CN202090669U - 输电钢管塔及其横担连接节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及输电钢管塔及其横担连接节点。一种输电钢管塔的横担连接节点，其特征在于：在所述横担连接节点处，所述横担的主材通过插板与所述塔身的主材连接。所述插板可以是“X”型插板或“U”型插板。本实用新型可以增强结构强度，节省钢材用量，大幅减少焊接量和难度，且降低了放件精度等要求，缩短加工工期，并使得可以降低对于钢的材质的要求。

Description

输电钢管塔及其横担连接节点

技术领域

本实用新型涉及输电钢管塔(特别是特高压输电钢管塔)及其横担连接节点。 

背景技术

输电塔，由于多采用金属(如，铁、钢或合金钢)材料，其常常也泛称为输电铁塔，其属于高耸的空间桁架结构，具有多个节点。输电铁塔可以采用角钢、型钢、管钢等作为其构件。 

在高压尤其是特高压输电技术中，由于输电线路导线截面大、荷载大，常常采用钢管塔作为输电塔。特高压输电技术是指电压等级在750kV交流和±500kV直流之上的更高一级电压等级的输电技术，包括交流特高压输电技术和直流特高压输电技术。所述钢管塔的塔身主材及横担主材均采用钢管，其塔身主材与横担主材之间的连接是整个铁塔中最为重要的连接点之一。出于本文的目的，下文中所述的“钢”意指各种适合的钢材，包括合金钢。 

目前钢管塔横担上下主材连接节点主要采用相贯焊接的连接方式。如图1所示，在现有技术中，横担主材101通过相贯焊接连接到塔身主材105。在图1附图标记106所指之处为相贯焊接的焊缝。出于结构强度和结构稳定性的考虑，需在横担主材101上形成多个加劲板104，并且所述横担主材101通过柔性法兰103与紧邻的横担主材102接合。 

在现有技术中，相贯焊接对于加工件的放置精度要求高，使得加工难度较大。并且相贯焊接的焊缝长，焊接工艺要求高，因此加工周期长。另外，这样的连接方式要求大型的加劲板和法兰，使得钢材用量多，成本高，并要求采用高屈服强度的钢材，例如Q420或以上材质的钢，其常常需要进口。 

针对此，本实用新型的发明人提出了新颖且创造性的技术方案以期至少解决现有技术中的部分上述问题。 

发明内容

本实用新型目的之一在于：降低工件放置以及加工难度。 

本实用新型目的还在于：降低焊接难度，减少焊缝长度，从而大幅缩短加工周期。

本实用新型目的还在于：有效减少钢材用量及成本。 

本实用新型目的还在于：通过对节点的结构的合理设计，增强机械强度，从而降低对钢材的要求(如屈服强度)。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种输电钢管塔的横担连接节点，其特征在于：在所述横担连接节点处，所述横担的主材通过插板与所述塔身的主材连接。 

优选地，所述插板为“X”型插板或“U”型插板。 

优选地，当横担主材为受拉主材时，所述横担主材通过“U”型插板与塔身主材连接；以及当横担主材为受压主材时，所述横担主材通过“X”型插板与塔身主材连接。 

优选地，所述插板插入在所述横担主材的端部形成的沿横担主材的轴线方向的插口中，并通过焊接与所述横担主材接合。 

优选地，所述插板通过螺栓与所述塔身主材上的连接件接合。 

优选地，所述横担主材和塔身主材采用Q345材质钢材。 

根据本实用新型的另一方面，提供了一种输电钢管塔，其特征在于：所述输电钢管塔包括至少一个如前所述的横担连接节点。 

优选地，所述输电钢管塔是交流特高压输电钢管塔，其包括用于挂载地线的地线横担以及用于挂载各相输电导线的导线横担，所述导线横担包括用于不同相的输电导线的相应导线横担；并且所述至少一个横担连接节点包括所述地线横担的主材与塔身主材的连接节点以及所述用于不同相输电导线的相应导线横担的主材与塔身主材的连接节点。 

优选地，所述输电钢管塔是交流特高压输电钢管塔，其包括用于挂载地线的地线横担以及用于挂载两回路输电导线的导线横担，所述导线横担包括用于两回路中每一回路的不同相输电导线的相应导线横担；并且所述至少一个横担连接节点包括所述地线横担的主材与塔身主材的连接节点以及所述用于两回路中每一回路的不同相输电导线的相应导线横担的主材与塔身主材的连接节点。 

优选地，所述地线横担设置在塔身的顶部；以及所述导线横担位于塔身的地线横担下方。 

优选地，所述输电钢管塔是直流特高压输电钢管塔，其包括用于挂载具有第一电压的输电导线的第一横担以及用于挂载具有与第一电压不同的第二电压的输电导线的第二横担；并且所述至少一个横担连接节点包括所述第一横担的主材与塔身主材的连接节点以及所述第二横担的主材与塔身主材的连接节点。 

本实用新型的技术效果至少在于：交流特高压钢管塔横担连接节点，通过合理的结构设计，使输电钢管塔(特别是耐张塔)横担连接节点拥有足够的机械强度，减少了钢材的使用量，并且可以使用较低标号的低屈服强度的钢材。此外，大幅减少了焊接难度和焊缝长度，且降低了放件精度等要求，可以缩短工期。 

从下面的结合附图的对本实用新型的具体描述中，本发明更多的目的、特征、方面、或优点将变得更加明了。 

附图说明

本申请包括附图，其作为说明书的一部分，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。贯穿全部附图使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。在附图中： 

图1是现有技术的钢管塔的横担连接节点的示意图； 

图2根据本实用新型的一个实施例的钢管塔的示意图； 

图3a是根据本实用新型的一个实施例的横担主材与塔身主材连接 节点示意图； 

图3b是根据本实用新型的另一个实施例的横担主材与塔身主材连接节点示意图； 

图4a-4b和图5a-5b是根据本实用新型实施例的插板连接的示意图，其中图4a-4b示出了用于横担连接节点的“U”型插板的示意图，图5a-5b示出了用于横担连接节点的“X”型插板的示意图。 

应当理解，本申请的附图用于示例的目的，而并不必严格按比例绘制。 

具体实施方式

下面将结合附图，针对多个实施例，来对本实用新型进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型的示例，而不是列举了全部实施例。基于本实用新型的公开，本领域普通技术人员将能够显而易见地得到各种其他实施例，这些都将被包括在如权利要求中所限定的本实用新型的范围之内。 

图2是根据本实用新型的一个特定实施例的钢管塔的示意图。该输电钢管塔具有至少一个用于横担与塔身的连接的横担连接节点，在所述横担连接节点处，所述横担的主材通过插板与所述塔身的主材连接。关于插板，将在本文中稍后作说明。 

图2中示出钢管塔的塔身10及其上安装的若干个横担121、122、123和13，其中塔身的主材和横担的主材都采用钢管。 

如图2中所示，横担13是用于挂载地线的地线横担，其设置在塔身的顶部；而横担121-123则是用于挂载各相交流输电导线的导线横担，位于塔身的地线横担之下。挂载的方式不是本实用新型所关注的，如本领域技术人员将理解的，可以采用如相关国家规范中所规定的悬挂方式以及其他各种适当的支持输电线路的方式。 

图2中示出了地线横担13的主材31和32与塔身主材100的连接节点210和220。其中节点210是受拉节点，即，承受拉应力的节点； 而节点220是受压节点，即承受压应力的节点。 

此外，图2中还示出了上导线横担121的主材331和341与塔身主材100的连接节点211和221，中导线横担122的主材332和342与塔身主材100的连接节点212和222，以及下导线横担123的主材333和343与塔身主材100的连接节点213和223。类似的，节点211、212和213是受拉节点，而节点221、222和223是受压节点。通常用于一个回路输电导线的上、中、下导线横担垂直布置。 

该示例示出了本实用新型尤其适用的交流特高压耐张塔，并且其被示出为可以挂载两回路输电导线，然而本实用新型不限于此。例如，根据本公开，本领域技术人员将清楚地知道，本实用新型可以应用于多种钢管塔，例如包括(但是不限于)单回路交流特高压钢管塔、直流特高压钢管塔，乃至单杆钢管塔等等。 

例如，在本实用新型的一个实施例中，构思了一种直流特高压输电钢管塔，其包括用于挂载具有第一电压(例如，+500kV)的输电导线的第一横担以及用于挂载具有与第一电压不同的第二电压(例如，-500kV)的输电导线的第二横担。所述第一和第二横担的主材通过插板与塔身主材连接。相应的，其横担连接节点包括所述第一横担的主材与塔身主材的连接节点以及所述第二横担的主材与塔身主材的连接节点。 

本领域技术人员还将理解，图2中示出的多个横担仅是示例性的。本实用新型将适用于任何具有至少一个用于横担与塔身的连接的横担连接节点的输电钢管塔。并且，图2中示出的横担的对称布置，然而这并非是实现本实用新型所必须的，而是在某些情况下也可以采用非对称的布置。另外，在图2中横担被示出为具有两个与塔身主材连接的节点，这也仅是优选的且是示例性的，而并不是必须的。在本实用新型的某些特定应用中，考虑到受力结构，在允许的情况下，横担可以采用一个、两个、或更多个连接节点的方式。 

如前面所说明的，在本实用新型中，横担主材通过插板与塔身主材连接。图3a示出了根据一个实施例的横担主材与塔身主材的连接节点 示意图，图3b示出了根据另一个实施例的横担主材与塔身主材的连接节点示意图。 

图3a中示出了连接节点21，其对应于图2中所示的连接节点210-213。在该节点处，横担主材31、33(33对应于图1中的331-333)与塔身主材100通过U型插板405(如图4a-4b所示)连接。 

注意，在本申请中所使用的术语“连接”或“接合”，两者可以互换地使用。对于连接的方式，除非在上下文中有明确的限定，否则一般没有特别的限制。例如，可以采用现有技术中已知的焊接、铰接等等；并且，可以是直接连接，也可以是利用某些构件(例如连接板、绞接件、螺栓等)而连接。 

在一个更具体的实现方式中，横担主材31、33通过U型插板405连接到与塔身主材100上形成的连接件35。 

如图4a-4b中所示，在其纵截面上呈现U形(见图4b)的插板405插入在横担主材33(31)中所形成的插口中，并通过焊接使其与横担主材33(31)稳固接合。作为示例，并考虑到结构强度，所述插口优选形成在横担主材33(31)的端部并沿横担主材33(31)的轴线方向。在实际的铁塔安装工程中，考虑到铁塔规范中对焊接的严格要求，插板的焊接可以在工厂内完成，而不必在野外现场进行，从而可以降低放置工件的精度要求，并缩短施工时间。然而，应当理解，这并不是限制性的。 

在插板405的与插入横担主材的一端远离的位置，形成有若干螺栓孔，以用于通过螺栓与塔身主材连接。例如，塔身主材的连接件(如连接板)可以插入在U型插板405的两个分支之间的空间406中，并通过螺栓将插板与该连接件稳固接合。这里，不用说，该连接件上也形成有相应的螺栓孔。然而，这仅是示例性的，而不是限制性的。例如，可以通过焊接、铰接等多种方式来将插板与塔身主材连接，而并未偏离本实用新型的范围。 

图3b中示出了连接节点22，其对应于图2中所示的连接节点220-223。在该节点处，横担主材32、34(34对应于图2中的341-343)与 塔身主材100通过X型插板407(如图5a-5b所示)连接。 

在一个更具体的实现方式中，横担主材32、34通过X型插板407连接到与塔身主材100上形成的连接件37。 

在图5a-5b中示出了X型插板连接的一个示例。插板407一端用于与横担主材34、32接合，相反的另一端用于与塔身主材100接合。所述接合可以有多种方式，优选地，与横担主材的接合可以通过焊接形成，而与主材的接合可以通过螺栓形成。 

插板407在与其纵轴垂直的截面上呈X形，该X形的分支409和411彼此交叉，优选彼此垂直。因此，有时插板407也被称作十字型插板。 

该插板407的一端可以插入在横担主材33(31)上所形成的相应的插口中，并进行焊接来使插板407与横担主材33(31)稳固接合。所述插口优选形成在横担主材33(31)的端部并沿横担主材33(31)的轴线方向。 

插板407的与所述一端相反的另一端用于与主材接合。在一个实施例中，在插板407的X形的每一分支上，形成有若干螺栓孔，由此可以通过螺栓将插板与塔身主材(例如，与主材上的连接件(如，连接板))连接。在此顺便提及，此塔身主材(或者，例如塔身主材上的连接件)上自然也形成有相应的螺栓孔。然而，如前所述的，螺栓孔与螺栓的方案仅仅是优选的，因为它们有利于在户外特别是野外现场的安装，并有利地缩短施工工期；但是，这并不是实现本实施例所必须的。本领域技术人员将理解，可以通过诸如焊接、铰接等多种方式将插板与塔身主材连接或接合，这同样也在本实用新型的范围之内。 

作为本实用新型的另一实施例的一种实现方式，对于受压横担主材优选采用十字型插板，而对于受拉横担主材优选采用U型插板。这至少是因为十字型插板连接相对而言具有更优的结构强度。但是，应当理解，这样的方案仅仅是优选的，而并非是限制性的。例如，根据本实用新型的公开，本领域技术人员可以根据实际需要、规范要求、或其知识来自由选择插板的应用方式。 

尽管上面示出了插板作为独立构件的示例，本实用新型还构思了插板和横担主材可以一体地形成，例如通过模铸或冲压等手段形成。在这种情况下，插板作为横担主材的一部分。这对于U型插板的情形尤其是有效的。这样的实现方式也在本实用新型的范围内。 

在本实用新型中，由于利用了插板来连接横担和塔身，增强了结构强度，使得对于所述横担连接节点优选采用Q345材质钢材。也就是说，所述横担主材和塔身主材优选采用Q345材质钢材。从而进一步降低了成本。值得注意的是，就本实用新型的发明人所知，本实用新型首次公开了对于交流特高压钢管塔的横担连接节点采用Q345材质钢材。 

然而需要注意的是，这仅仅是本实用新型的一个具体实施例的优选实现方案，而并不是对本实用新型范围的限制。如前所述的，本实用新型具有广泛的应用范围。本领域技术人员将理解，可以依照本实用新型的教导根据实际情况选择更低或更高型号材质的钢材。并且，由于结构强度得以增强，因此使得可以降低对于钢材材质的要求。 

本实用新型的技术方案带来了显著的有益效果。由于在横担与塔身采用插板连接方式，使得结构强度得以增强，省去了现有技术中所需的法兰(图1中的103)，从而使得平均每一节点可节省钢材220kg。对于如图2中所示的单基两回路铁塔可以节省钢材220kg×16节点＝3520kg左右。此外，由于大幅减少了焊接难度和焊缝长度，且降低了放件精度等要求，使得单基铁塔加工工期可以缩短15天-20天。并且，由于结构强度的增强，使得可以使用相对低屈服强度的钢，例如Q345材质的钢，而不必象现有技术那样使用Q420或以上材质的钢。 

本实用新型的描述是为了示例和描述的目的给出的，而并非用于无遗漏地列举本实用新型的所有可能的形式或者将本实用新型限于所公开的形式。对所公开的实施例的上述说明，是为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。并且，为了使本实用新型的方案清楚，并 未对那些并非必要的细节进行描述。比如，对于节点的数目，螺栓孔的数目、尺寸等等并没有特别的限制，本领域技术人员可以根据需要以及相应的规范要求来依照其知识来自由地选择。 

因此，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在其它实施例中实现，而不脱离本实用新型的精神或范围。本文中所描述的各种实施例和/或实现方式可以任意地结合，而不脱离本实用新型的精神或范围。 

另外，在本实用新型中所使用的术语，除非明确地进行了相反的定义，否则其具有如本领域中最普遍使用的同一概念的内涵和外延。 

因此，应当理解，本实用新型的范围并不限于本文所示的具体实施例和/或实现方式，而是应当赋予所附权利要求所要求的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种输电钢管塔的横担连接节点，其特征在于：

在所述横担连接节点处，所述横担的主材通过插板与所述塔身的主材连接。

2.根据权利要求1所述的横担连接节点，其特征在于：

所述插板为“X”型插板或“U”型插板。

3.根据权利要求2所述的横担连接节点，其特征在于：

当横担主材为受拉主材时，所述横担主材通过“U”型插板与塔身主材连接；以及

当横担主材为受压主材时，所述横担主材通过“X”型插板与塔身主材连接。

4.根据权利要求2所述的横担连接节点，其特征在于：

所述插板插入在所述横担主材的端部形成的沿横担主材的轴线方向的插口中，并通过焊接与所述横担主材接合。

5.根据权利要求4所述的横担连接节点，其特征在于：

所述插板通过螺栓与所述塔身主材上的连接件接合。

6.根据权利要求1所述的横担连接节点，其特征在于：

所述横担主材和塔身主材采用Q345材质钢材。

7.一种输电钢管塔，其特征在于：

所述输电钢管塔包括至少一个如权利要求1-6中任一项所述的横担连接节点。

8.根据权利要求7所述的输电钢管塔，其特征在于：

所述输电钢管塔是交流特高压输电钢管塔，其包括用于挂载地线的地线横担以及用于挂载各相输电导线的导线横担，所述导线横担包括用于不同相的输电导线的相应导线横担；并且

所述至少一个横担连接节点包括所述地线横担的主材与塔身主材的连接节点以及所述用于不同相输电导线的相应导线横担的主材与塔身主材的连接节点。

9.根据权利要求7所述的输电钢管塔，其特征在于：

所述输电钢管塔是交流特高压输电钢管塔，其包括用于挂载地线的地线横担以及用于挂载两回路输电导线的导线横担，所述导线横担包括用于两回路中每一回路的不同相输电导线的相应导线横担；并且

所述至少一个横担连接节点包括所述地线横担的主材与塔身主材的连接节点以及所述用于两回路中每一回路的不同相输电导线的相应导线横担的主材与塔身主材的连接节点。

10.根据权利要求8或9所述的输电钢管塔，其特征在于：

所述地线横担设置在塔身的顶部；以及

所述导线横担位于塔身的地线横担下方。

11.根据权利要求7所述的输电钢管塔，其特征在于：

所述输电钢管塔是直流特高压输电钢管塔，其包括用于挂载具有第一电压的输电导线的第一横担以及用于挂载具有与第一电压不同的第二电压的输电导线的第二横担；并且

所述至少一个横担连接节点包括所述第一横担的主材与塔身主材的连接节点以及所述第二横担的主材与塔身主材的连接节点。

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