CN202483199U - 角钢结构格构式构架的快速修复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种角钢结构格构式构架的快速修复装置，包括由两块纤维增强复合材料板组成的L型型材，并在所述任一块纤维增强复合材料板的两端设有安装孔，纤维增强复合材料板为由玄武岩纤维材料和基体材料按一定比例混合并经过一定工艺形成的高性能新型环保材料，相比钢材主要具有轻质高强、耐腐蚀、易加工、可设计性强、节能环保及绝缘性能好的优势。本实用新型能够减少修复杆件制作难度、缩短安装耗时，方便现场加工，提高工作效率，为变电构架杆件的快速修复提供便利；另一方面，由于纤维增强复合材料具有耐腐蚀的优点，可以免去钢材杆件需要的防锈涂层以及平时维护费用，具有良好的应用前景。

Description

角钢结构格构式构架的快速修复装置

技术领域

本实用新型涉及角钢结构格构式构架的快速修复装置，属于电网设计技术领域。

背景技术

近年来，电网设计技术的飞速发展、变电工程电气接线形式与设备追求紧凑布置的发展趋势，促使着变电土建专业的技术创新，“角钢结构格构式构架”成为备受关注的设计技术。所谓“联合构架”是将出线、跨线、进线构架用钢梁进行纵横相联，以实现构架布置在空间上的协同工作，从而达到满足电气配电装置布置型式、缩小间隔尺寸、节约钢材用量和占地面积的目的。而“格构式角钢结构”是指采用角钢型材、通过螺栓联接组成矩形断面格构式钢柱和矩形断面格构式钢梁的塔架结构，相比大型钢管构架方案，更具节省材料、节约占地的优点。角钢结构格构式构架是将两者结合，其具有良好的技术、经济优势，是变电构架发展的方向。但是，随着变电站投运时间的延长、区域腐蚀环境的影响，以及在遇到超出设计范围的强风荷载、裹冰荷载以及导线拉断等极端工况的情况下，组成这类结构的部分角钢杆件会不同程度的出现屈曲、锈蚀等损坏现象。初期结构只是发生局部破坏，之后这种破坏就会从结构的初始破坏位置沿构件进行传递，最终导致整个变电构架的倒塌或者造成与初始破坏部分不成比例的倒塌。在这种情况下，整个结构在构件受损的初期阶段尽快地进行更换和修复就显得尤为重要。

分析造成变电格构式构架局部杆件受损的原因，排除人为因素，主要有以下两种：一、罕见的恶劣气候，持续低温、雨雪冰冻的气候条件会造成绝缘子串及导线表面覆冰厚度不断加厚，变电构架的导线覆冰荷载显著超过构架的设计值，造成构架的变形及倒塌。另外，大面积的风灾、沿海地区的台风都会使得导线发生风偏，导线长时间的摆动会造成导线静态张力增大，连接金具松动以致导线拉断脱落产生较大的冲击荷载，荷载超限，构架杆件就会受损；二、沿海腐蚀环境对变电构架腐蚀，变电工程通常采用热镀锌方法对外露钢构件进行防腐处理，而部分杆件的镀锌层在运输、安装、施工等过程中往往受到不同程度的损伤和破坏，热镀锌工艺也会造成构件的热变形，其镀锌方法具有污染大、能耗高、破损处难修复的缺点，当变电站建在沿海腐蚀地区，角钢构件受到腐蚀也会受损。针对上述的两种情况对变电格构式构架局部杆件的损坏，研究表明，变电站的角钢结构格构式构架在受到略超设计范围的荷载情况下，加荷端附近处的个别角钢腹杆会发生变形，但尚未屈曲失稳。当构架受到超过设计范围较大的荷载，最外缘格构柱的底部会有多个构件失效，构架迅速倒塌，但其他杆件均保持完好。

目前，变电工程中通常采用重新制作与原角钢杆件规格相同的构件来替换损坏构件，对于电网生命线工程，在罕见恶劣气候条件下无论变电构架发生哪种破坏，都需要变电施工人员迅速进场对变电构架进行抢修，而采用重新制作角钢杆件来替换损坏构件，就会受到变电站远离城市带来交通不便、钢材杆件制作安装耗时的限制，如在现场加工还需较大设备，变电构架的快速修复不能顺利进行，导致最佳维修时间的延误，造成不必要的巨大损失。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中采用重新制作角钢杆件来替换变电站的角钢结构格构式构架的损坏构件，不能及时有效的对变电构架快速修复，造成不必要的巨大损失的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种角钢结构格构式构架的快速修复装置，其特征在于：包括由两块纤维增强复合材料板组成的L型型材，并在所述任一块纤维增强复合材料板的两端设有安装孔。

前述的角钢结构格构式构架的快速修复装置，其特征在于：所述设有安装孔的纤维增强复合材料板的安装孔位置的上、下表面均还设有钢板。

前述的角钢结构格构式构架的快速修复装置，其特征在于：所述两块纤维增强复合材料板均采用玄武岩纤维增强复合材料制成。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用纤维增强复合材料进行变电站的角钢结构格构式构架快速修复，纤维增强复合材料是由玄武岩纤维材料和基体材料按一定比例混合并经过一定工艺复合形成的高性能新型环保材料，相比钢材主要具有轻质高强、耐腐蚀、易加工、可设计性强、节能环保及绝缘性能好的优势，能够减少杆件制作难度、缩短安装耗时，方便现场加工，提高工作效率，快速修复提供便利；另一方面，由于纤维增强复合材料具有耐腐蚀的优点，可以免去钢材杆件需要的防锈涂层以及平时维护费用，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的角钢结构格构式构架的快速修复装置的正视图；

图2是本实用新型的角钢结构格构式构架的快速修复装置的背视图。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型采用纤维增强复合材料板进行变电站的角钢结构格构式构架快速修复，其中所用的纤维增强复合材料板的制品形式存在多种多样，不同的纤维化学成分不同，力学性能也有较大的差别，相应的力学性质表现出很大的差异。常见的几种纤维的力学性能见表1。

表1不同纤维的力学性能

由表1所示，我们可以知道纤维增强复合材料的优点：

1)轻质高强

纤维增强复合材料密度仅为钢材的25％左右，抗拉强度约为钢材的10倍。

2)良好的可加工性

纤维增强复合材料产品非常适合于在工厂生产、现场安装的工业化施工过程，有利于保证工程质量。当建筑结构中采用纤维增强复合材料时，简单工具就可进行加工操作，施工非常方便，可降低劳动力费用。当用于旧有结构的维修加固时效果更为明显。

3)良好的耐腐蚀性

与钢材相比，纤维增强复合材料均具有很好的抗腐蚀性和耐久性，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中抵抗化学腐蚀，这是传统结构材料难以比拟的，因而可提高结构使用寿命，使得结构的维护费用和周期都将大大降低，尤其用于腐蚀性较大的环境时效果更为明显。

4)具有很好的可设计性

纤维增强复合材料属于人工材料，可以通过使用不同的纤维材料、纤维含量和铺陈方向设计出各种强度指标、弹性模量以及特殊性能要求的纤维增强复合材料产品。而且纤维增强复合材料产品成型方便，形状可灵活设计。

5)其他优势

透电磁波、绝缘、隔热、热胀系数小等，使得纤维增强复合材料在一些特殊场合能够发挥难以取代的作用。

本实用新型的具体实施例为：

由表1可知，玄武岩纤维综合性价比最高，且绿色环保，本实用新型首选用玄武岩纤维增强复合材料型材(拉挤成型)。它是以火山岩为原料经1500℃高温熔融后快速拉制而成的连续纤维，其外观为金褐色，属于非金属无机纤维，被称为21世纪无污染的“绿色工业材料”，本实用新型选用的玄武岩纤维增强复合材料型材的规格为L100×100(mm)，主要成分为玄武岩纤维、基体材料、填料和助剂，其中玄武岩纤维与基体材料的体积百分率分别为60％和30％，填料和助剂占7％。

如图1及图2所示，本实用新型的快速修复装置，由两块玄武岩纤维增强复合材料板组成的L型型材，并在所述任一块纤维增强复合材料板的两端设有安装孔1，

所述设有安装孔的纤维增强复合材料板的安装孔位置的上、下表面均还设有钢板2。

利用玄武岩纤维增强复合材料型材替换角钢杆件的快速修复装置的修复步骤如下：

步骤(1)，确认变电站的角钢结构格构式构架待修复角钢杆件；

步骤(2)，根据步骤(1)所述待修复角钢杆件的规格尺寸选择相应的玄武岩纤维增强复合材料型材，进行加工；

步骤(3)，将所述步骤(2)加工好的玄武岩纤维增强复合材料型材代替步骤(1)所述待修复角钢杆件，并进行固定连接，

其中在步骤(2)所述玄武岩纤维增强复合材料型材进行加工包括以下步骤：

第一步，切割：利用切割机将玄武岩纤维增强复合材料型材切割成与所述待修复钢弦杆相对应的长度，放置在待修复钢弦杆钢弦杆内侧的玄武岩纤维增强复合材料型材需要去角，便于待修复钢弦杆钢弦杆内侧的玄武岩纤维增强复合材料型材的固定安装；

第二步，打安装孔：在玄武岩纤维增强复合材料型材与未破坏的主结构杆件连接处打安装孔，以便利用高强螺栓与钢弦杆相连。

上述第二步打安装孔过程中，在玄武岩纤维增强复合材料型材与未破坏的主结构杆件连接处打安装孔包括以下步骤：

第一步，将孔打至原孔深的一半，将内部所脱离的材料挖去；

第二步，在上一步的基础上继续将孔打完。

这里分两步打安装孔是为了一次打安装孔过程中造成玄武岩纤维增强复合材料型材底部材料的分层劈裂，还有在打安装孔时需要用专用打安装孔器。

所述步骤(3)加工后的玄武岩纤维增强复合材料型材通过高强螺栓及垫片与未破坏的主结构杆件固定连接，由于玄武岩纤维增强复合材料型材材料的原因，其固定区域部分比较薄弱，容易在极端荷载下达到节电的极限承载力而导致整个结构的破坏，而这样的破坏是设计者不希望看到的，于是在安装孔上、下表面，加两块厚5mm的钢板，以加强牢固性，利用钢板加固固定区域后，整个结构的极限承载力提高约19％，这说明的加固措施还是十分必要的。

本实用新型提供的玄武岩纤维增强复合材料型材的密度约为钢材的25％左右，利用其轻质高强的优点，可以在变电站的格构式构架需要更换损坏杆件的时候，快速的将其修复，不仅施工非常方便、降低了劳动力费用、节约时间，而且在保证工程质量同时也能达到更好的效果。与钢材相比，玄武岩纤维增强复合材料型材均具有很好的抗腐蚀性和耐久性，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中抵抗化学腐蚀，这是传统结构材料难以比拟的，因而可提高结构使用寿命，使得结构的维护费用和周期都将大大降低，尤其用于腐蚀性较大的环境(沿海)时效果更为明显；纤维增强复合材料属于人工材料，可以通过使用不同的纤维材料、纤维含量和铺陈方向设计出各种强度指标、弹性模量以及特殊性能要求的产品。而且纤维增强复合材料产品成型方便，形状可灵活设计；玄武岩纤维增强复合材料型材不仅是绝缘材料还是绿色环保材料，在消除了一定的安全隐患的同时也保护了自然环境。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.角钢结构格构式构架的快速修复装置，其特征在于：包括由两块纤维增强复合材料板组成的L型型材，并在所述任一块纤维增强复合材料板的两端设有安装孔。

2.根据权利要求1所述的角钢结构格构式构架的快速修复装置，其特征在于：所述设有安装孔的纤维增强复合材料板的安装孔位置的上、下表面均还设有钢板。

3.根据权利要求1或2所述的角钢结构格构式构架的快速修复装置，其特征在于：所述两块纤维增强复合材料板均采用玄武岩纤维增强复合材料制成。

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