CN210530455U - 一种输电组合杆拼接节点及输电组合杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输电组合杆拼接节点及输电组合杆，该节点设置在两个相邻中空夹层钢管混凝土柱之间，节点包括主体板、第一连接件和第二连接件，第一连接件为与外钢管管体截面形状相匹配的环形板，第二连接件为与内钢管截面形状相匹配的环形板；第一连接件和第二连接件均连接在主体板上，主体板上设置有通孔，主体板上设置有围绕第一连接件外部周向分布的多个螺栓孔。输电组合杆通过本节点拼接时，只需要在外钢管外侧的主体板上设置螺栓，通过外部的一圈螺栓即可实现稳固有效的连接，简化了内部构造，内钢管和外钢管与节点结构可在工厂预制，再运至现场安装，连接节点的制作效率和质量都得以提升，提高了施工的便捷性和安全性。

Description

一种输电组合杆拼接节点及输电组合杆

技术领域

本实用新型属于架空输电线路杆塔技术领域，具体涉及一种输电组合杆拼接节点及输电组合杆。

背景技术

随着国家城市、农村电网改造的实施和电网的快速发展，用电负荷迅速增加，输电线路架设向大跨径、多回路发展，杆塔结构的荷载也不断增大。传统圆形钢筋混凝土电杆、圆形预应力电杆自重大、承载力低，且运输、起吊、组装困难。尤其对于车辆、农业机械不能达到的交通闭塞地区，普通钢筋混凝土大弯矩电杆无法安装。近年来发展的钢管电杆虽然承载力较高，但用钢量大，刚度相对较小，造价较高。中空夹层钢管混凝土电杆具有承载力高，用钢量小，刚度大，自重轻，造价相对较低等优点，近年来受到广泛关注，并逐步在工程中得到应用。目前，中空夹层钢管混凝土输电杆拼接节点采用内外壁双刚性法兰的连接形式，并在中空夹层钢管混凝土柱内部和外部均布置锚栓，使得内部构造复杂，施工时需要进入钢管内部，增加了施工难度，施工成本较高，而且具有较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种输电组合杆拼接节点及输电组合杆，解决现有的中空夹层钢管混凝土柱输电杆拼接节点由于在钢管内外均设置锚栓使得施工难度大的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种输电组合杆拼接节点，该节点设置在两个相邻中空夹层钢管混凝土柱之间，所述的节点包括主体板、用于连接外钢管的第一连接件和用于连接内钢管的第二连接件，所述的第一连接件为与外钢管管体截面形状相匹配的环形板，所述的第二连接件为与内钢管截面形状相匹配的环形板；所述的第一连接件和第二连接件均连接在主体板上，第一连接件套设在第二连接件外部；所述的主体板上设置有通孔，通孔的大小形状与第二连接件匹配，所述的第二连接件围绕通孔的孔壁设置；

所述的主体板上设置有围绕第一连接件外部周向分布的多个螺栓孔。

优选的，所述的第一连接件的外壁为从第一连接件顶部至主体板方向直径逐渐增加的斜坡状；所述的第二连接件的截面形状与第一连接件相同。

优选的，所述的主体板整体为圆盘状。

优选的，所述的第一连接件的高度与第二连接件的高度相同。

本实用新型公开了一种输电组合杆，包括至少两个中空夹层钢管混凝土柱以及设置在两个中空夹层钢管混凝土柱之间的拼接节点，其中，中空夹层钢管混凝土柱包括外钢管、内钢管以及浇筑在内钢管和外钢管之间的混凝土，所述的拼接节点为本实用新型所述的节点，每一个中空夹层钢管混凝土柱端部连接有一个所述的节点，其中，外钢管端部和第一连接件顶部对接，内钢管的端部与第二连接件顶部对接；相邻两个中空夹层钢管混凝土柱通过主体板上的螺栓孔连接。

可选的，所述的内钢管的截面形状为圆形或多边形，所述的外钢管的截面形状为圆形或多边形，所述的第一连接件、第二连接件的截面形状分别与外钢管、内钢管匹配。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

输电组合杆通过本实用新型的节点拼接时，只需要在外钢管外侧的主体板上设置螺栓，通过外部的一圈螺栓即可实现稳固有效的连接，避免了现有拼接节点需要施工人员进入中空夹层钢管混凝土柱内部拧紧内法兰螺栓的问题，简化了内部构造，使得内钢管、外钢管与节点结构可在工厂预制，再运至现场安装，连接节点的制作效率和质量都得以提升，提高了施工的便捷性和安全性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的输电组合杆拼接节点示意图。

图2是本实用新型的输电组合杆整体示意图。

图3是本实用新型的输电组合杆节点处局部图。

图4是节点结构尺寸示意图。

图中各标号表示为：

1-节点，2-外钢管，3-内钢管，4-螺栓；

11-主体板，12-第一连接件，13-第二连接件，14-通孔，15-螺栓孔，16- 斜坡状。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

实施例1

如图1所示，本实用新型公开了一种输电组合杆拼接节点，该节点设置在两个相邻中空夹层钢管混凝土柱之间。其中，节点1包括主体板11、用于连接外钢管2的第一连接件12和用于连接内钢管3的第二连接件13，第一连接件12为与外钢管2管体截面形状相匹配的环形板，第二连接件13 为与内钢管3截面形状相匹配的环形板。第一连接件12和第二连接件13 均连接在主体板11上，第一连接件12套设在第二连接件13外部，其中，第一连接件12可选焊接的方式连接在节点板上，最好的，第一连接件12 与主体板11一体加工而成；另外，为了保证第一连接件12与外钢管的连接，第一连接件与外钢管接触处的壁厚较外钢管壁厚大2～3mm。第二连接件13 与主体板11也采用焊接或者一体加工的方式连接。最好的，第一连接件12 的高度与第二连接件13的高度相同，一方面第一连接件12和第二连接件 13的高度相同可以增加连接件与钢管连接的刚度，另一方面方便设计。

主体板11上设置有通孔14，通孔14的大小形状与第二连接件匹配，第二连接件13围绕通孔14的孔壁设置，作为优选方案，第二连接件13与通孔孔壁呈一体加工而成。

另外，主体板11上设置有围绕第一连接件12外部周向均匀分布的一圈螺栓孔15。在节点拼接过程中，两个主体板没有设置第一连接件的一面相互贴合，通过螺栓5固定。本实用新型通过将所有螺栓在外钢管外围安装，避免了现有拼接节点需要施工人员进入中空夹层钢管混凝土柱内部拧紧内法兰螺栓的问题。

其中，本实施例的主体板11整体为圆盘状，圆形主体板11的截面特性好，相比于方形截面，受力更加均匀。

作为优选的，第一连接件12的外壁为从第一连接件顶部至主体板11 方向直径逐渐增加的斜坡状16；第二连接件13的截面形状与第一连接件12 相同，均为从顶部至主体板方向直径逐渐增加的斜坡状16。这种渐坡结构增加了内钢管、外钢管与节点的连接刚度。作为本实用新型的另一个实施方案，第一连接件12的截面形状可选图4所示，由一段截面渐变段和等截面段组成，其中截面渐变段的外部直径从底部至顶部逐渐减小，等截面段的形状与截面渐变段顶部形状相同，优选的，截面渐变段和等截面段一体加工而成为以整体机构。上述两种实施方案中的截面形状可根据需要选取，下面本实用新型的有限元模拟过程选择截面渐变段和等截面段组成的第一连接件和第二连接件。

实施例2

本实用新型公开了一种输电组合杆，包括至少两个中空夹层钢管混凝土柱以及设置在两个中空夹层钢管混凝土柱之间的拼接节点，其中，中空夹层钢管混凝土柱包括外钢管2、内钢管3以及浇筑在内钢管3和外钢管2之间的混凝土4，外钢管2同轴套设在内钢管3外部。拼接节点为实施例1记载的节点1，每一个中空夹层钢管混凝土柱端部连接有一个节点1，其中，外钢管2端部和第一连接件12顶部对接，内钢管的端部与第二连接件顶部对接，其中，外钢管2与第一连接件12、内钢管3和第二连接件13；相邻两个中空夹层钢管混凝土柱通过主体板11上的螺栓孔15连接。

本实用新型的内钢管3的截面形状为圆形，外钢管2的截面形状为圆形或多边形，具体根据实际需求选择。

本实用新型的内钢管和外钢管与节点结构之间可在工厂预制，再运至现场进行安装，提高了施工的便捷性和安全性。

本实用新型还通过有限元分析了本实施例的输电组合杆拼接节点的受力情况：

(1)模型建立

采用有限元软件ABAQUS对本发明进行有限元模拟，建立中空夹层圆钢管混凝土拼接节点模型。中空夹层钢管混凝土柱体模型几何尺寸如表1 所示，节点结构几何尺寸如表2所示，表2中主体板厚度l、节点高度H和法兰颈高度h如图4示意。

表1 中空夹层钢管混凝土柱模型尺寸

表2 带颈锻造法兰模型几何尺寸

有限元模型中所有单元均采用实体单元C3D8R，钢材采用理想弹塑性模型，外钢管均采用Q345，屈服强度为345MPa，内钢管均采用Q235，屈服强度为235MPa，螺栓采用10.9级高强螺栓，屈服强度为900MPa，弹性模量E＝206000MPa，泊松比υ＝0.3。核心混凝土均采用C40混凝土。混凝土采用塑性损伤模型，其塑性损伤系数取值如表3所示。

表3 混凝土材料塑性参数

内、外钢管与、混凝土之间的接触关系法向定义为硬接触，切向采用库伦摩擦模型，摩擦系数为0.6。内外钢管分别与连接件3绑定。核心混凝土与连接件之间采用硬接触。高强螺栓与连接件板体之间法向定义为硬接触，切向采用库伦摩擦模型，摩擦系数为0.3。按位移控制加载的方式在柱顶施加水平位移荷载，为了避免应力集中，在柱顶定义一个参考点和与之耦合的参考面，荷载施加于参考点上。

(2)结果分析

当柱顶位移达到127mm时，如图2所示的上部第一连接件12开始局部屈服，当上部第一连接件开始屈服时，螺栓除与螺栓孔15接触部分由于应力集中而有较大应力外，其余部分应力水平较低，所有钢管和主体板、第一连接件、第二连接件的应力均较小。

当柱顶位移达到155mm时，高强螺栓开始屈服，当螺栓开始屈服时，下部第一连接件应力水平较高，但是下柱外钢管应力水平较低。主体板应力较小。

当柱顶位移达到255mm时，上下柱外钢管均已经屈服，而此时螺栓并未完全屈服，应力水平整体较低，主体板上的第一连接件、第二连接件虽有部分区域屈服，但主体板整体应力水平较低，有足够的安全裕度。

当第一连接件开始屈服时，上下主体板11之间的间隙为3.29mm；高强螺栓开始屈服时，上下主体板之间的间隙为5.09mm；达到极限侧移时，上下主体板之间的间隙为5.64mm。可以看出，主体板变形较小。

由以上各部件的应力发展可知，上部第一连接件12最先屈服，当上部第一连接件12开始屈服时，节点各部件均处于弹性状态，节点各部件应力水平较低。随着位移增大，螺栓开始屈服，节点各部件应力增加。达到极限位移时，上下柱外钢管2均已经屈服，而此时螺栓虽有部分进入塑性，但整体应力水平较低，上部第一连接件12虽有部分进入塑性状态，但是整体面积较小。主体板11整体应力水平较低，尚有较大的安全裕度。因此，本实用新型的拼接节点具有足够的安全保证，可以应用于实际工程。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本实用新型的思想，同样应当视其为本实用新型所公开的内容。

Claims (6)

1.一种输电组合杆拼接节点，该节点设置在两个相邻中空夹层钢管混凝土柱之间，其特征在于，

所述的节点(1)包括主体板(11)、用于连接外钢管(2)的第一连接件(12)和用于连接内钢管(3)的第二连接件(13)，所述的第一连接件(12)为与外钢管(2)管体截面形状相匹配的环形板，所述的第二连接件(13)为与内钢管(3)截面形状相匹配的环形板；所述的第一连接件(12)和第二连接件(13)均连接在主体板(11)上，第一连接件(12)套设在第二连接件(13)外部；所述的主体板(11)上设置有通孔(14)，通孔(14)的大小形状与第二连接件匹配，所述的第二连接件(13)围绕通孔(14)的孔壁设置；

所述的主体板(11)上设置有围绕第一连接件(12)外部周向分布的多个螺栓孔(15)。

2.如权利要求1所述的输电组合杆拼接节点，其特征在于，所述的第一连接件(12)的外壁为从第一连接件顶部至主体板(11)方向直径逐渐增加的斜坡状(16)；所述的第二连接件(13)的截面形状与第一连接件(12)相同。

3.如权利要求1所述的输电组合杆拼接节点，其特征在于，所述的主体板(11)整体为圆盘状。

4.如权利要求1所述的输电组合杆拼接节点，其特征在于，所述的第一连接件(12)的高度与第二连接件(13)的高度相同。

5.一种输电组合杆，包括至少两个中空夹层钢管混凝土柱以及设置在两个中空夹层钢管混凝土柱之间的拼接节点，其中，中空夹层钢管混凝土柱包括外钢管(2)、内钢管(3)以及浇筑在内钢管(3)和外钢管(2)之间的混凝土(4)，其特征在于，

所述的拼接节点为权利要求1至4任一项所述的节点(1)，每一个中空夹层钢管混凝土柱端部连接有一个所述的节点(1)，其中，外钢管(2)端部和第一连接件(12)顶部对接，内钢管(3)的端部与第二连接件(13)顶部对接；相邻两个中空夹层钢管混凝土柱通过主体板上的螺栓孔(15)连接。

6.如权利要求5所述的输电组合杆，其特征在于，所述的内钢管(3)的截面形状为圆形或多边形，所述的外钢管(2)的截面形状为圆形或多边形，所述的第一连接件(12)、第二连接件(13)的截面形状分别与外钢管(2)、内钢管(3)匹配。

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