CN219973996U - 一种钢索式角钢塔加强装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种钢索式角钢塔加强装置及系统，属于角钢塔加强领域，为了解决便于钢索固定装置的钢索安装和连接的问题，进一步解决提高钢材极限屈曲载荷，进而提高角钢塔结构稳定性的问题，包括加固型材，包括第一加固型材以及第二加固型材，所述第一加固型材弯折设置在所述塔材外侧，所述第二加固型材弯折设置在所述塔材内侧；紧固装置，将所述塔材设置在所述第一加固型材和所述第二加固型材之间，并将所述第一加固型材和所述第二加固型材固定在所述塔材；钢索固定装置，设置并固定在所述加固型材；钢索，一轴向端设置并固定在所述钢索固定装置，效果是能够提高钢材极限屈曲载荷，进而提高角钢塔结构稳定性。

Description

一种钢索式角钢塔加强装置及系统

技术领域

本实用新型属于角钢塔加强领域，涉及一种钢索式角钢塔加强装置及系统。

背景技术

目前角钢塔的加固通过在原塔材上附加加固装置，组合成新的截面形式，实现对角钢塔截面的加固。这种方式在截面形式上有十字型、Z字型、T字型、C字型等多种形式。这种方式在角钢塔加固中应用比较普遍，均为增加截面面积增强结构强度。这种方式采用钢材与结构主材连接，新角钢与原塔材平行并保持一定间隙，通过连接构件，将原塔材和新角钢用螺栓并联起来，实现原塔材和新角钢之间的刚性连接，组合成新的塔材截面形式。使得原塔材的受力通过连接构件传递给钢材，新主材结构即可与原塔材共同受力、分担载荷，降低原塔材的应力，而使结构得到加固补强。

然而，角钢塔钢结构构件均为细长杆件，而且主要受风力影响产生轴向力，所以在大多数情况下，塔的承载能力由稳定状态决定。在平面和空间结构中，它可能由某些杆件的屈曲，压缩力引起的结构的屈曲，或作为局部稳定性的丧失，即压缩或弯曲构件横截面的变形而失去稳定性。虽然使用各种截面形式的钢材对角钢塔截面加固，实现截面积增大的目的，可实现对角钢塔主材塔腿刚度的加固，但对铁塔主要失稳形式屈曲失稳收效不好。

实用新型内容

为了解决便于钢索固定装置的钢索安装和连接的问题，进一步解决提高钢材极限屈曲载荷，进而提高角钢塔结构稳定性的问题，在第一方面，根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，角钢塔的塔材呈弯折形，包括

加固型材，包括第一加固型材以及第二加固型材，所述第一加固型材弯折设置在所述塔材外侧，所述第二加固型材弯折设置在所述塔材内侧；

紧固装置，将所述塔材设置在所述第一加固型材和所述第二加固型材之间，并将所述第一加固型材和所述第二加固型材固定在所述塔材；

钢索固定装置，设置并固定在所述加固型材；

钢索，一轴向端设置并固定在所述钢索固定装置。

根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，所述钢索固定装置包括第一铰筒，连接在所述第一加固型材的第一弯折面，所述第一铰筒在筒的周面设置开口，且第一铰筒内部成型容置所述钢索的所述一轴向端的铰接球头的容置空间，所述开口阻碍所述铰接球头由所述容置空间退出将所述铰接球头容置在所述容置空间内，并允许所述铰接球头在所述容置空间中可转动。

根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，所述钢索固定装置还包括若干加强筋，间隔设置在所述第一铰筒的周面，并连接在所述第一铰筒的周面和所述第一加固型材的第一弯折面之间。

根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，所述第二加固型材的第二弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋和间隔连接在中央圆形加强筋的条形加强筋。

根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，所述第一加固型材以及第二加固型材通过设置在型材边缘的榫卯结构连接，所述紧固装置包括螺栓和螺母，由所述螺栓通过所述第一加固型材和所述第二加固型材，并由所述螺栓和螺母配合将所述第一加固型材和所述第二加固型材之间紧固。

根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，所述钢索固定装置还包括至少两层三角形板，所述三角形板在竖向排列，并且各三角形板的相邻两侧的一侧边沿与所述第二加固型材的第一弯折面连接，另一侧边沿与所述第二加固型材的第二弯折面连接。

根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，所述钢索固定装置包括第二铰筒，连接在所述第二加固型材的第一弯折面与第二弯折面之间，所述第二铰筒在筒的底面设置开口，且第二铰筒内部成型容置所述钢索的所述一轴向端的铰接球头的容置空间，所述开口阻碍所述铰接球头由所述容置空间退出将所述铰接球头容置在所述容置空间内，并允许所述铰接球头在所述容置空间中可转动，所述第二铰筒嵌接在竖向排列的所述三角形板之间，三角形板的第三边沿与所述第二铰筒在筒的底面设置的开口处于同侧。

所述第二加固型材的第二弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋和间隔连接在中央圆形加强筋的条形加强筋。

根据本实用新型的实施例中的钢索式角钢塔加强装置，所述第一加固型材的第一弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋和间隔连接在中央圆形加强筋的条形加强筋。

在第二方面，根据本实用新型的实施例中的角钢塔加强系统，包括若干组加强装置，每组加强装置包括两个任一项所述的钢索式角钢塔加强装置，两个所述钢索式角钢塔加强装置的钢索的一轴向端设置并固定在各自所在钢索式角钢塔加强装置的所述钢索固定装置，两个所述钢索式角钢塔加强装置的钢索的另一轴向端通过可相互螺纹连接的固定装置连接。

根据本实用新型的实施例中的角钢塔加强系统，所述固定装置包括轴向设置内螺纹的第一筒部以及轴向设置外螺纹的第二筒部，所述第一筒部设置在一个钢索的另一端，所述第二筒部设置在另一个钢索的另一端，所述第二筒部直径略小并能深入所述第一筒部的内部，将所述第二筒部的外螺纹与所述第一筒部的内螺纹连接。

有益效果：在第一方面，本实用新型的钢索式角钢塔加强系统，使用钢索连接角钢中点位置，使被连接的钢材的屈曲长度减半，能够提高钢材极限屈曲载荷，进而提高角钢塔结构稳定性。

在第二方面，本实用新型的钢索固定装置设置能够实现钢索转动，便于钢索的安装和连接。

在第三方面，本实用新型的所述钢索固定装置配合铰筒形状和安装位置设置合适的加强筋形状和安装位置，能够增强结构强度并使得结构作用分布均匀。

在第四方面，本实用新型的所述钢索固定装置通过榫卯结构配合紧固装置能够进一步提高加固型材的固定强度和固定稳定性。

附图说明

图1是实施例中一种钢索式角钢塔加强装置通过钢索连接的示意图。

图2是图1的另一方向视图。

图3是实施例中另一种钢索式角钢塔加强装置通过钢索连接的示意图。

图4是钢索横向连接示意图。

图5是钢索斜向连接示意图。

图6是钢索对向连接示意图。

图7角钢塔横向加固示意图。

图8角钢塔斜向加固示意图。

图9角钢塔对向加固示意图。

图10是缩短主材的屈曲长度原理图。

附图标记：

11第一加固型材，12.第二加固型材，13.塔材，14.榫卯结构；

21.螺栓，22.螺母；

31.第一铰筒，32.第二铰筒，33.三角形加强筋，34.中央圆形加强筋，35.条形加强筋，36.三角形板；

41.钢索，42.固定装置。

具体实施方式

下面通过参考附图详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

根据图10所示，通信角钢塔的桁架钢结构由细长杆组成，本实用新型称为角钢塔的塔材13，在风载荷作用下，角钢塔的塔材13中的主材主要承受的载荷为轴向载荷，所以在大多数情况下，角钢塔的承载能力由稳定性状态决定。角钢塔在受载荷时，可能由于主材的屈曲引发结构丧失稳定性，进而发生倒塌。结构屈曲状态由以下关系式决定：

式中：A：截面面积，f：材料的弹性极限，γ_m：安全系数，取0.1，χ：屈曲系数，由下述公式计算：

式中：相对细长比，α:缺陷系数，取决于截面形状，相对细长比通过下式进行计算

式中：i：相对轴线截面回转半径，E：杨氏模量。

发明人通过上述发现，细长杆的角钢塔的塔材13的极限屈曲载荷由材料属性、截面面积以及屈曲长度决定。由于铁塔主材为角钢塔原有结构通常不能进行替换，因此加固屈曲一般通过增加截面面积或添加中间支撑以缩短构件屈曲长度实现。

对于角钢塔结构的塔身附加钢材增加截面面积的工作量巨大，经济效益低，相比之下，通过添加中间支撑以缩短构件屈曲长度的方案施工简单，经济效益高，可以以此方式提高钢材极限屈曲载荷，进而提高角钢塔结构稳定性。

一种钢索式角钢塔加强装置，如图4-6所示，角钢塔的塔材13呈弯折形，如图1-6所示，包括加固型材、紧固装置、钢索固定装置以及钢索41。其中：

如图1-3所示，所述加固型材包括第一加固型材11以及第二加固型材12，所述第一加固型材11弯折设置在所述塔材13外侧，所述第二加固型材12弯折设置在所述塔材13内侧。在一种方案中，所述加固型材由钢材或者树脂等材料制成。在一种方案中，所述第一加固型材11以及第二加固型材12通过设置在型材边缘的榫卯结构14连接。

如图1-3所示，所述紧固装置将所述塔材13设置在所述第一加固型材11和所述第二加固型材12之间，并将所述第一加固型材11和所述第二加固型材12固定在所述塔材13。在一种方案中，所述紧固装置包括螺栓21和螺母22，由所述螺栓21通过所述第一加固型材11和所述第二加固型材12，并由所述螺栓21和螺母22配合将所述第一加固型材11和所述第二加固型材12之间紧固。

如图1-3所示，所述钢索固定装置设置并固定在所述加固型材。

如图1-2所示，在第一种所述钢索固定装置的方案中，所述钢索固定装置包括第一铰筒31，连接在所述第一加固型材11的第一弯折面，所述第一铰筒31在筒的周面设置开口，且第一铰筒31内部成型容置所述钢索41的所述一轴向端的铰接球头的容置空间。

所述钢索41一轴向端设置并固定在所述钢索固定装置，所述开口阻碍所述铰接球头由所述容置空间退出将所述铰接球头容置在所述容置空间内，并允许所述铰接球头在所述容置空间中可转动。优选所述钢索固定装置还包括若干加强筋，间隔设置在所述第一铰筒31的周面，并连接在所述第一铰筒31的周面和所述第一加固型材11的第一弯折面之间。更优选所述加强筋包括三角形加强筋33。

在这种方案中，所述第二加固型材12的第二弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋34和间隔连接在中央圆形加强筋34的条形加强筋35。

在这种方案中，使用两个具有第一种所述钢索固定装置的钢索式角钢塔加强装置组成一组加强装置，多组所述加强装置形成角钢塔横向或斜向加固的加强系统，实施角钢塔的横向或斜向加固。对于两个钢索式角钢塔加强装置的两个所述第一加固型材11的第一弯折面相对横向设置，并将第一弯折面的所述钢索固定装置的钢索41在横向相连，相连通过可相互螺纹连接的固定装置42连接，所述固定装置42可以包括轴向设置内螺纹的第一筒部以及轴向设置外螺纹的第二筒部，所述第一筒部设置在一个钢索41的另一端，所述第二筒部设置在另一个钢索41的另一端，所述第二筒部直径略小并能深入所述第一筒部的内部，将所述第二筒部的外螺纹与所述第一筒部的内螺纹连接，可以通过旋紧的螺纹长度控制两个钢索41的连接松紧程度。

如图3所示，在第二种所述钢索固定装置的方案中，所述钢索固定装置包括第二铰筒32，连接在所述第二加固型材12的第一弯折面与第二弯折面之间，所述钢索41一轴向端设置并固定在所述钢索固定装置，所述第二铰筒32在筒的底面设置开口，且第二铰筒32内部成型容置所述钢索41的所述一轴向端的铰接球头的容置空间，所述开口阻碍所述铰接球头由所述容置空间退出将所述铰接球头容置在所述容置空间内，并允许所述铰接球头在所述容置空间中可转动。在这种方案中，所述钢索固定装置还包括至少两层三角形板36，所述三角形板36在竖向排列，并且各三角形板36的相邻两侧的一侧边沿与所述第二加固型材12的第一弯折面连接，另一侧边沿与所述第二加固型材12的第二弯折面连接，所述第二铰筒32嵌接在竖向排列的所述三角形板36之间，三角形板36的第三边沿与所述第二铰筒32在筒的底面设置的开口处于同侧。

在这种方案中，所述第一加固型材11的第一弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋34和间隔连接在中央圆形加强筋34的条形加强筋35。所述第二加固型材12的第二弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋34和间隔连接在中央圆形加强筋34的条形加强筋35。

在这种方案中，使用两个具有第二种所述钢索固定装置的钢索式角钢塔加强装置组成一组加强装置，多组所述加强装置形成角钢塔对向加固的加强系统，实施角钢塔的对向加固。对于两个钢索式角钢塔加强装置的两个第二铰筒32相对设置，并将两个所述第二铰筒32的所述钢索固定装置的钢索41在对向相连，相连通过可相互螺纹连接的固定装置42连接，所述固定装置42可以包括轴向设置内螺纹的第一筒部以及轴向设置外螺纹的第二筒部，所述第一筒部设置在一个钢索41的另一端，所述第二筒部设置在另一个钢索41的另一端，所述第二筒部直径略小并能深入所述第一筒部的内部，将所述第二筒部的外螺纹与所述第一筒部的内螺纹连接，可以通过旋紧的螺纹长度控制两个钢索41的连接松紧程度。

本实用新型加强装置的三种安装类型的加固原理均为缩短屈曲长度(如图10所示)，具体的三种加固方式为横向加固，斜向加固，对向加固。横向加固(如图7所示)，在铁塔的一个外侧界面进行水平加固，针对这一加固方式设计了实施例中的第一种所述钢索固定装置的方案(如图1-2，4所示)。斜向加固方法(如图8所示)，在铁塔的一个外侧界面与水平成45度进行加固，实施例中的第一种所述钢索固定装置的方案(如图1-2，5所示)也适用这一加固方式，区别在于所述周面设置开口适用倾斜开口。对向加固方式(如图9所示)，在铁塔的对向角钢连接进行加固，针对这一加固方式设计了实施例中的第二种所述钢索固定装置的方案(如图3、6所示)。

本实用新型的铁塔的塔腿的主材和钢索41/钢筋是主要承载结构，在本实用新型中所述的钢索除一般性的钢的索的表示外，还包括对钢的筋的表示。在前期，钢索41一端与钢索固定装置铰接，可轻微转动。通过使用通过可相互螺纹连接的固定装置42将两个钢索41/钢筋连接并拉紧，使结构更稳定。加固型材分为两个部分，通过榫卯连接后通过螺栓21固定在角钢塔主材上。

三种不同的加固方式的加固型材的材料为钢材。在常规工况下，杆状结构使用钢筋，其迎风面积小，强度高。如果结构安装后杆状结构与塔身钢材发生干涉，则使用钢索41替代。

本实用新型的安装工艺流程：

加固型材制备：根据现场测量与角钢塔原始图纸，制备与原角钢主材相同规格的加固角钢。

夹具的制备：根据图纸尺寸，加工出每段角钢塔加固用夹具及固定隔板，其中夹具主要包括加固型材。

安装：

提前在角钢塔塔柱上使用记号笔为安装夹具位置标记。安装位置为细长杆中点。按照标记逐个安装夹具，夹具安装流程为：夹具上下两部分榫卯结构14扣合，扣合后螺栓21紧固。然后，钢筋/钢索41另一端通过可相互螺纹连接的固定装置42在中间旋紧并提供一定的预紧力。

安装过程中，钢索式角钢塔加强装置逐段安装在角钢塔塔柱上，每段根据长度不同，每段约有四到五个加固型材形成的夹具固定。安装时在地面进行半组装，组装过程中夹具右板不组装，并且夹具中板的螺栓21不拧紧。

加固方式可以根据实际铁塔结构进行单个使用或随意组合使用。

加强装置安装好后，应对加强装置每个螺栓21进行检查，防止有螺栓21漏拧，影响加固效果。

本实用新型使用缩短屈曲长度的方式进行加固，使用简单、经济效益高。三种加固方式可根据干涉情况单独或组合使用，适用性高。加固方案中避免对原塔结构开孔，不对原塔结构进行损坏。加固结构重量轻，迎风面积小，加固后铁塔载荷增加比例较小。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“至少一个”是指一个或一个以上；“A和B中的至少一个”，类似于“A和/或B”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B中的至少一个，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造披露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢索式角钢塔加强装置，角钢塔的塔材呈弯折形，其特征在于，包括

加固型材，包括第一加固型材以及第二加固型材，所述第一加固型材弯折设置在所述塔材外侧，所述第二加固型材弯折设置在所述塔材内侧；

紧固装置，将所述塔材设置在所述第一加固型材和所述第二加固型材之间，并将所述第一加固型材和所述第二加固型材固定在所述塔材；

钢索固定装置，设置并固定在所述加固型材；

钢索，一轴向端设置并固定在所述钢索固定装置。

2.根据权利要求1所述的钢索式角钢塔加强装置，其特征在于，所述钢索固定装置包括第一铰筒，连接在所述第一加固型材的第一弯折面，所述第一铰筒在筒的周面设置开口，且第一铰筒内部成型容置所述钢索的所述一轴向端的铰接球头的容置空间，所述开口阻碍所述铰接球头由所述容置空间退出将所述铰接球头容置在所述容置空间内，并允许所述铰接球头在所述容置空间中可转动。

3.根据权利要求2所述的钢索式角钢塔加强装置，其特征在于，所述钢索固定装置还包括若干加强筋，间隔设置在所述第一铰筒的周面，并连接在所述第一铰筒的周面和所述第一加固型材的第一弯折面之间。

4.根据权利要求1所述的钢索式角钢塔加强装置，其特征在于，所述第二加固型材的第二弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋和间隔连接在中央圆形加强筋的条形加强筋。

5.根据权利要求1所述的钢索式角钢塔加强装置，其特征在于，所述第一加固型材以及第二加固型材通过设置在型材边缘的榫卯结构连接，所述紧固装置包括螺栓和螺母，由所述螺栓通过所述第一加固型材和所述第二加固型材，并由所述螺栓和螺母配合将所述第一加固型材和所述第二加固型材之间紧固。

6.根据权利要求1所述的钢索式角钢塔加强装置，其特征在于，所述钢索固定装置还包括至少两层三角形板，所述三角形板在竖向排列，并且各三角形板的相邻两侧的一侧边沿与所述第二加固型材的第一弯折面连接，另一侧边沿与所述第二加固型材的第二弯折面连接。

7.根据权利要求6所述的钢索式角钢塔加强装置，其特征在于，所述钢索固定装置包括第二铰筒，连接在所述第二加固型材的第一弯折面与第二弯折面之间，所述第二铰筒在筒的底面设置开口，且第二铰筒内部成型容置所述钢索的所述一轴向端的铰接球头的容置空间，所述开口阻碍所述铰接球头由所述容置空间退出将所述铰接球头容置在所述容置空间内，并允许所述铰接球头在所述容置空间中可转动，所述第二铰筒嵌接在竖向排列的所述三角形板之间，三角形板的第三边沿与所述第二铰筒在筒的底面设置的开口处于同侧；

所述第二加固型材的第二弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋和间隔连接在中央圆形加强筋的条形加强筋。

8.根据权利要求7所述的钢索式角钢塔加强装置，其特征在于，所述第一加固型材的第一弯折面设置并固定加强筋，包括中央圆形加强筋和间隔连接在中央圆形加强筋的条形加强筋。

9.一种角钢塔加强系统，其特征在于，包括若干组加强装置，每组加强装置包括两个权利要求1～8中任一项所述的钢索式角钢塔加强装置，两个所述钢索式角钢塔加强装置的钢索的一轴向端设置并固定在各自所在钢索式角钢塔加强装置的所述钢索固定装置，两个所述钢索式角钢塔加强装置的钢索的另一轴向端通过可相互螺纹连接的固定装置连接。

10.根据权利要求9所述的角钢塔加强系统，其特征在于，所述固定装置包括轴向设置内螺纹的第一筒部以及轴向设置外螺纹的第二筒部，所述第一筒部设置在一个钢索的另一端，所述第二筒部设置在另一个钢索的另一端，所述第二筒部直径略小并能深入所述第一筒部的内部，将所述第二筒部的外螺纹与所述第一筒部的内螺纹连接。