一种具有柔变应力的抗震电塔的制作方法与工艺

本发明涉及电力设施，尤其是一种具有柔变应力的抗震电塔。

背景技术：
电塔是电力行业的常用设施，用于输电干线的架设，其主体为钢架，整体上具有一定弹性，可承受较大垂直重量载荷，也可在转角架线时承受侧向拉力，但由于电塔的电线架于顶端，其顶端载荷较大，当受到地震震害的横向震波冲击时，顶端载荷会随电塔的晃动而形成巨大的侧向力，使电塔倾倒。目前已有些专利针对电塔抗震提出方案，但这些方案往往分为两类，一类是在铁塔底脚处设置缓冲垫层，以防止铁塔过度摇晃；二类是在铁塔侧部设置额外的施力机构对铁塔进行扶正；在第一类方案中，由于地震震级无法预料，以及铁塔上的架线载荷，使得缓冲垫层方案的效果难以预期，而在第二类方案中，由于电塔较高，其各部位在震波中的位移是不同的，而且位移会随震波大小而变化，如果外部施力机构不能对震波自适应，则抗震效果将受到影响。当地震时，以刚性材料为主的铁塔容易倒塌，而树木同样顶端负载较大，却不易倾倒，这一方面是因为树木的根系发达提供了牢固的基础，另一方面也是因为树干有良好的柔性传力结构及弹性，使根基能对树木在震波中的剧烈摇晃进行矫偏，使树木具备良好的抗震能力。如电塔抗震结构仿照树木该特性，应能提升铁塔的抗震能力。由于电塔的主材料为钢材，具有一定弹性，当受震波影响而发生形变时，如果其各部位的形变或位移未超过限值，则塔体结构可因材料特性而具备复原能力，例如电塔由于顶端承载输电干线，常会因风力因素而摇晃，但只需塔体形变未超出形变级限，塔体均能因塔体材料自身的矫偏弹力复原；同理，如在塔体上设置矫偏力源，能有效地提升电塔的抗震能力。

技术实现要素：
本发明提出一种具有柔变应力的抗震电塔，设有矫偏力源和特殊传力结构，在地震时能按震级大小向电塔结构的各关键承力点提供不同的柔变矫偏应力，稳定塔体结构。本发明采用以下技术方案。一种具有柔变应力的抗震电塔，包括电塔本体，其设有矫偏力源，在地震时按电塔不同部位的位移值提供柔变的矫偏应力以防止电塔倒塌，所述抗震电塔包括塔体、矫偏点和矫偏力源，所述塔体按各部位在地震时的受力特性及位移特性，在其主要承力结构的不同高度、不同方向上设置多个矫偏点；所述矫偏力源包括矫偏桩、矫偏滑轮组、弹性传力机构、重锤件和弹性基座。所述抗震电塔塔心中空部的地面处设有垂直向的矫偏桩，矫偏桩处设有多个与矫偏点对应的矫偏滑轮组，各矫偏滑轮组处的缆绳一端铰接于塔体处的对应矫偏点处，另一端铰接于弹性传力机构，所述弹性传力机构包括传力端和施力端，传力端与各矫偏滑轮组的缆绳铰接，施力端则挂有一重锤件，所述重锤件下端与一弹性基座相接触。当受到地震震波作用时，塔体各矫偏点产生的移动，经矫偏滑轮组转换为拉力，经弹性传力机构对重锤件进行提拉，在提拉过程中，重锤件、弹性传力机构及弹性基座产生柔变的矫偏应力对各矫偏点进行矫偏，使电塔本体结构在震害中趋于稳定。所述矫偏桩上的多个矫偏滑轮组，包括定滑轮组和动滑轮组。所述抗震电塔上的矫偏点与矫偏滑轮组间的对应为，当电塔受震波作用时，位移较大的矫偏点与定滑轮组相连，位移小的矫偏点则与动滑轮组相连。所述矫偏桩下宽上窄，桩体中轴部设有多个供滑轮缆绳穿过的通孔。所述抗震电塔下方设有重锤井，所述重锤件、弹性基座和弹性传力机构设于重锤井内。所述抗震电塔为猫头塔或鼓形塔。所述矫偏滑轮组设置于矫偏桩上，或是经高强度支架与矫偏桩相连。本发明中，所述抗震电塔包括塔体、矫偏点和矫偏力源，所述塔体按各部位在地震时的受力特性及位移特性，在其主要承力结构的不同高度、不同方向上设置多个矫偏点；由于电塔各部位在震波中的位移是不同的，该设计可以使矫偏力源针对电塔的结构、用材和安装地域来施力，从而取得良好的效果，例如常规支承塔、耐张塔和转角塔的受力设计不同，因此矫偏点的位置也不一样。本发明中，所述抗震电塔塔心中空部的地面处设有垂直向的矫偏桩，矫偏桩处设有多个与矫偏点对应的矫偏滑轮组，各矫偏滑轮组处的缆绳一端铰接于塔体处的对应矫偏点处，另一端铰接于弹性传力机构，所述弹性传力机构包括传力端和施力端，传力端与各矫偏滑轮组的缆绳铰接，施力端则挂有一重锤件，所述重锤件下端与一弹性基座相接触；该设计通过在电塔结构外设置专属的矫偏装置，使得矫偏装置的运作不受电塔形变的影响，而且本结构中，以矫偏滑轮组对电塔在震波中的形变力进行换向，使之汇集至弹性传力机构，并由重锤件对形变力进行冲抵，仿照了树木的防震构造，结构上各部件的配合均具备较大柔度，能在一定程度上削弱震波对矫偏结构的影响，使该结构在强震波作用下中也可运作。本发明中，所述抗震电塔塔心中空部的地面处设有垂直向的矫偏桩，矫偏桩处设有多个与矫偏点对应的矫偏滑轮组；由于矫偏桩与塔体设于同个地点，这样当震波到来时，矫偏桩及矫偏滑轮组与铁塔基本上是同步摆动的，使得矫偏滑轮组对矫偏点的施力能依据铁塔形变而变化，例如当微震时，铁塔本体形变极微，矫偏桩及矫偏滑轮组与铁塔同步摆动，矫偏滑轮与矫偏点间的距离变化极微，因此矫偏滑轮组对矫偏点基本不施力；而当强震时，铁塔本体大幅形变引起矫偏滑轮与矫偏点间的距离大幅变化，拉动滑轮缆绳，形变力被弹性传力机构传至重锤件处，由重锤件对形变力进行冲抵，对铁塔形变进行矫偏。本发明中，所述矫偏桩上的多个矫偏滑轮组，包括定滑轮组和动滑轮组；所述抗震电塔上的矫偏点与矫偏滑轮组间的对应为，当电塔受震波作用时，位移较大的矫偏点与定滑轮组相连，位移小的矫偏点则与动滑轮组相连；该设计使得矫偏滑轮组对矫偏点的施力能依据铁塔形变而变化，由于电塔各部位在震波中的位移是不同的，例如在震波中，电塔顶端易产生较大位移，而且由于顶端承载电力干线使得受震铁塔顶端的侧向力较大，此处与定滑轮相连，可以让顶端受力迅速传至重锤件处，使矫偏装置迅速作出响应，而铁塔底部由于电塔设计特点，在震波中位移很小，此处的多个矫偏点可以与动滑轮相连，把多个低位移点的运动进行合并，以降低矫偏装置对塔底部的响应灵敏度，使矫偏装置的矫偏力相对集中于形变大的区域，提升矫偏效果。本发明中，所述弹性传力机构包括传力端和施力端，传力端与各矫偏滑轮组的缆绳铰接，施力端则挂有一重锤件，所述重锤件下端与一弹性基座相接触；该设计能使矫偏源的矫偏力输出能根据震级不同而变化，例如当仅是微震时，电塔结构位移微小，仅以弹性传力机构及弹性基座间的合力提供矫偏力即可，而当强震时，电塔结构产生较大位移，重锤件在滑轮缆绳、弹性传力机构的牵引下离开弹性基座，使矫偏源的矫偏力达到最大。本发明中，所述矫偏桩下宽上窄，该结构使矫偏桩能在受震波影响时不易倾倒，保持稳定。本发明中，所述矫偏滑轮组设置于矫偏桩上，或是经高强度支架与矫偏桩相连；此结构可以使本发明所述装置可以改变矫偏力的方向，例如当对电塔高层进行矫偏时，可以把对应滑轮组以高强度支架设于高处，使矫偏力能趋近水平地作用于矫偏点，减少垂直向分力，提升矫偏效果。本发明中，所述抗震电塔塔心中空部的地面处设有垂直向的矫偏桩；该设计中，由于矫偏桩设于塔心中部的地面，对电塔的矫偏力趋向塔中轴及地面，以与塔体本体的传统设计配合，由于塔体传统设计中会设计大量横向支杆，铁塔本身也具备较高承重性能，因此本发明的矫偏力源能在使用大质量重锤时，不对塔身造成大的负载。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：附图1是本发明所述抗震电塔在未受震或微震时的示意图；附图2是本发明所述抗震电塔受强震时的示意图；图中：1-塔体；2-矫偏滑轮组；3-滑轮缆绳；4-矫偏桩；5-矫偏桩；6-弹性传力机构；7-重锤件；8-弹性基座；9-矫偏点；10-动滑轮组；11-定滑轮组；12-矫偏桩中轴处的通孔；13-重锤井。具体实施方式如图1、图2所示，一种具有柔变应力的抗震电塔，包括电塔本体，其设有矫偏力源，在地震时按电塔不同部位的位移值提供柔变的矫偏应力以防止电塔倒塌，所述抗震电塔包括塔体1、矫偏点9和矫偏力源，所述塔体按各部位在地震时的受力特性及位移特性，在其主要承力结构的不同高度、不同方向上设置多个矫偏点9；所述矫偏力源包括矫偏桩4、矫偏滑轮组2、弹性传力机构6、重锤件7和弹性基座8。所述抗震电塔塔心中空部的地面处设有垂直向的矫偏桩4，矫偏桩4处设有多个与矫偏点9对应的矫偏滑轮组2，各矫偏滑轮组2处的缆绳3一端铰接于塔体1处的对应矫偏点9处，另一端铰接于弹性传力机构6，所述弹性传力机构6包括传力端和施力端，传力端与各矫偏滑轮组2的缆绳3铰接，施力端则挂有一重锤件7，所述重锤件7下端与一弹性基座8相接触。当受到地震震波作用时，塔体1各矫偏点9产生的移动，经矫偏滑轮组2转换为拉力，经弹性传力机构6对重锤件7进行提拉，在提拉过程中，重锤件7、弹性传力机构6及弹性基座8产生柔变的矫偏应力对各矫偏点9进行矫偏，使电塔本体结构在震害中趋于稳定。所述矫偏桩4上的多个矫偏滑轮组2，包括定滑轮组和动滑轮组10。所述抗震电塔上的矫偏点9与矫偏滑轮组2间的对应为，当电塔受震波作用时，位移较大的矫偏点与定滑轮组11相连，位移小的矫偏点则与动滑轮组10相连。所述矫偏桩5下宽上窄，桩体中轴部设有多个供滑轮缆绳穿过的通孔12。所述抗震电塔下方设有重锤井13，所述重锤件7、弹性基座8和弹性传力机构6设于重锤井13内。所述抗震电塔为猫头塔或鼓形塔。所述矫偏滑轮组2设置于矫偏桩4上，或是经高强度支架与矫偏桩4相连。实施例：按电塔的功用及类型，在其主要承力结构的不同高度、不同方向上设置多个矫偏点9与矫偏力源的滑轮缆绳3相连，滑轮组经弹性传力机构连接至重锤件7，重锤件7受到缆绳预拉，重锤件7下部触及弹性基座8，弹性传力机构、弹性基座均有承力。塔体高处的矫偏点因其在震害时的位移大，所以与定滑轮组11相连，塔体低处的矫偏点因其在震害时的位移很小，所以用动滑轮组10来汇集连接多个低处矫偏点的缆绳。当地震时，塔体晃动使矫偏点9产生位移，矫偏桩与塔体同步晃动，如震波轻微，矫偏点9与矫偏桩的相对距离不发生变化，则矫偏力源不工作。当塔体因剧烈晃动发生变形，使矫偏点9与矫偏桩的相对距离产生变化时，塔体1各矫偏点9产生的移动，经矫偏滑轮组2转换为拉力，经弹性传力机构6对重锤件7进行提拉，在提拉过程中，重锤件7、弹性传力机构6及弹性基座8产生柔变的矫偏应力对各矫偏点9进行矫偏，使电塔本体结构在震害中趋于稳定。当地震震级小时，塔体矫偏点9与矫偏桩的相对距离变化小，矫偏滑轮组2拉力仅以弹性传力机构6、弹性基座8的弹力即可抵消，重锤件7仍与弹性基座8相接。当强震时，塔体矫偏点9与矫偏桩的相对距离变化大，矫偏滑轮组2拉力把重锤件7大幅拉升，脱离弹性基座，使矫偏力源的力输出达到最大，但并不继续上升，以防止过大的矫偏力输出损坏塔体。