一种铁塔塔脚加固装置及加固方法与流程

本发明涉及电力传输领域，具体涉及一种铁塔塔脚加固装置及加固方法。

背景技术：

近年来，随着国民经济的快速增长，电力行业发展迅速，推动了输电线路铁塔行业的快速发展。据统计，我国输电线路铁塔行业销售收入从2003年的50亿元上升到2010年的426亿元，年复合增长率达36.68％，行业处于迅猛发展时期。因此，对于输电线路铁塔的需求也急剧攀升。输电线路铁塔，按其形状一般分为：酒杯型、猫头型、上字型、干字型和桶型五种，按用途分有：耐张塔、直线塔、转角塔、换位塔(更换导线相位位置塔)、终端塔和跨越塔等，它们的结构特点是各种塔型均属空间桁架结构，杆件主要由单根等边角钢或组合角钢组成，材料一般使用q235(a3f)和q345(16mn)两种，杆件间连接采用粗制螺栓，靠螺栓受剪力连接，整个塔由角钢、连接钢板和螺栓组成，个别部件如塔脚等由几块钢板焊接成一个组合件，因此热镀锌防腐、运输和施工架设极为方便。对于呼高在60m以下的铁塔，在铁塔的其中一根主材上设置脚钉，以方便施工作业人员登塔作业。铁塔一般锚固在地面，常规铁塔受力分布稳定，能够满足较长时间的使用，但是铁塔中具有一类拉线塔。拉线塔是架空输电线路来支持导线和避雷线的支持结构，使导线对地面、地物满足限距要求，并能承受导线、避雷线及本身的荷载及外荷载。拉线铁塔的工作，主要靠拉线来维持，拉线在外力的作用下，会引起地锚、主柱基础土壤的变形及拉线零件滑动，并且受温度变化、风力干扰等影响，拉线自身张力本就处于一般不断变化的过程中。拉线张力增大时，对拉线塔向两侧拉扯，配合安装焊接过程中的各种施工缝，容易导致缝隙扩大；拉线张力减小时，铁塔受到的向两侧的拉伸趋势减小，铁塔有向内收缩的趋势。因此在拉线张力不断的变化过程中，铁塔所受到的荷载不断变化，会显著加速拉线塔的失效速率，导致拉线塔的使用寿命较短。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁塔塔脚加固装置及加固方法，以解决现有技术中拉线塔受拉线张力不断变化的干扰，导致失效速率加快、使用寿命缩短的问题，实现对拉线塔进行针对拉线张力变化的加固，延长拉线塔使用寿命的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种铁塔塔脚加固装置，包括塔体，所述塔体底部设置两根相互平行的工字钢，所述工字钢的两侧翼缘上下分布，工字钢的腹板竖直，两根工字钢分别焊接在塔体的相对两侧，两根工字钢沿着塔体的架线方向分布，两根工字钢之间固定连接若干根均匀分布的第一加强杆，相邻两根第一加强杆之间设置有位于两侧工字钢的腹板上的水平通槽，两侧工字钢上的水平通槽相互正对，相互正对的两个水平通槽内插入若干第二加强杆，所述第二加强杆的两端分别穿过两侧的水平通槽，第二加强杆能够沿着水平通槽进行滑动；所述第二加强杆上固定套设若干沿着第二加强杆的长轴均匀分布的套筒，所述套筒的两端连接轴承，轴承外固定连接摩擦盘，摩擦盘在轴承作用下能够绕第二加强杆的长轴进行转动；所述套筒、套筒两端的轴承、轴承外的摩擦盘共同组成一个耗能组件，一根第二加强杆上，一个耗能组件内的一块摩擦盘和与之相邻的另一个耗能组件内的正对的摩擦盘相接触。

针对现有技术中拉线塔受拉线张力不断变化的干扰，导致失效速率加快、使用寿命缩短的问题，本发明提出一种铁塔塔脚加固装置，在塔体底部设置两根相互平行的工字钢，两根工字钢分别焊接在塔体的相对两侧，两根工字钢沿着塔体的架线方向分布，因此两根工字钢的连线方向，即是拉线塔受到两侧导线拉力的方向。两根工字钢之间固定连接若干根均匀分布的第一加强杆，由于第一加强杆与工字钢固定连接组成刚性结构，而第一加强杆的长度方向平行于拉线塔受到的拉力方向，因此能够通过第一加强杆自身的刚度，来提高塔体底部的整体刚性，使得塔体底部较难以被拉扯与压缩，因此通过加固塔脚部位，来使得整个铁塔具有更好的结构稳定性。工字钢的腹板上设置水平通槽，水平通槽位于相邻的两根第一加强杆的端部之间，两侧工字钢上的水平通槽相互正对，相互正对的两个水平通槽内插入若干第二加强杆，即是第二加强杆的两端分别位于两个工字钢上的水平通槽内，第二加强杆与水平通槽的接触部位不固定，确保第二加强杆能够沿着水平通槽进行滑动。每根第二加强杆上都设置有若干耗能组件，一个耗能组件包括一个套筒、两个轴承以及两个摩擦盘，具体的，套筒沿着第二加强杆的长轴均匀分布，且套筒与第二加强杆固定连接，套筒的两端连接轴承，轴承外固定连接摩擦盘，因此套筒固定，摩擦盘在轴承作用下能够绕第二加强杆的长轴进行转动，且每个耗能组件的两个摩擦盘互不干扰，其转动相互独立。在一根第二加强杆上，一个耗能组件内的一块摩擦盘和与之相邻的另一个耗能组件内的正对的摩擦盘相接触，即是由于耗能组件相邻设置，沿着第二加强杆的长度方向，相邻两个耗能组件之间相邻的摩擦盘相互正对，本发明中使得这两块相互正对的摩擦盘接触在一起，使得它们之中任意一块摩擦盘进行转动时，都会与另一块摩擦盘进行刚性摩擦。本发明工作过程中，当拉线张力增大时，通过第一加强杆、第二加强杆自身的刚度，来共同提高塔体底部的整体刚性，使得塔体底部较难以被拉扯与压缩，因此通过加固塔脚部位，来使得整个铁塔具有更好的结构稳定性；并且，由于张力的增大，铁塔受到向两侧的拉力，拉力传递至第一加强杆、第二加强杆上，由第一加强杆、第二加强杆将其扯回。当拉线张力减小时，铁塔由于受力减小而向内收缩，该收缩首先通过第一加强杆、第二加强杆进行抵挡，并且引起收缩的作用力传递至第二加强杆上，再通过套筒传递至摩擦盘上，相互接触的摩擦盘面积较大，相互之间形成作用力与反作用力，对铁塔向内收缩的变形进行抵消；并且一旦遇到起风天气，风力作用在摩擦盘上，只要来风方向不正对摩擦盘，风力与摩擦盘受到的结构应力在摩擦盘的周向上形成合力，即会驱动摩擦盘进行转动，摩擦盘的转动各自独立，因此相互接触的两个摩擦盘之间进行相对转动，产生刚性摩擦。众所周知刚性之间的摩擦阻力极大，在此基础上，能够对拉线作用至塔体底部的结构应力进行极大的消耗，并且对本应作用在塔体底部的风力也通过摩擦方式转换成内能进行消耗，从而使得供塔体向内收缩的能量减弱，从而在拉线张力减弱时，也能够显著提高拉线塔所受荷载的稳定性。因此，本发明解决了现有技术中拉线塔受拉线张力不断变化的干扰，导致失效速率加快、使用寿命缩短的问题，实现在拉线张力增大与减小的情况下，都对拉线塔进行了针对拉线张力变化的加固，延长了拉线塔使用寿命的目的。

优选的，所述第一加强杆的两端分别与两根工字钢的腹板焊接。

优选的，第一加强杆共三根，三根第一加强杆分别分布在工字钢沿长度方向的两端和中间

优选的，所述第一加强杆为麻花锚杆。

优选的，所述第二加强杆的两端均固定连接挡板，所述挡板贴靠在工字钢的腹板外侧。

优选的，所述套筒与第二加强杆之间通过螺栓固定连接。

一种铁塔塔脚加固方法，包括以下步骤：

(a)预制耗能组件：选择内径大于第二加强杆外径的套筒，将套筒的两端各与一个轴承的内环相连，再在轴承的外环上固定连接摩擦盘；

(b)将若干耗能组件套入至第二加强杆上，使一个耗能组件内的一块摩擦盘和与之相邻的另一个耗能组件内的正对的摩擦盘贴在一起，再通过螺栓将耗能组件内的套筒与第二加强杆固定连接；

(c)在工字钢的腹板上开设水平通槽，将第二加强杆的两端插入至两根工字钢上的水平通槽中；从第二加强杆的两端套入挡板，使两块挡板分别贴靠在对应的工字钢的腹板外侧，固定挡板与对应的腹板；

(d)在工字钢上相邻两个水平通槽之间安装第一加强杆，使第一加强杆的两端分别与两根工字钢的腹板固定连接；

(e)将两根工字钢分别焊接在铁塔塔体底部，使两根工字钢沿着塔体的架线方向分布。

本方法能够对现有的拉线塔进行加固，无需重新设置更换，仅需在现有塔体的基础上进行安装连接即可，具有显著的经济效益和社会效益，能够避免因拉线塔失效而需要对电力传输网络进行大面积修整的问题。

优选的，挡板与腹板之间满焊连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种铁塔塔脚加固装置及加固方法，当拉线张力增大时，通过第一加强杆、第二加强杆自身的刚度，来共同提高塔体底部的整体刚性，使得塔体底部较难以被拉扯与压缩，因此通过加固塔脚部位，来使得整个铁塔具有更好的结构稳定性；并且，由于张力的增大，铁塔受到向两侧的拉力，拉力传递至第一加强杆、第二加强杆上，由第一加强杆、第二加强杆将其扯回。当拉线张力减小时，铁塔由于受力减小而向内收缩，该收缩首先通过第一加强杆、第二加强杆进行抵挡，并且引起收缩的作用力传递至第二加强杆上，再通过套筒传递至摩擦盘上，相互接触的摩擦盘面积较大，相互之间形成作用力与反作用力，对铁塔向内收缩的变形进行抵消。本发明解决了现有技术中拉线塔受拉线张力不断变化的干扰，导致失效速率加快、使用寿命缩短的问题，实现在拉线张力增大与减小的情况下，都对拉线塔进行了针对拉线张力变化的加固，延长了拉线塔使用寿命的目的。

2、本发明一种铁塔塔脚加固装置及加固方法，一旦遇到起风天气，风力作用在摩擦盘上，只要来风方向不正对摩擦盘，风力与摩擦盘受到的结构应力在摩擦盘的周向上形成合力，即会驱动摩擦盘进行转动，摩擦盘的转动各自独立，因此相互接触的两个摩擦盘之间进行相对转动，产生刚性摩擦。众所周知刚性之间的摩擦阻力极大，在此基础上，能够对拉线作用至塔体底部的结构应力进行极大的消耗，并且对本应作用在塔体底部的风力也通过摩擦方式转换成内能进行消耗，从而使得供塔体向内收缩的能量减弱，从而在拉线张力减弱时，也能够显著提高拉线塔所受荷载的稳定性。

3、本发明一种铁塔塔脚加固装置及加固方法，能够对现有的拉线塔进行加固，无需重新设置更换，仅需在现有塔体的基础上进行安装连接即可，具有显著的经济效益和社会效益，能够避免因拉线塔失效而需要对电力传输网络进行大面积修整的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中工字钢的主视图；

图3为本发明具体实施例中沿a-a方向线的剖视图；

图4为本发明具体实施例中沿b-b方向线的剖视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-工字钢，101-翼缘，102-腹板，2-第一加强杆，3-水平通槽，4-第二加强杆，5-套筒，6-轴承，7-摩擦盘，8-挡板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图4所示，一种铁塔塔脚加固装置，包括塔体，所述塔体底部设置两根相互平行的工字钢1，所述工字钢1的两侧翼缘101上下分布，工字钢1的腹板102竖直，两根工字钢1分别焊接在塔体的相对两侧，两根工字钢1沿着塔体的架线方向分布，两根工字钢1之间固定连接若干根均匀分布的第一加强杆2，相邻两根第一加强杆2之间设置有位于两侧工字钢1的腹板102上的水平通槽3，两侧工字钢1上的水平通槽3相互正对，相互正对的两个水平通槽3内插入若干第二加强杆4，所述第二加强杆4的两端分别穿过两侧的水平通槽3，第二加强杆4能够沿着水平通槽3进行滑动；所述第二加强杆4上固定套设若干沿着第二加强杆4的长轴均匀分布的套筒5，所述套筒5的两端连接轴承6，轴承6外固定连接摩擦盘7，摩擦盘7在轴承6作用下能够绕第二加强杆4的长轴进行转动；所述套筒5、套筒5两端的轴承6、轴承6外的摩擦盘7共同组成一个耗能组件，一根第二加强杆4上，一个耗能组件内的一块摩擦盘7和与之相邻的另一个耗能组件内的正对的摩擦盘7相接触。

实施例2：

如图1至图4所示的一种铁塔塔脚加固装置，在实施例1的基础上，所述第一加强杆2的两端分别与两根工字钢1的腹板102焊接。第一加强杆2共三根，三根第一加强杆2分别分布在工字钢1沿长度方向的两端和中间所述第一加强杆2为麻花锚杆。所述第二加强杆4的两端均固定连接挡板8，所述挡板8贴靠在工字钢1的腹板102外侧。所述套筒5与第二加强杆4之间通过螺栓固定连接。

实施例3：

如图1至图4所示一种铁塔塔脚加固方法，包括以下步骤：(a)预制耗能组件：选择内径大于第二加强杆4外径的套筒5，将套筒5的两端各与一个轴承6的内环相连，再在轴承6的外环上固定连接摩擦盘7；(b)将若干耗能组件套入至第二加强杆4上，使一个耗能组件内的一块摩擦盘7和与之相邻的另一个耗能组件内的正对的摩擦盘7贴在一起，再通过螺栓将耗能组件内的套筒5与第二加强杆4固定连接；(c)在工字钢1的腹板102上开设水平通槽3，将第二加强杆4的两端插入至两根工字钢1上的水平通槽3中；从第二加强杆4的两端套入挡板8，使两块挡板8分别贴靠在对应的工字钢1的腹板102外侧，固定挡板8与对应的腹板102；(d)在工字钢1上相邻两个水平通槽3之间安装第一加强杆2，使第一加强杆2的两端分别与两根工字钢1的腹板102固定连接；(e)将两根工字钢1分别焊接在铁塔塔体底部，使两根工字钢1沿着塔体的架线方向分布。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。