一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关输电铁塔变坡节点型式，尤指无填板四组合角钢输电铁塔采用的一 种特殊变坡节点连接型式。
【背景技术】
[0002] 随着电网建设的快速发展，电压等级的逐步提高，多回路、特高压输电线路建设 越来越多，伴随的杆塔荷载也越来越大，杆塔构件型式也正向多元化迈进，单角钢(含大角 钢）已不能满足荷载要求。对于山区线路的大负荷铁塔，采用四组合角钢塔是最佳选择。
[0003] 现有技术中常规四组合角钢铁塔采用座板式，在变坡节点下方焊接钢板(专业术 语称为"下靴板"，下均按此简称）与四角钢构件通过填板和螺栓直接连接，此方式变坡节点 刚度相对较弱，同时四组合角钢构件在每个节间均需设置与靴板相同厚度的填板进行构件 连接，塔重偏重，增加焊接工作量，加工和施工不便。在许多关键节点构造型式设计时均需 充分考虑填板带来的诸多影响。常规四组合角钢变坡处由四组合角钢与靴板通过填板和螺 栓连接，同时变坡节点下部所有铁塔主材构件需设置与靴梁相同厚度的填板。常规四组合 角钢铁塔变坡节点型式主要有以下几方面缺点： (1) 为了连接四组合角钢，下部主材各节间均需设置与变坡节点处靴板相同厚度的填 板，导致铁塔重量偏重，焊接工作量大，加工和施工不便； (2) 为了满足常规四组合角钢构件间连接的要求(构件间通过填板连接，存在填板厚度 大小的缝隙)，四组合角钢与变坡节点靴板直接相连导致应力和刚度突变的节点处无加强 措施，其刚度相对较弱。
[0004] (3)变坡节点处因三维空间坡度变化存在一定程度的应力和刚度突变，目前常用 的此类变坡节点下靴板直接与四角钢主材相连，变坡节点以下无加强措施，刚度相对较弱， 变坡点安全性能储备相对较低。
[0005] 伴随线路走廊日益狭窄，山区走线越来越多，杆塔所处的地形条件也越来越恶劣， 线路施工材料运输能力限制给大规格铁塔构件运输也提出了新的挑战，在输电线路设计中 成为一个亟待解决的难题。
【发明内容】
[0006] 针对现目前四组合角钢铁塔变坡节点型式存在的问题和不足，提供一种用于输电 铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，具体技术方案如下： 一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，包括上靴板9、底座板4和下靴 板11，设置有内包角钢17、无填板四组合角钢18,所述无填板四组合角钢18的端部与下靴 板11的端部对齐设置，所述无填板四组合角钢18、下靴板11的外部设置内包角钢17,所述 内包角钢17上段与下靴板11连接，所述内包角钢17下段与无填板四组合角钢18连接，所 述无填板四组合角钢18两两直接对接设置。
[0007] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述内无填板四组合角钢18采用连接部件7直接拼接在一起。
[0008] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述内包角钢17的安装方向与下部无填板四组合角钢18方向一致。
[0009] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述下靴板11连接在变坡底座板4上，所述内包角钢17设置在变坡底座板4下方。
[0010] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述内包角钢17紧贴下靴板11和无填板四组合角钢18。
[0011] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述下靴板11厚度与无填板四组合角钢18的厚度相同。
[0012] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，其 特征在于：所述内包角钢17上段采用连接部件与下靴板11连接。
[0013] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述连接部件7为螺栓。
[0014] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述内包角钢17下段采用连接部件7与无填板四组合角钢18连接。
[0015] 作为可选方式，上述的一种用于输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点，所 述内包角钢17长度大于或者等于被连接的无填板四组合角钢18的宽度。
[0016] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： 本发明通过内包角钢将四组合角钢构件与靴板直接进行拼接，四个内包角钢的设置大 大增加了变坡节点的刚度。且此类节点的优势还在于与其连接的四组合角钢构件直接通过 螺栓背靠背连接，勿需在四角钢各个节间设置与靴板相同厚度的填板，在提高节点刚度和 安全性能的同时，有效降低了整塔重量，减少了焊接工作，加工便利、施工方便，具有明显的 优势。
【附图说明】
[0017] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中： 图1为输电铁塔变坡节点位置示意图正面图； 图2为输电铁塔变坡节点位置示意图侧面图； 图3为现有常规四组合角钢变坡节点连接结构示意图； 图4为图3中1-1的截面图； 图5为图3中2-2的截面图； 图6为图3中3-3的截面图； 图7为图3中4-4的截面图； 图8为本发明中无填板四组合角钢变坡节点连接结构图示； 图9为图8中1-1的截面图； 图10为图8中2-2的截面图； 图11为图8中3-3的截面图； 图12为图8中4-4的截面图； 图13为图8中5-5的截面图； 图14为图8中6-6的截面图； 图15为无填板四组合角钢变坡节点有限元实体仿真模型； 图16为无填板四组合角钢变坡节点上靴板有限元实体仿真模型； 图17为无填板四组合角钢变坡节点下靴板有限元实体仿真模型； 图18为无填板四组合角钢变坡节点底座板有限元实体仿真模型； 图19为无填板四组合角钢变坡节点内包角钢有限元实体仿真模型； 图20为无填板四组合角钢变坡节点无填板四组合角钢有限元实体仿真模型。
[0018] 图21为无填板四组合角钢变坡节点连接螺栓有限元实体仿真模型； 附图标记：1为铁塔变坡节点、2为变坡以上段、3为变坡以下段、4为底座板、5为靴板、 6为常规四组合角钢、7为连接部件、8为十字填板、9为上靴板、10为变坡上部角钢、11为下 靴板、12为填板一、13为填板二、14为填板三、15为焊接处、16为连接常规四组合角钢和填 板的螺栓、17为内包角钢、18为无填板四组合角钢、19为一号内包角钢、20为二号内包角 钢、21为三号内包角钢、22为四号内包角钢、23为一号角钢、24为二号角钢、25为三号角钢、 26为四号角钢、27为上部主材重心线、28为第一倒角、29为第二倒角、30为第三倒角、31为 连接部件、32角钢的外侧面、33为角钢的内侧面、34为下靴板的外侧面、35为内包角钢的截 面外侧边、36为内包角钢的截面内侧边。
【具体实施方式】
[0019] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0020] 调研目前四组合角钢的生产和施工情况，发现四组合角钢铁塔的填板数量多是铁 塔较重、焊接量较大、加工和施工不便的主要原因，在许多关键节点构造型式设计时均需充 分考虑填板带来的诸多影响。针对以往型式的不足，本发明采用四组合角钢直接接触连接， 变坡处采用内包钢的加强节点刚度，很大程度上提高节点安全性能，更重要的是取消常规 四组合角钢主材构件填板，有效降低了变坡节点和整塔重量，减少了焊接工作，加工便利， 施工方便，且节点布置型式简单，变坡处过渡自然。
[0021] 输电铁塔塔身如图1、图2所示，铁塔变坡节点1连接铁塔塔身主材变坡以上段2、 铁塔塔身主材变坡以下段3,所述变坡节点1上部为铁塔变坡以上段2塔身主材，所述变坡 节点1下部为铁塔变坡以下段3塔身主材。所述变坡节点1处设置有连接部件，即底座板 4。所述底座板4上部焊接上靴板9,所述底座下部4焊接下靴板11。铁塔塔身主材变坡以 上段2直接与上靴板9连接，如通过焊接连接。铁塔塔身主材变坡以下段3与下靴板11连 接。
[0022] 如图3所示，现有常规四组合角钢变坡节点连接结构，通常变坡以上采用双组合 角钢，即变坡上部角钢10,（十字型截面对角布置，如图4所示）与变坡以下带填板8的常规 四组合角钢6过渡，在变坡上下角钢的中间设置一底座板4和上下靴板，通过上靴板9-底 座板4-下靴板11的顺序传递构件的内力，如图5所示。为满足下部常规四组合角钢6连 接的需要，此种方式四肢构件须设置大量十字填板8 (如下图6、图7所示)，所述十字填板8 由填板一 12、填板二13、填板三14在焊接处15焊接成十字形。所述十字填板8被位于常 规四组合角钢6的内部，通过螺栓16共同固定连接常规四组合角钢。十字填板8的设置增 加了铁塔节点和整体重量较重，在许多关键节点构造型式设计时均需充分考虑其带来的诸 多影响，同时增加了焊接工作量，加工和施工均不便。
[0023] 另变坡节点处因三维空间坡度变化存在一定程度的应力和刚度突变，目前常用的 此类变坡节点靴板直接与四角钢主材相连，变坡节点以下无加强措施，刚度相对较弱，变坡 点安全性能储备相对较低。
[0024] 现提出一种新的连接方式，如图8所示，无填板四组合角钢截面的变坡节点结构， 该输电铁塔无填板四组合角钢截面的变坡节点1，变坡节点1在变坡处设置底座板4,所述 底座板4上部焊接上靴板9,所述底座下部4焊接下靴板11。变坡以上采用变坡上部角钢 10将塔身上部连接在上靴板9上，如图9所示。
[0025] 如图10、图11所示，本结构设置有无填板四组合角钢18、内包角钢17,所述无填板 四组合角钢18的端部与下靴板11的端部对齐设置，对接设置。所述内包角钢17设置在变 坡底座板4下方，紧贴包围在所述无填板四组合角钢18、下靴板11的外部。如图12所示， 所述内包角钢17上段通过连接部件7,例如螺栓与下靴板11连接。如图13所示，所述内包 角钢17下段通过螺栓7与无填板四组合角钢18连接。所述内包角钢17的安装方向与下 部无填板四组合角钢18方向一致。所述内包角钢17紧贴下靴板11和无填板四组合角钢 18。
[0026] 如图14所示，所述无填板四组合角钢18为一号角钢23、二号角钢24、三号角钢 25、四号角钢26。所述一号角钢23