一种输电铁塔角钢的补强方法及构件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种输电铁塔角钢的补强方法，输电铁塔角钢构件的内侧设置一个管状构件，管状构件分别与输电铁塔角钢构件的两棱边固接，形成支撑部。有益效果为：极大改善被补强构件的稳定性，该输电铁塔角钢的构件，补强后构件刚度得到明显提升，进一步提高了结构的适用性与安全性。
【专利说明】
一种输电铁塔角钢的补强方法及构件
技术领域
[0001] 本发明涉及输电铁的补强技术，尤其涉及一种输电铁塔角钢的补强方法及构件。
【背景技术】
[0002] 我国工业与民用等各领域对电力资源的需求日益增加。然而，由于我国独特的地 理特征，电力资源充沛的地区与电力需求紧张的地区往往相隔甚远，这就使得大规模、长距 离、跨越复杂环境区的高压、特高压输电线路，成为保障经济社会发展的必备基础设施，而 输电铁塔结构的安全可靠，更是输电线路正常运行的基本保障。因此，维持输电铁塔结构的 安全可靠十分重要。
[0003] 《电网技术》于2009年7月刊登的文章《输电铁塔主材加固方法试验》一文，提出 在单角钢背后添加相同规格角钢，组成"十"字双肢格构截面的方法，对输电铁塔角钢主材 构件进行补强，如图2所示。该方法对主材角钢产生如下补强效果：1)增大主材角钢截面 面积，提升构件抗压强度；2)增大主材角钢截面抗弯刚度，提升构件整体稳定承载力。
[0004] 然而，由于"十"字双肢格构角钢存在整体性差、组合截面抗扭刚度弱等缺点，现有 角钢补强技术存在如下不足：1)有研究表明，"十"字双肢格构角钢构件，其实际承载力低于 按现行《钢结构设计规范》算得的计算值。现有补强技术获得的补强后构件承载力较差；2) 不同于新加工构件，现有补强方法，需在已承受较大荷载的原主材角钢上打孔，这将使原角 钢存在的不利情况进一步加重，从而降低补强效果；3)增补角钢后形成的组合截面，仅有 原角钢与铁塔结构产生连接，而其截面扩展方向则背离荷载作用点。这意味着荷载作用线 远远偏离组合截面的形心线，使得组合构件成为偏心率较大的偏压构件，不利于其承载力 的发挥；
[0005] 4)新增补强角钢占用较大空间，使得施工安装十分不便。在节点较复杂，杆件较密 集的结构部位，难以实施。这使得改补强技术的使用范围受到限制。
[0006] 值得说明的是，《工业建筑》于2010年刊登的《输电铁塔加固补强承载力研究》一 文，对上述补强技术进行了进一步验证，并将其使用范围扩展到除主材以外的其它角钢构 件，但仍受到上述第3)条的限值。除上述补强技术外，目前尚无其它针对输电铁塔角钢构 件的补强技术。
【发明内容】
[0007] 本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种输电铁塔角钢的补强方法及 构件，具体有以下技术方案实现：
[0008] 所述输电铁塔角钢的补强方法，在输电铁塔角钢构件的内侧设置一个管状构件， 管状构件分别与输电铁塔角钢构件的两棱边固接，形成支撑部。
[0009] 所述补强方法的进一步设计在于，所述管状构件通过焊接的方式与输电铁塔角钢 构件的两棱边固接。
[0010] 所述补强方法的进一步设计在于，所述管状构件采用圆管构件。
[0011] 如所述输电铁塔角钢构件的补强方法，提供一种输电铁塔角钢构件，包括输电铁 塔角钢构件与管状构件，所述管状构件分别与输电铁塔角钢构件两侧壁固接。
[0012] 所述构件的进一步设计在于，所述管状构件为圆管构件。
[0013] 所述构件的进一步设计在于，所述圆管构件分别对应于与输电铁塔角钢构件两侧 壁下接触位置设有焊缝。
[0014] 所述构件的进一步设计在于，所述圆管构件分别与输电铁塔角钢构件两侧壁焊 接。
[0015] 本发明的优点如下：
[0016] 本发明提供的输电铁塔角钢的构件，其截面形心距原角钢构件截面形心很近。角 钢补强后，组合截面的荷载偏心率变化十分微小，甚至会有所降低。输电铁塔角钢的构件， 其截面回转半径的提升幅度为55. 6%，超过了 50%，将极大改善被补强构件的稳定性。输 电铁塔角钢的构件，其截面惯性矩提升幅度高达358. 5%，达原角钢构件惯性矩的4. 5倍， 使得补强后构件刚度得到明显提升，进一步提高了结构的适用性与安全性。
【附图说明】
[0017]图1是本发明提供的输电铁塔角钢的补强构件的结构示意图。
[0018] 图2是现有的的输电铁塔角钢的补强结构示意图。
[0019] 图3为原塔角钢截面的结构示意图。（采用常用截面规格型号）
[0020] 图4为焊后组合构件截面的结构示意图。（采用常用截面规格型号）
[0021] 图5为原塔角钢截面的结构示意图。
[0022] 图6为焊后组合构件截面的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
[0024] 本实施例提供的输电铁塔角钢的补强方法，在输电铁塔角钢构件的内侧设置一个 管状构件，管状构件分别与输电铁塔角钢构件的两棱边固接，形成支撑部。
[0025] 管状构件通过焊接的方式与输电铁塔角钢构件的两棱边固接。本实施例中，管状 构件采用圆管构件。
[0026] 铁塔原角钢构件贴焊钢管后，其截面面积及回转半径等参数会有显著改善，进而 提高其承载力，保障构件安全。
[0027] 现以工程常用截面型号为例，进行计算说明：
[0028] 原角钢截面规格为L50X4. 0,见图3。补强钢管以Cp 45X2. 5为例，见图4所示。
[0029] 两构件各项截面参数见表1所示。
[0030] 表1原角钢截面与补强钢管截面参数表
[0031]
[0032] 通过表1可以看出，补强钢管的单位重量要小于原塔角钢。同时，由于补强钢管与 原塔角钢采用焊缝连接，可省去节点板的重量及高强螺栓的消耗。因此，采用贴焊钢管补强 技术进行加固，所耗材料要小于现有"十"字双肢角钢加固法，具有更好的经济性。
[0033] 通过表1还可以看出，钢管的截面回转半径、惯性矩，均远大于角钢构件，通过贴 焊组合，可使组合后的构件充分发挥钢管的截面优势。
[0034] 如图4及图5所示，分别为贴焊补强实施前后的构件截面，CpQC，分别代表原塔 角钢、钢管、贴焊后组合构件的形心。
[0035] 组合后构件截面特性，按下式进行计算。
[0036] 式中，下角标"1"、"2"，分别代表原塔角钢与贴焊钢管，无下角标的各符号，代表组 合构件。
[0037] (1)面积 A :
[0038] A = Ai+A2 (1)
[0039] (2)对x，y轴面积矩：
[0042] 同理可知：
[0044] 式中：Z。为角钢截面重心距，本例中ZQ= 13. 8mm ;d为钢管直径，本例中d = 45mm ; t为角钢肢厚，本例中t = 4mm。
[0045] (3)形心的x，y坐标：
[0048] (4)通过形心的x、y方向截面惯性矩：
[0050] 同理可知：
[0051] Iy= I w^Kycfyc^Ai+Iw+Ga-yt^A；； (4-2)
[0052] (5)截面惯性积：
[0053] Ixy = / I Axydxdy (5)
[0054] (6)截面弱主轴惯性矩：
(6 >
[0056] (7)截面绕弱主轴回转半径：
C7)
[0058] 由上述计算式，可获得贴焊钢管补强后组合角钢的各项截面特性，将计算结构列 于表2。由表中可知，贴焊钢管能极大提高构件的各项截面参数。
[0059] 表2原角钢截面与补强后组合截面参数对比表
[0060]
[0061] 通过表2及图6可以看出，
[0062] 1、贴焊补强后的组合构件，其截面形心距原角钢构件截面形心很近。角钢补强后， 组合截面的荷载偏心率变化十分微小，甚至会有所降低。
[0063] 2、贴焊补强后的组合构件，其截面回转半径的提升幅度为55. 6%，超过了 50%， 将极大改善被补强构件的稳定性；
[0064] 贴焊补强后的组合构件，其截面惯性矩提升幅度高达358. 5%，达原角钢构件惯性 矩的4. 5倍，使得补强后构件刚度得到明显提升，进一步提高了结构的适用性与安全性。
[0065] 根据上述输电铁塔角钢构件的补强方法，提供一种输电铁塔角钢构件，主要由输 电铁塔角钢构件与管状构件组成。管状构件分别与输电铁塔角钢构件两侧壁固接。
[0066] 本实施例中管状构件为圆管构件。圆管构件分别对应于与输电铁塔角钢构件两侧 壁下接触位置设有焊缝。圆管构件分别与输电铁塔角钢构件两侧壁焊接。
【主权项】
1. 一种输电铁塔角钢的补强方法，其特征在于在输电铁塔角钢构件的内侧设置一个管 状构件，管状构件分别与输电铁塔角钢构件的两棱边固接，形成支撑部。2. 根据权利要求1所述的补强方法，其特征在于所述管状构件通过焊接的方式与输电 铁塔角钢构件的两棱边固接。3. 根据权利要求1所述的补强方法，其特征在于所述管状构件采用圆管构件。4. 如权利要求1所述输电铁塔角钢构件的补强方法，提供一种输电铁塔角钢构件，其 特征在于包括输电铁塔角钢构件与管状构件，所述管状构件分别与输电铁塔角钢构件两侧 壁固接。5. 根据权利要求4所述的构件，其特征在于所述管状构件为圆管构件。6. 根据权利要求5所述的构件，其特征在于所述圆管构件分别对应于与输电铁塔角钢 构件两侧壁下接触位置设有焊缝。7. 根据权利要求6所述的构件，其特征在于所述圆管构件分别与输电铁塔角钢构件两 侧壁焊接。
【文档编号】E04H12/08GK105839975SQ201510017106
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月13日
【发明人】黄士君, 朱海峰, 刘海, 朱小龙, 许奇, 洪莎莎
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力经济技术研究院