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构件，包括角钢构件与加固件，所述加固件分别与角钢构件两侧壁固接。有益效果为：新的组合截面由原抗扭刚度很差的单角钢截面变为抗扭刚度极好、抗弯刚度很好的箱型截面，具有整体性好、稳定性强、施工简便、不削弱原角钢截面的优点，且克服了“替换杆件法”因拆除杆件而产生的各种困难与危险，能有效弥补现行“十”字双肢角钢补强技术的不足，具有良好的力学性能与应用前景。
【专利说明】
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，曾提 出在待加固角钢肢背添加相同规格角钢，形式"十"字双拼组合角钢的方法进行加固工作。 但该方法因具有耗材较多，形成的新"十"字组合角钢占用空间大、荷载偏心率大，需在原角 钢上打孔而削弱原截面等不利因素，其实施过程受到较多限制，难以广泛应用。
[0004] 目前，对于输电铁塔中存在问题的角钢构件，常用的处理方法是"替换杆件"法，即 将原杆件拆除，而将预先加工好的新杆件安装在原有杆位上。但这样的处理方法具有如下 不足之处：
[0005] 1)原塔杆件拆除后，拆除部位对整体结构的局部支撑作用将暂时消失，输电铁塔 结构的整体刚度将发生改变，加之输电铁塔体型、荷载均十分巨大，这往往会使整塔结构产 生难以逆转的永久变形。即使在拆除前设置了临时支撑设施，也难以根除这种不利影响。与 此同时，拆除的杆件越为关键、承载力越大，拆除后整塔结构永久变形的幅值也越大，甚至 引起结构失效的危险。这就意味着现有的替换杆件技术，难以在铁塔的关键构件上得到应 用。
[0006] 2)原塔杆件拆除后，由于结构局部传力体系的改变，整塔将难以避免的产生内力 重分布。内力重分布的出现，有很大的可能使原设计受力较小的杆件承受较大的荷载，从而 产生新的薄弱杆件。且由于此薄弱杆件在检测工作完成之后产生，其危险性难以被重新发 现，因此对原结构将产生无法预料的危害，隐患十分巨大。当拆除杆件为整体结构的关键、 敏感构件时，这一隐患将更为严重。
[0007] 3)原塔杆件拆除后，由于整塔刚度的改变，铁塔上连接原杆件两端的节点，其空间 位置将发生变化。这就意味着，按原杆件的几何尺寸加工出的新杆件，将难以安装在原有铁 塔上。即使节点微小的变形，也将给新杆件的安装带来很大的困难。就算是强行安装上去， 也会使铁塔再次产生内力重分布。其后果无法预料。
【发明内容】
[0008] 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构件， 具体有以下技术方案实现：
[0009] 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角状加固 件，加固件的两棱边分别与输电铁塔角钢构件的两棱边固接，形成支撑部。
[0010] 所述输电铁塔角钢补强方法的进一步设计在于，所述角状加固件通过焊接的方式 与输电铁塔角钢构件的两棱边固接。
[0011] 所述输电铁塔角钢补强方法的进一步设计在于，所述角状加固件采用加固角钢 件。
[0012] 根据所述的输电铁塔角钢的补强方法，提供一种输电铁塔角钢的补强构件，其特 征在于包括角钢构件与加固件，所述加固件分别与角钢构件两侧壁固接。
[0013] 所述构件的进一步设计在于，所述加固件为加固角钢件。
[0014] 所述构件的进一步设计在于，所述加固角钢件为直角角钢件。
[0015] 所述构件的进一步设计在于，所述加固角钢件的两棱边分别设有带斜边的切棱。
[0016] 所述构件的进一步设计在于，所述加固角钢件的两棱边分别与角钢构件的两侧壁 对应固接。
[0017] 所述构件的进一步设计在于，所述加固角钢件的两棱边分别通过对应切棱处与角 钢构件的两侧壁焊接，实现与角钢构件的固接。
[0018] 本发明的优点如下：
[0019] 本发明提供的补强构件，其新的组合截面由原抗扭刚度很差的单角钢截面变为抗 扭刚度极好、抗弯刚度很好的箱型截面，具有整体性好、稳定性强、施工简便、不削弱原角钢 截面的优点，且克服了 "替换杆件法"因拆除杆件而产生的各种困难与危险，能有效弥补现 行"十"字双肢角钢补强技术的不足，具有良好的力学性能与应用前景。
【附图说明】
[0020] 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。
[0021] 图2是现有的的输电铁塔角钢的补强结构示意图。
[0022] 图3为角钢加固件的结构示意图。
[0023] 图4为原塔角钢截面的结构示意图。
[0024] 图5为焊后组合构件截面的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
[0026] 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 角状加固件，加固件的两棱边分别与输电铁塔角钢构件的两棱边固接，形成支撑部。
[0027] 角状加固件通过焊接的方式与输电铁塔角钢构件的两棱边固接。角状加固件采用 加固角钢件。
[0028] 本实施例提供的输电铁塔角钢的补强构件，包括角钢构件与加固件，加固件分别 与角钢构件两侧壁固接。本实施例采用的加固件为直角角钢件。直角角钢件的两棱边分别 设有带斜边的切棱。直角角钢件的两棱边分别通过对应切棱处与角钢构件的两侧壁焊接， 实现与角钢构件的固接。
[0029] 现以输电铁塔中常用角钢规格为例进行说明。
[0030] 其中，原塔角钢截面采用L50X4.0 ;加固角钢截面采用L45X4.0,切角高度同肢 厚，见图4.所示。
[0031] 组合后构件截面特性，按下式进行计算。
[0032] 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。
[0033] (1)面积 A :
[0034] A = Ai+A2 (1)
[0035] (2)对x，y轴面积矩：
[0037] 同理可知：
[0038] Sy= Z 0Aj+(b2_t2_Z2) A2 (2_2)
[0039] 式中：Zp 22分别为原角钢、加固角钢截面重心距，本例中Z := 13. 8mm、Z := 12. 2mm山、t2分别为原角钢、加固角钢截面肢厚，本例中t丨二4mm、t丨二3mm〇
[0040] (3)形心的x，y坐标：
[0043] (4)通过形心的x、y方向截面惯性矩：
[0045] 同理可知：
[0046] iy= i yi+(yci_yc)2Ai+iy2 +(yc2_yc)2A2 (4-2)
[0047] (5)截面惯性积：
[0048] Ixy= / I Axydxdy (5)
[0049] (6)截面弱主轴惯性矩：
(6)
[0051] (7)截面绕弱主轴回转半径：
(7)
[0053] 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1。由表中可知，贴焊钢管能极大提高构件的各项截面参数。
[0054] 表1原角钢截面与补强后组合截面参数对比表
[0056] 通过表1及图4、图5可以看出，
[0057] 1.加固后的组合构件，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。
[0058] 2.加固后的组合构件，其截面回转半径的提升幅度为76. 8%，将极大改善被补强 构件的稳定性；
[0059] 加固后的组合构件，其截面惯性矩提升幅度高达476. 3%，达原角钢构件惯性矩的 5. 8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。
【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 角状加固件，加固件的两棱边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，其特征在于所述角状加固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，其特征在于所述角状加固件采用加固角钢件。4. 如权利要求1-3任一项所述的输电铁塔角钢的补强方法，提供一种输电铁塔角钢的 补强构件，其特征在于包括角钢构件与加固件，所述加固件分别与角钢构件两侧壁固接。5. 根据权利要求4所述的构件，其特征在于所述加固件为加固角钢件。6. 根据权利要求5所述的构件，其特征在于所述加固角钢件为直角角钢件。7. 根据权利要求5所述的构件，其特征在于所述加固角钢件的两棱边分别设有带斜边 的切棱。8. 根据权利要求7所述的构件，其特征在于所述加固角钢件的两棱边分别与角钢构件 的两侧壁对应固接。9. 根据权利要求8所述的构件，其特征在于所述加固角钢件的两棱边分别通过对应切 棱处与角钢构件的两侧壁焊接，实现与角钢构件的固接。
【文档编号】E04H12/08GK105839976SQ201510017696
【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