铁塔角钢防屈曲加固装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种铁塔角钢防屈曲加固装置，包括内、外两个对角钢进行约束的约束构件，其中一个约束构件位于角钢内侧，另一个约束构件位于角钢外侧；在所述的两个约束构件之间设有垫片，两个约束构件与垫片之间通过连接装置连接并固定。本实用新型可用于加固现有角钢塔，通过防止角钢的局部及整体屈曲，提高角钢塔的承载力和延性。本实用新型可直接针对正在服役的输电塔或通讯塔等角钢铁塔进行加固，不用焊接，避免产生残余应力及误差。本实用新型操作简单，安装速度快，性价比高；可实现大批量角钢铁塔的加固。
【专利说明】
铁塔角钢防屈曲加固装置
技术领域
[0001]本实用新型属于角钢构件防屈曲加固领域，具体涉及防止输电塔或通讯塔等铁塔角钢发生整体或局部失稳的加固方法。
【背景技术】
[0002]输电线路作为生命线工程，其安全运行对于人们的生命财产具有至关重要的作用。随着经济的快速发展，现有运行中的部分输电线路和铁塔不能满足生产发展的需求，需要对输电线路进行升级改造。由于荷载和传力途径发生改变，现有运行中输电铁塔不能保证其负荷条件下安全工作，为确保此类铁塔继续安全使用，工程加固补强的研究受到人们的重视。由于角钢铁塔加工简单，运输方便，在全球输电线路工程中约占输电线路工程总量的80%左右。我国输电线路铁塔主要以热乳角钢型材为主，钢材的品种主要限于Q235和Q345两种强度等级；由于钢材强度较高，因而角钢具有截面尺寸小、构件细长和板件柔薄的特点；因此，稳定性是决定其强度的重要因素。角钢塔中的受压角钢构件，属于双向偏心受压构件，其受力非常复杂；在荷载作用下构件容易发生整体或局部屈曲。构件屈曲一旦发生，其强度和刚度迅速发生退化，极其容易诱发连续性倒塌破坏。因而对角钢构件进行加固，防止发生屈曲破坏具有十分重要意义。
[0003]传统意义上，我们通常通过增大角钢截面的回转半径，减小主材节间的长细比，提高其屈曲稳定系数，以达到增大截面的受压承载力的目的，故而，我们一般采用肢宽较大的钢材。然而，肢宽较大的角钢可能在整体失稳发生之前先发生肢边缘局部性的屈曲失稳，从而降低角钢的受压承载力。
[0004]目前常用的结构加固改造的方法主要有增大截面法、外包钢加固法，预应力加固法、粘贴碳纤维加固法等，由于现有方法加固周期长，且工序复杂，不能大批量用于角钢铁塔工程实际中。屈曲约束支撑(Buckling restrained brace.BRB)是一种性能优良的新型耗能减震构件;在支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑；屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的是提供一种用于铁塔角钢防屈曲加固装置，以提高角钢塔的抗压承载力。本实用新型在角钢内外侧分别设置加固构件，并根据角钢肢的厚度通过不同尺寸的垫片螺母及螺栓相连，加固构件可以约束角钢的可能产生的横向变形，从而起到防止局部及整体屈曲的作用，提高角钢的极限抗压承载力。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案:
[0007]铁塔角钢防屈曲加固装置，包括内、外两个对角钢进行约束的约束构件，其中一个约束构件位于角钢内侧，另一个约束构件位于角钢外侧;在所述的两个约束构件之间设有垫片，两个约束构件与垫片之间通过连接装置连接并固定。
[0008]进一步的，所述约束构件固定于距角钢端部1/10的位置处。
[0009]进一步的，所述的连接装置为定位螺栓。
[0010]进一步的，所述的约束构件为支撑板，其横截面为“L”形。
[0011 ]进一步的，所述的支撑板的肢长为角钢长度的4/5左右。
[0012]进一步的，所述的支撑板采用GFRP材料制作。
[0013]进一步的，在所述的约束构件的底部设置限位挡块。
[0014]进一步的，所述的限位挡块设置在角钢标高较低的一端。
[0015]进一步的，所述的限位挡块采用GFRP材料。
[0016]进一步的，所述的限位挡块通过环氧树脂粘贴在角钢表面。
[0017]本实用新型的有益效果如下:
[0018]本实用新型借鉴结构屈曲约束支撑的思路，提出角钢加固的方法。通过约束角钢的横向变形，防止角钢发生整体或局部屈曲，进而提高结构的整体强度，并有效防止结构进入非线性阶段后发生较为严重的强度和刚度退化。本实用新型优点在于，可对正在服役的铁塔角钢加固，不影响输电塔或通讯塔等铁塔正常工作；由于不需要焊接，所以不会产生残余应力应变;操作简单，安装速度快，性价比高;可以实现大批量角钢铁塔的加固。
[0019]本实用新型可用于加固现有角钢塔，通过防止角钢的局部及整体屈曲，提高角钢塔的承载力和延性。本实用新型可直接针对正在服役的输电塔或通讯塔等角钢铁塔进行加固，不用焊接，避免产生残余应力及误差。本实用新型操作简单，安装速度快，性价比高；可实现大批量角钢铁塔的加固。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是铁塔三维示意图；
[0022]图2是铁塔角钢防屈曲加固装置示意图；
[0023]图3是铁塔角钢防屈曲加固装置截面示意图；
[0024]图中:I角钢，2约束构件，3螺栓，4垫片螺母，5限位挡块。
【具体实施方式】
[0025]以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的实施方式。
[0026]本实用新型提出的铁塔角钢防屈曲加固装置如图2和图3所示，在角钢I的内外侧分别设置约束构件2，通过定位螺栓3和垫片螺母4对加固板进行定位。
[0027]进一步的，约束构件2的肢长要大于角钢，以便螺母的安装。约束构件的肢厚可以根据计算和实际情况进行设计。
[0028]进一步的，约束构件2的长度应覆盖被加固角钢的4/5左右，防止角钢受压发生整体或者局部失稳。
[0029]进一步的，约束构件2拟米用GFRP(Glassfiber Reinforced Plastic，也叫GRP或FRP，中文名玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃钢)C=GFRP具有很高的抗弯、抗拉、抗压强度;体积轻巧，可塑性强;抗腐蚀，抗老化能力好，且具有一定的阻燃性能；与角钢相比造价低，维护费用低;可进行工厂化加工，便于大批量使用。
[0030]进一步的，垫片螺母4可根据角钢的肢厚进行加工，以便对各种规格的角钢进行加固。
[0031]进一步的，螺栓3应根据实际情况选择合适的数量，确保该加固装置可以实现预期的屈曲约束功能。
[0032]进一步的，限位挡块5设置于被约束的角钢一端(若角钢两端标高不同，挡块应布置在标高较低的一端)，通过环氧树脂粘贴在角钢表面，确保该装置安全的固定于角钢表面，限制约束构件沿角钢轴向滑动。
[0033]约束构件为支撑板，支撑板的截面呈L形，其肢长大于角钢肢的长度。两个约束构件之间有一个垫片螺母，两个约束构件与垫片螺母通过螺栓连接。约束构件的长度约为角钢长度的4/5左右，位于角钢长度的中间位置。
[0034]垫片螺母可根据角钢肢的厚度生产不同的规格，根据实际情况进行选择。
[0035]支撑板采用FRP材料，FRP称为玻璃钢或玻璃钢增强塑料，工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)、及芳纶纤维(AFRP)，其材料形式主要有片材(纤维布和板)、棒材(筋材和索材)及型材(格栅型、工字型、蜂窝型等)。具有轻巧，绝缘，抗老化等优点ARP具有很高的抗拉强度，与高强钢丝相近，且其在达到抗拉强度之前，几乎没有塑性变形。FRP材料抗腐蚀抗疲劳性能好，可在酸碱盐环境中长期使用，具有较高的使用寿命。FRP可进行工厂化加工，高效便捷，且施工方便，具有其他材料不可比拟的优势。本专利拟采用GFRP材料作为约束构件，但不局限于该种材料，可根据实际情况选用钢材或铝合金等材料。
[0036]所述支撑件可固定于分别距角钢端1/10的位置处。既可以减小结构的长细比，约束构件发生受压整体屈曲，又可以防止肢宽肢厚比过大引起构件的局部屈曲，同时可以方便安装，节省材料。
[0037]为更好的实现屈曲约束机制，可以适当增大约束构件的厚度。
[0038]另外，在被约束的角钢(标高较低)一端应设置限位挡块(若角钢两端标高不同，挡块应布置在标高较低的一端)。挡块可采用GFRP材料，通过环氧树脂粘贴在角钢表面，旨防止约束构件沿角钢轴向发生大幅滑动。
[0039]本实施方案中需要注意以下几个方面:
[0040]第一:垫片螺母应根据角钢的尺寸选定，以保证约束构件有效实现屈曲约束机制。第二:在对角钢构件进行加固之前，要对输电塔进行综合评估，以设计并确定约束构件的尺寸以及螺栓的强度和间距，达到较好的加固效果。
[0041]本实施方案中，应当根据结构的具体情况确定铁塔角钢防屈曲加固装置的安装位置和数量，以达到最佳的加固效果。
[0042]本实用新型通过在铁塔角钢内外表面设置屈曲约束构件，提高角钢构件的抗压承载能力，预防角钢屈曲导致的强度和刚度的退化约束构件的受压屈曲。约束构件通过螺栓和垫片螺母进行连接。实现在无焊接的情况下，达到对正在服役的输电塔或通讯塔等角钢进行加固的目的。
[0043]本实用新型的上述实施方案并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，包括内、外两个对角钢进行约束的约束构件，其中一个约束构件位于角钢内侧，另一个约束构件位于角钢外侧;在所述的两个约束构件之间设有垫片，两个约束构件与垫片之间通过连接装置连接并固定。2.如权利要求1所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述约束构件固定于距角钢端部1/10的位置处。3.如权利要求1所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述的连接装置为定位螺栓。4.如权利要求1所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述的约束构件为支撑板，其横截面为“L”形。5.如权利要求4所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述的支撑板的肢长为角钢长度的4/5左右。6.如权利要求4所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述的支撑板采用GFRP材料制作。7.如权利要求1所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，在所述的约束构件的底部设置限位挡块。8.如权利要求7所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述的限位挡块设置在角钢标高较低的一端。9.如权利要求7所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述的限位挡块采用GFRP材料。10.如权利要求7所述的铁塔角钢防屈曲加固装置，其特征在于，所述的限位挡块通过环氧树脂粘贴在角钢表面。
【文档编号】E04H12/08GK205677251SQ201620615580
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月21日 公开号201620615580.X, CN 201620615580, CN 205677251 U, CN 205677251U, CN-U-205677251, CN201620615580, CN201620615580.X, CN205677251 U, CN205677251U
【发明人】田利, 郭刘潞, 曲冰
【申请人】山东大学