一种输电线路铁塔横担外加预应力加固方法与流程

本发明涉及输电线路铁塔领域，更具体涉及一种输电线路铁塔横担外加预应力加固方法。

背景技术：
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在覆冰荷载作用下，覆冰厚度增加时横担主材的受力往往不利，研究数据表明在覆冰工况下横担主材是受力的薄弱环节，容易破坏，这主要是在覆冰作用下导线上的荷载很大，导致挂线点的竖向荷载过大，在该力的作用下横担上弦受拉，下弦受压极易达到其极限状态，进而破坏。因此在可能遭遇覆冰灾害或其他情况下，需要考虑横担是否需要加固。

在横担外部增加拉索，拉索的一端与塔身连接，另一端与横担下弦连接，这样在导线挂点竖向荷载的作用下，拉索会直接承受一部分荷载，可减小横担主材的内力，进而提高结构的承载力。但是这种加固方法存在以下局限性：拉索加固横担仅仅对挂点竖向荷载的作用有效，不能减小导线侧向不平衡张力下横担的荷载效应。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种输电线路铁塔横担外加预应力加固方法，可以有效的改变外荷载在结构上的传递路径，进而改善结构薄弱环节的受力性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种输电线路铁塔横担外加预应力加固方法，所述横担包括横担本体和设置在所述本体上的挂线板；所述横担本体包括上平面主材、与上平面主材连接的下平面主材和连接上平面主材与下平面主材的斜材；包括：

根据横担条件选取拉索布置方式；

将所述拉索布置在所述横担上，从而对所述横担进行加固；

对设有拉索的横担进行受力分析。

所述拉索布置方式包括拉索布置方式一和拉索布置方式二；所述拉索布置方式一为；所述拉索沿所述横担上平面主材外沿设置在所述横担上平面主材上，其拉索两端分别对应设置在所述横担上平面主材的两端；所述拉索布置方式二为：所述拉索沿所述横担上平面主材外沿设置在所述横担上平面主材上，其拉索两端分别对应设置在所述横担下平面主材上。

所述拉索布置在所述横担的构件截面上对称均匀排列，所述拉索截面重心靠近被加固横担构件截面重心。

所述拉索通过锚固张拉节点设置在所述横担上。

若输电铁塔有安装用孔，则使用所述安装用孔来固定锚固张拉节点；若没有，可采用花篮调节螺栓或直接拧紧螺帽固定锚固张拉节点。

所述受力分析根据所述设有拉索的横担的简化模型的基础上进行；设有拉索的横担整体的预应力桁架结构视为静不定体系进行受力分析计算，所述拉索内力作为冗余力按力法求解。

所述横担上部结构和荷载简化为作用在横担上的集中力；所述横担下部塔身结构视为横担的支撑；输电铁塔的导线竖向荷载以集中力的形式作用在横担的挂线点上；在受力分析中不考虑横担的自重。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明技术方案适用于在输电线路铁塔的横担需要进行加固时；

2、本发明技术方案能够有效提高结构的竖向承载力；

3、本发明技术方案用料节省，经济高效；

4、本发明技术方案减少输电铁塔受到覆冰破坏。

附图说明

图1为本发明实施例的拉索加固横担时拉索的布置型式一结构示意图；

图2为本发明实施例拉索加固横担时拉索的布置型式二的结构示意图；

图3为本发明实施例的拉索加固横担的简化计算模型示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本例的发明提供一种输电线路铁塔横担外加预应力加固方法，包括：

1拉索布置方式

采用外加预应力的方法加固铁塔构件，应根据被加固构件的受力性质、构造特点和现场条件，选取最有效的拉索布置方式。

拉索加固横担时拉索的布置型式可以有如图1和2所示两种方式。

2.加固结构受力分析方法：

铁塔类似于桁架结构，拉索加固横担后的简化模型如图3所示：

(1)横担上部结构及荷载简化为集中力作用在横担上。

(2)横担下部塔身结构视为横担的支撑条件。

(3)导线荷载以集中力的形式作用在横担的挂线点上。

(4)不考虑横担的自重。

设有拉索的横担整体预应力桁架结构可视为静不定体系进行计算，拉索内力作为冗余力按力法求解。

高强拉索锚固及张拉节点可以选在横担挂线处双肢角钢。若铁塔有安装用孔，则可以使用安装用孔来固定张拉节点；若没有，则可重新设计张拉节 点。可采用花篮调节螺栓或直接拧紧螺帽等施加预应力。

其他要求参照现行《预应力钢结构技术规程》(CECS212)。

另外，采用拉索加固时在构造上和分析上需注意以下几点：

(1)加固索的布置在构件截面上应对称均匀排列，加固索截面重心尽量靠近被加固截面重心。索段较长时，为保证索与加固截面共同工作，要在中间设置若干连接点，一般要每隔40～50倍截面最小回转半径的距离用隔板将拉索与杆件相连。隔板沿接触边与杆肢焊牢，隔板上设孔洞允许拉索穿越。孔与索的间隙尽可能小些(1～2mm)，既可允许拉索在隔孔中纵向自由伸缩，又可保证拉索与杆件横向共同工作。也可用圆管段或角钢段代替隔板，构造简单，但其加固效果不如隔板。

(2)在预应力张拉和承受荷载的任一阶段，受拉杆件会出现受压情况时，必须按照压杆的设计原则进行计算，要验算其强度和稳定性。

(3)拉索锚固节点和转折处节点是铁塔的关键节点，节点的构造及焊缝必须保证安全可靠地传递拉索力，并要考虑拉索各肢的合力通过杆件截面重心。要加固节点板保证其局部稳定性，在拉索转折处要增设弧形板以引导集中荷载均匀传递。在拉索转折处要考虑拉索强度的折减和减少摩擦阻力的措施。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。