一种输电塔主材碳纤维装配式加固结构的制作方法

1.本发明属于输电工程技术领域，具体涉及一种输电塔主材碳纤维装配式加固结构。


背景技术：

2.高压输电线路是电网的大动脉，关系着电网的安全与经济社会的平稳发展。输电塔的作用是支持导线、避雷线，并保证对地的安全距离。输电塔常年暴露于野外，承受各种自然灾害的侵袭，因材料发生老化导致承载能力下降。另外，随着设计规范的更新，对输电塔的受力性能要求逐渐提高。输电塔是一种高柔结构，对风的作用敏感，大风气象条件下易发生倒塌，危及电网的安全运行。大风引起的输电塔倒塌，主要是由主材的受压失稳引起的，对主材进行有效的加固可以显著提高输电塔的抗风承载力，并满足现行规范的抗风要求。
3.输电塔是一种空间桁架结构，等边角钢是最常见的基本杆件。四根主材分布在铁塔的四个角，是整个铁塔中截面最大的杆件，主材与斜材、辅材通过螺栓连成整体。主材角钢的两边连接着很多斜材、辅材角钢。当前对既有输电塔加固的方法有增加横隔法、新增拉线法、增大斜材截面法、增大主材截面法等。增大主材截面法一般采用预先在原有主材角钢上钻螺栓孔，然后在主材角钢外侧增设一根等截面角钢，通过钢板和螺栓连接，形成十字形截面，这种方法需要在原有主材上大量钻螺栓孔，对原有结构破坏较大，且野外高空作业的难度大；另外一种主材的加固方法是采用夹具将加固角钢和原有的角钢夹为一体，但在风荷载的长期作用下，原主材与附加主材间易产生相对滑动，整体性不足。
4.碳纤维是一种新型的高强材料，强度硬度高、耐久性好。碳纤维的强度是钢材的四倍以上，弹性模量是钢材的2～3倍，而重量仅为钢材的四分之一，能够根据需要加工成不同的形状。碳纤维目前已经广泛应用于航空、机械、汽车等领域，碳纤维布在建筑结构中的应用也非常广泛。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种输电塔主材碳纤维装配式加固结构，有效的解决了提高输电塔的抗风承载力，减小了原有结构破坏程度，具有质量轻、加固效率高、不在原来铁塔钻孔、施工方便等优点。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.一种输电塔主材碳纤维装配式加固结构，包括主材角钢，加固带状材和固定装置；
8.所述加固带状材设置在主材角钢的内侧，所述固定装置间隔设置在主材角钢上；所述固定装置与加固带状材相配合，实现对输电塔主材角钢的加固；
9.所述固定装置包括限位卡扣，夹具和连接部件；所述夹具设置在主材角钢的外侧；所述限位卡扣设置在主材角钢内侧，且与加固带状材卡接连接；所述限位卡扣和夹具通过连接部件固定。
10.优选的，加固带状材、限位卡扣和夹具均由碳纤维材料制成。
11.优选的，加固带状材上设有第一凹槽，所述第一凹槽两个为一对间隔设置在加固带状材上。
12.优选的，限位卡扣包括端板和背板，所述端板设置在背板的两侧；所述端板的一端设有第二凹槽；所述端板的另一端设有第一凸缘。
13.优选的，第一凹槽与第二凹槽相配合实现限位卡扣对加固带状材的固定。
14.优选的，相邻两个第二凹槽的间距与相邻一对第一凹槽之间的间距相同。
15.优选的，端板为梯形结构，所述端板的斜边两侧与主材角钢的内侧紧密贴合。
16.优选的，连接部件为螺栓；所述螺栓的螺杆与第一凸缘内侧紧密贴合。
17.优选的，夹具包括v型板和第二凸缘，所述第二凸缘平行设置在v型板的两侧。
18.优选的，第二凸缘上设有通孔；所述螺栓穿过所述夹具的通孔实现对限位卡扣的固定。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
20.本发明提供一种输电塔主材碳纤维装配式加固结构，输电塔主材的加固结构有效的解决了提高输电塔的抗风承载力，减小了原有结构破坏程度，具有质量轻、加固效率高、不在原来铁塔钻孔、施工方便等优点。此外，本发明的加固结构设置在主材角钢的内侧，不改变原结构的布置，不对原结构造成损伤，与原有杆件不产生冲突，具有施工方便、施工速度快、加固时不对原铁塔造成附加损伤等优点。
21.进一步，本发明的加固材料采用碳纤维材料使得加固结构的强度高、弹性模量大，质量轻；加固构件均在工厂预制，现场拼装，施工容易，施工速度快。
22.进一步，通过将加固带状材和限位卡扣设计成凹槽结构解决夹具和限位卡扣等构件下滑的问题。
附图说明
23.图1为本发明输电塔的装配式加固结构加固后的结构示意图；
24.图2为本发明装配式加固结构的a-a截面示意图；
25.图3为本发明加固带状材装置的示意图；
26.图4为本发明限位卡扣装置的示意图；
27.图5为本发明限位卡扣的三视图，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
28.图6为本发明夹具装置的示意图；
29.图7为本发明夹具的三视图，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
30.图8为本发明螺栓装置的示意图；
31.图中：主材角钢1，加固带状材2，限位卡扣3，夹具4，螺栓5，第一凹槽6，端板7，背板8，第一凸缘9，第二凹槽10，v型板11，第二凸缘12，通孔13。
具体实施方式
32.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
33.本发明是通过以下技术方案来实现：
34.一种输电塔主材碳纤维装配式加固结构，包括主材角钢1，加固带状材2和固定装置；
35.如图1所示，加固带状材2设置在主材角钢1的内侧，所述固定装置间隔设置在主材角钢1上；所述固定装置与加固带状材2相配合，实现对输电塔主材角钢1的加固；固定装置包括限位卡扣3，夹具4和连接部件；所述夹具4设置在主材角钢1的外侧；所述限位卡扣3设置在主材角钢1内侧，且与加固带状材2卡接连接；所述连接部件与夹具4紧密连接从而对限位卡扣3的固定。加固带状材2、限位卡扣3和夹具4均由碳纤维材料制成。加固带状材2上设有第一凹槽6，所述第一凹槽6两个为一对间隔设置在加固带状材2上。限位卡扣3包括端板7和背板8，所述端板7设置在背板8的两侧；所述端板7的一端设有第二凹槽10；所述端板7的另一端设有第一凸缘9；第一凹槽6与第二凹槽10相配合实现限位卡扣3对加固带状材2的固定。端板7为梯形结构，所述端板7的斜边两侧与主材角钢1的内侧紧密贴合，实现对所述加固带状材2的限位。连接部件为螺栓5；所述螺栓5的螺杆与第一凸缘9内侧紧密贴合。夹具4包括v型板11和第二凸缘12，所述第二凸缘12平行设置在v型板11的两侧。第二凸缘12上设有通孔13；所述螺栓5穿过所述夹具4的通孔13实现对限位卡扣3的固定。
36.优选的具体实施方式如下：
37.下面结合说明书结构图本发明进行进一步详述：
38.如图2所示，加固带状材2放置在输电塔的塔腿基础的上表面，主材角钢1的内侧、平分角钢的90度内角，即与角钢两边的夹角均为45度；将限位卡扣3的凹槽插入加固带状材2的第一凹槽6，并与主材角钢1的两边内侧紧密贴合；在限位卡扣3位置安装碳v型夹具4，穿插螺栓5并拧紧螺母，使加固带状材2与主材角钢1形成整体、共同受力，从而实现对输电塔主材的加固。
39.如图3所示，所述加固带状材2，由碳纤维工厂预制而成，厚度为10毫米，宽度为主材角钢1两边形成的三等腰直角三角形中斜边中垂线的长度a。第一凹槽6深度10毫米，宽度10毫米，两个相邻的第一凹槽6为一对，一对第一凹槽6的间距与限位卡扣3的两个第一凹槽6间距相同。每对第一凹槽6之间的间距为400毫米。
40.如图4和图5所示，所述限位卡扣3，由两块带第二凹槽10的近似三角形端板7和矩形背板8在工厂利用模具整体浇筑而成。端板7的三角形部位，顶端削平，两边呈直角；厚度为10毫米，第二凹槽宽10毫米，第二凹槽10底部与背板8间的距离为10毫米，两块端板7的净距为80毫米。端板7后部伸出背板8的10毫米的第一凸缘9；背板8的厚度为10毫米，宽度为主材角钢1内三角斜边的长度b，背板8的长度为80毫米。所述限位卡扣3的两个第二凹槽10插入所述固加固带状材2的一对第一凹槽6，实现所述限位卡扣3与所述加固带状材2不产生相对滑动，所述端板7的两直角边与主材角钢1两边的内缘紧密贴合，实现对所述加固带状材2的限位，并防止其发生面外弯曲。
41.如图6和图7所示，所述碳纤维v型夹具4，夹具4板件的厚度为10毫米，使用碳纤维材料利用模具浇筑而成，包含v型板和第二凸缘12，v型板的角度为90度，内缘能够与主材角钢1的外缘紧密贴合；第二凸缘12相互平行，每一边设置两个通孔13；将两个所述螺栓5穿过通孔13，并拧紧螺栓5，实现所述加固带状材2、限位卡扣3与主材角钢1形成整体，共同受力，实现对主材的加固。
42.如图8所示，所述螺栓5为高强螺栓，长度以能够连接所述碳纤维v型夹具4的两边
为标准。螺栓5穿过所述v型夹具4后，螺栓杆与所述限位卡扣3的梯形端板7的第一凸缘10内侧紧密贴合，实现防止所述v型夹具4下滑的目的；螺栓杆的内侧能够与所述限位卡扣3的背板8紧密贴合，实现对所述限位卡扣3的压紧目的。