通信铁塔的加固结构及其施工方法与流程

1.本发明属于通信塔技术领域，具体涉及一种通信铁塔的加固结构及其施工方法。


背景技术：

2.在通信铁塔的使用过程中，由于部分铁塔被共享多次，塔上设备挡风面积远大于铁塔在设计时的可允许悬挂设备挡风面积，导致铁塔部分构件的力学指标超出规范限值。此外，部分铁塔年久失修，局部塔身或构件已出现严重锈蚀或破损。以上因素导致铁塔部分构件的承载力不足，后续共享通信铁塔时需要对铁塔进行整体或局部加固。
3.现有技术中，针对铁塔局部加固，一般采用替换构件、增加连接件以增大截面或是增加塔身贴体式钢索来进行加固。针对铁塔整体加固，一般采用拉线加固、硬支撑加固或塔身贴体式钢索加固。上述加固方式均存在施工不便、适用范围有限的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的是提供一种通信铁塔的加固结构及其施工方法，能够解决现有通信铁塔加固方式中存在的施工不便、适用范围有限的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种通信铁塔的加固结构，该加固结构包括第一加强层、第二加强层、第三加强层；所述第一加强层包括第一粘接剂和第一加强条，所述第一粘接剂涂附于通信铁塔上以形成第一粘接层，所述第一加强条绕设并嵌入所述第一粘接层内；所述第二加强层和所述第三加强层依次层叠设置于所述第一粘接层上。
6.可选地，所述第二加强层包括第二粘接剂和第二加强条，所述第二粘接剂涂附于所述第一加强层上以形成第二粘接层，所述第二加强条设置于所述第二粘接层外。可选地，所述第二加强条绕设于所述第二粘接层外以形成格构式网格；或，多个所述第二加强条沿所述第二粘接层的周向环绕并贴设于所述第二粘接层上。
7.可选地，在多个所述第二加强条沿所述第二粘接层的周向环绕并贴设于所述第二粘接层上的情况下，各所述第二加强条均由多个沿通信铁塔的高度方向延伸的竖条连接而成，任意相邻两个所述竖条连接处形成连接错口；分别位于相邻两个所述第二加强条上的所述连接错口之间的高度位置不相同。
8.可选地，所述加固结构还包括抱箍，多个所述抱箍围设于所述第二加强层外，且一个所述抱箍对应至少一个所述连接错口。
9.可选地，所述第三加强层包括第三粘接剂和第三加强条，各所述第二加强层外均涂附有所述第三粘接剂以形成第三粘接层，所述第三加强条绕设于所述第三粘接层外。
10.可选地，所述加固结构还包括抗老化层，所述第三加强层外依次涂附防紫外线胶、防老化胶以形成所述抗老化层。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种应用如上所述的通信铁塔的加固结构的施工方法，所述方法包括：
12.确定通信铁塔待加固部位；
13.将第一粘接剂涂附于所述待加固部位的表面，在所述第一粘接剂未凝固时，将所述第一加强条绕设并嵌入所述第一粘接层内，以形成第一加强层；
14.将所述第二加强层设置于所述第一粘接层上；
15.将所述第三加强层设置于所述第二加强层上。
16.可选地，所述方法还包括：
17.在所述第一加强层的表面涂附第二粘接剂以形成第二粘接层；
18.在所述第二粘接层外设置第二加强条，以形成第二加强层。
19.可选地，所述方法还包括：
20.在所述第二加强层外涂附第三粘接剂以形成第三粘接层；
21.在所述第三粘接层外绕设第三加强条以形成第三加强层。
22.在本发明实施例中，第一加强条绕设并嵌入第一粘接层，以形成第一加强层，通过第一粘接剂可将通信铁塔所受力传递至第一加强条，充分发挥第一加强条的高抗拉性能，起到了加固通信铁塔的作用。此外，在第一加强层外进一步地设置第二加强层和第三加强层，进一步增强了加固结构对于通信铁塔的加固作用。本发明的加固结构通过粘接的方式安装到通信铁塔上，与替换构件、增加连接件、拉线加固等加固方式相比，施工便捷、效率高，且占地面积小，可适用于多种塔型。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的通信铁塔的加固结构的截面示意图；
24.图2是本发明实施例提供的通信铁塔的加固结构中第二加强条绕设于所述第二粘接层外以形成格构式网格时的施工步骤示意图；
25.图3是本发明实施例提供的通信铁塔的加固结构中多个所述第二加强条沿所述第二粘接层的周向环绕并贴设于所述第二粘接层上时的施工步骤示意图；
26.图4是本发明实施例提供的通信铁塔的加固结构的施工方法的流程图。
27.附图标记说明:
28.100、加固结构；1、第一加强层；11、第一粘接层；12、第一加强条；2、第二加强层；21、第二粘接层；22、第二加强条；221、竖条；23、格构式网格；24、连接错口；3、第三加强层；31、第三粘接层；32、第三加强条；4、抗老化层；41、防紫外线胶；42、防老化胶；5、抱箍；200、通信铁塔待加固部位。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明实施例提供了一种通信铁塔的加固结构100，在以下描述中简述为加固结构100。
31.请参见图1至图3，加固结构100包括第一加强层1、第二加强层2、第三加强层3；第一加强层1包括第一粘接剂和第一加强条12，第一粘接剂涂附于通信铁塔上以形成第一粘接层11，第一加强条12绕设并嵌入第一粘接层11内；第二加强层2和第三加强层3依次层叠
设置于第一粘接层11上。
32.在本实施例中，第一粘接剂可以是聚氨酯胶、环氧竖直胶、不饱和树脂胶等，优选为聚氨酯胶，第一粘接层11的厚度为1-2mm。在通信铁塔待加固部位200处涂附第一粘接剂以形成第一粘接层11。第一加强条12可以选用碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、芳纤维等材料制成，上述材料均具有很高的抗拉弹性模量，可满足钢材加固所需的抗拉要求。第一加强条12绕设并嵌入第一粘接层11，以形成第一加强层1，通过第一粘接剂可将通信铁塔所受力传递至第一加强条12，充分发挥第一加强条12的高抗拉性能，起到了加固通信铁塔的作用。此外，在第一加强层1外进一步地设置第二加强层2和第三加强层3，进一步增强了加固结构100对于通信铁塔的加固作用。本发明的加固结构100通过粘接的方式安装到通信铁塔上，与替换构件、增加连接件、拉线加固等加固方式相比，施工便捷、效率高，且占地面积小，可适用于多种塔型。
33.进一步地，第二加强层2包括第二粘接剂和第二加强条22，第二粘接剂涂附于第一加强层1上以形成第二粘接层21，第二加强条22设置于第二粘接层21外。第二粘接剂与第一粘接剂所用材料一致，第二粘接层21的厚度为1-2mm，第二加强层2与第一加强层1之间也是通过粘接实现连接，施工简单。通过第二粘接层21将通信铁塔传递给第一加强条12上的力进一步地传递至第二加强条22上，增强了本实施例的加固结构100对于通信铁塔的加固效果。
34.在本发明一实施例中，第二加强条22绕设于第二粘接层21外以形成格构式网格23。本实施例中的第二加强条22所用材料与上述第一加强条12所用材料一致，请结合参见图2，第二加强条22在第二粘接层21外形成格构式网格23，格构式网格23结构增强了各个第二加强条22之间的关联性，进一步增强了加固效果。本实施例的方案主要应用于通信铁塔的局部加固。
35.在本发明另一实施例中，多个第二加强条22沿第二粘接层21的周向环绕并贴设于第二粘接层21上。请结合参见图3，多个第二加强条22沿第二粘接层21的周向布置并完全覆盖第二粘接层21的表面，以增大第二加强条22与第二粘接层21之间的受力面积，进一步增强了加固效果。
36.进一步地，本实施例中的各第二加强条22均由均由多个沿通信铁塔的高度方向延伸的竖条221连接而成，任意相邻两个竖条221连接处形成连接错口24；分别位于相邻两个第二加强条22上的连接错口24之间的高度位置不相同。
37.本实施例的竖条221可采用玻璃纤维材料、热固/热塑性树脂复合材料等具备高抗拉、高抗压性材料制成。请进一步参见图3，位于其中一个第二加强条22上的连接错口24以及相邻第二加强条22上的连接错口24的高度位置不相同，即使其中一个第二加强条22上的连接错口24发生断裂，相邻的第二加强条22上的连接错口24由于高度不同并不会发送同步断裂，保证了第二加强层2的结构牢靠性。
38.进一步地，本实施例的加固结构100还包括抱箍5，多个抱箍5围设于第二加强层2外，且一个抱箍5对应至少一个连接错口24。请结合参见图3，抱箍5套设于连接错口24外。第二加强条22发生弯曲变形时，连接错口24处产生的组合结构法向拉伸应力达到最大值，受到剪应力和剥离应力的共同作用，导致第二粘接层21与竖条221的端部发生脱离，抱箍5的设计起到了加固第二加强条22的作用。
39.基于上述实施例，本发明的第三加强层3包括第三粘接剂和第三加强条32，各第二加强层2外均涂附有第三粘接剂以形成第三粘接层31，第三加强条32绕设于第三粘接层31外。第三粘接剂所用材料与第一粘接剂所用材料一致，第三粘接层31的厚度为1-2mm，第三加强条32与第一加强条12所用材料一致，第三加强层3进一步提高了通信铁塔的刚度。
40.本发明的加固结构100的加固作用分为提升铁塔整体刚度及减小铁塔整体应力两部分；
41.刚度提升计算原理：采用等效刚度原理对复合材料(即第一加强条12、第二加强条22、第三加强条32)+钢材的组合进行简化，将复合材料加固层转化为钢材进行计算。
42.刚度采用ei进行表示，
43.钢材的刚度为e
sis
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
44.复合材料的刚度为e
fepifep
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
45.复合材料+钢材组合塔的整体刚度为e
sis
+e
fepifep
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
46.根据等效刚度原理将复合材料的刚度转化为钢材的刚度，对公式(2)进
47.行简化e
fepifep
＝k1e
sifep
(4)
48.其中
49.经公式(4)代入公式(3)中：
50.e
sis
+e
fepifep
＝e
sis
+k1e
sifep
＝e
s (is+k1i
fep
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
51.变形(
△
)＝f(整体受力)/ei(刚度)(7)
52.通过提升铁塔刚度，可以减小铁塔塔顶位移。
53.应力减小计算原理：将复合材料加固层(即第一加强层1、第二加强层2、第三加强层3)等效为钢材进行计算。
54.对于抗弯构件：应力(σ)＝弯矩(m)/截面抵抗矩(w)
55.对于抗压/拉构件：应力(σ)＝轴力(f)/截面受力面积(s)
56.原铁塔整体增加复合材料层后：
57.对于抗弯构件：弯矩不变，截面抵抗矩变大，从而应力减小；
58.对于抗压(拉)构件：压(拉)力不变，截面受力面积变大，从而应力减小；
59.通过增大铁塔整体厚度，增加受力截面，从而减小铁塔整体所承受的应力，从而实现铁塔整体加固。
60.通过以上理论分析，铁塔整体增加复合材料层后，通过提升铁塔整体刚度，从而减小铁塔的塔顶位移；通过增大铁塔整体厚度，增加受力截面，从而减小铁塔整体所承受的应力，从而实现铁塔整体或局部加固。
61.进一步地，加固结构100还包括抗老化层4，第三加强层3外依次涂附防紫外线胶41、防老化胶42以形成抗老化层4。防紫外线胶41可有效防止阳光中的紫外线影响到第一粘接剂、第二粘接剂、第三粘接剂的耐久性，防老化胶42可有效防止防紫外线胶41的老化，防紫外线胶41和防老化胶42共同形成的抗老化层4延长了第一加强层1、第二加强层2和第三加强层3的使用寿命。
62.请参考图4，本发明实施例还提供了一种上述通信铁塔的加固结构100的施工方法，该施工方法包括以下步骤：
63.步骤s101、确定通信铁塔待加固部分；
64.步骤s102、将第一粘接剂涂附于待加固部位的表面，在第一粘接剂未凝固时，将第一加强条绕设并嵌入第一粘接层内，以形成第一加强层；
65.步骤s103、将第二加强层设置于第一粘接层上；
66.步骤s104、将第三加强层设置于第二加强层上。
67.确定通信铁塔待加固部分后，对待加固部位进行清理，去除铁锈。完成清理后，涂抹第一粘接剂至待加固部位的表面，涂抹厚度为1-2mm，在第一粘接剂凝固之前将第一加强条绕设并嵌入第一粘接层内。优选的，第一加强条的绕设方向与通信铁塔的高度方向之间的夹角为45
°
。
68.进一步地，施工方法还包括：
69.在第一加强层的表面涂附第二粘接剂以形成第二粘接层；
70.在第二粘接层外设置第二加强条，以形成第二加强层。
71.请结合参见图2，在一实施例中，可将第二加强条绕设于第二粘接层外以形成格构式网格。请结合参见图3，在另一实施例中，可将多个第二加强条沿第二粘接层的周向环绕并贴设于第二粘接层上。
72.更进一步地，施工方法还包括：
73.在第二加强条外涂附第三粘接剂以形成第三粘接层；
74.在第三粘接层外绕设第三加强条以形成第三加强层。
75.在第二加强条形成格构式网格的情形下，可将第三粘接剂涂附于格构式网格上，并使第三粘接剂完全浸润第二加强条，在第三粘接剂未凝固时，将第三加强条绕设于第三粘接剂所形成涂层上，之后，再次涂附第三粘接剂并使第三粘接剂完全浸润第三加强条，以形成第三加强层。
76.进一步地，在第三加强层凝固后，依次将防紫外线胶、防老化胶涂附至第三加强层上，防紫外线胶、防老化胶凝固后形成本发明实施例提出的加固结构。本发明实施例所公开的施工方法应用于通信铁塔上以形成上述加固结构，因此该施工方法具备上述加固结构的所有有益效果，上述加固结构的有益效果如上，在此不再赘述。
77.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。