[实用新型]一种新型输电线路铁塔结构斜材

说明书

技术领域

本实用新型属于输电线路设计领域，特别是针对输电线路铁塔结构设计中构件截面的选型问题。

背景技术

在输电线路杆塔结构中，斜材是只能单面与主材连接的偏心受力构件，其承载能力P_cr计算长度l成反比，与截面惯性矩I成正比，可以用公式表述为P_cr＝π²EI/l²。斜材的长度一般较大，特别是身部斜材构件都采用辅助支撑降低计算长度，以提高其承载能力。当构件采用等肢角钢时，由于支撑肢和自由肢角钢的截面惯性矩一样，未支撑平面内的计算长度将显著增大，导致构件在该平面的承载能力显著降低，在结构设计选材时起控制作用。而采用不等肢角钢，短肢平面采用辅助支撑，以降低计算长度，提高其承载力；宽肢虽为自由肢，但其惯性矩较短肢惯性矩大，其承载力也相应提高。二者优势互补，从而充分利用了材料的截面特性以提高斜材的承载能力。

长期以来，我国输电线路铁塔结构的斜材大都选用等肢热轧角钢，由于热轧角钢规格种类的限制，设计中还经常存在“以大代小”的情况。这样就导致了斜材截面特性不能得到充分利用，造成钢材浪费，增加了输电线路铁塔的重量，不利于输电线路铁塔结构设计的优化。而在国外，不等肢热轧角钢在输电线路铁塔上的应用已经较为广泛，据相关资料统计表明，应用不等肢热轧角钢的斜材长细比λ大都大于120。

由于不等肢热轧角钢容易受到规格种类的限制，在我国输电铁塔设计中一直没有得到推广应用，而冷弯型钢是解决这一问题的良好途径。冷弯型钢结构是通过改变其截面形状而提高力学性能的轻型钢结构，采用冷加工成型工艺，型钢壁板的宽厚比不像热轧钢材那样受到限制，因此可以做得既薄又宽，能根据需要生产出材料分布最优的合理截面形状，开拓了主要借助截面形状而不是单纯增加材料用量来提高承载力的新途径。经过冷加工的钢材，由于被加工的部分经受了塑性变形，材料经历了冷作硬化，其机械性能有了很大改善，屈服强度和极限强度提高。

利用冷弯型钢截面种类不受限制的巨大优势，可以根据实际需要，将不等肢冷弯角钢应用到输电铁塔斜材的设计中去。

发明内容

本实用新型针对我国输电线路铁塔斜材长期以等肢热轧角钢为主，很大程度上限制了设计人员对新型构件进行探讨与使用的现状，提出了用冷弯不等肢角钢作为输电铁塔斜材的解决方案。

不等肢冷弯角钢作为主材的输电线路铁塔如附图1所示，斜材由不等肢冷弯角钢组成。

不等肢冷弯角钢考虑冷作硬化的影响，其屈服强度将有不同程度的提高，《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)中给了冷弯型钢壁厚不超过6mm时，考虑冷弯效应的强度设计值f′。采用不等肢冷弯角钢；不等肢冷弯角钢长肢长度b₁和短肢长度b₂之比的范围在1.45～1.65之间；

当所述的冷弯内卷边角钢壁厚不超过6mm时，考虑冷弯效应的强度设计值f′=[1+η(12γ-10)tlΣi=1nθi2π]f,]]>其中，η为型方式系数，γ为钢材的抗拉强度与屈服强度的比值，n为截面所含棱角数目为3，θ_i为截面上第i个棱角所对应的圆周角，l为截面中心线的长度；f为不考虑冷弯效应的钢材强度设计值，t为不等肢冷弯角钢的厚度。

当所述的冷弯角钢壁厚大于6mm同时小于16mm，进行修正，修正后的公式为：