[发明专利]基于单片圆弧板钢管输电塔构件抗压补强装置及其制作方法

说明书

本发明提出一种基于单片圆弧板钢管输电塔构件抗压补强装置及其制作方法，其特征在于，包括：单片圆弧板和多个夹具；所述单片圆弧板紧贴安装于拟补强钢管塔杆件外表面，并通过若干等距排列的夹具与钢管塔杆件紧固连接；所述夹具由U形螺栓和支撑底座组成。其可在不破坏原铁塔主材截面及材料性能的前提下，对已建钢管铁塔的关键构件进行抗压能力补强，提高铁塔安全性。本发明计算原理清晰，制备方法简单，在输电线路防灾减灾领域有广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于输电线路防灾减灾技术领域，尤其涉及一种基于单片圆弧板钢管输电塔构件抗压补强装置及其制作方法。

背景技术

目前常用的铁塔抗压补强措施大多利用螺栓开孔、焊接、胶合等连接方式在原有塔材基础上增设辅助主材的思路，增大输电铁塔构件及整体抗压稳定性，但是螺栓开孔和焊接会影响甚至降低原有塔材的材料性能，难以评估补强措施对整体安全性的影响；胶合连接在输电塔野外复杂环境中存在耐久性问题，影响相应铁塔补强装置的实际应用效果。

发明内容

针对现有方案存在的缺陷和不足，本发明一种基于单片圆弧板钢管输电塔构件抗压补强装置及其制作方法，可在不破坏原铁塔主材截面及材料性能的前提下，对已建钢管铁塔的关键构件进行抗压能力补强，提高铁塔安全性。

其具体采用以下技术方案：

一种基于单片圆弧板钢管输电塔构件抗压补强装置，其特征在于，包括：单片圆弧板和多个夹具；所述单片圆弧板紧贴安装于拟补强钢管塔杆件外表面，并通过若干等距排列的夹具与钢管塔杆件紧固连接；所述夹具由U形螺栓和支撑底座组成。

优选地，所述单片圆弧板的圆心与拟加强的钢管构件圆心重合，且单片圆弧板的内表面半径与拟补强钢管塔杆件的外表面半径相同。

优选地，所述U形螺栓套设于单片圆弧板和拟补强的钢管构件外侧，通过与支撑底座连接，将单片圆弧板与拟补强钢管塔杆件紧密固定。

优选地，所述U型螺栓与支撑底座的连接部设置有防松螺帽或防松垫片。

优选地，所述支撑底座的钢材型号和最小厚度大于拟补强钢管塔杆件的钢材型号和厚度。

优选地，所述支撑底座为八字形阶梯结构，与拟补强钢管构件之间设置有垫片。

以及根据以上基于单片圆弧板钢管输电塔构件抗压补强装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1通过有限元仿真，进行钢管输电塔振动响应分析，确定钢管塔受压最大杆件；

步骤S2根据分析的杆件受力情况与原设计工况下的受力进行对比，确定所述钢管塔受压最大杆件的实际受压增大幅值ΔF；

步骤S3：根据ΔF的数值确定抗压补强装置的参数取值。

优选地，步骤S3具体包括以下过程：

补强后的钢管构件整体抗压能力提升值由下式确定：

F_s＝e×η×S×σ_c (1)

式中，e为经验系数；F_s为补强后构件整体抗压力提升值；η为抗力系数；S为补强后所述单片圆弧板的截面积；

σ_c为临界应力，按下式计算：

式中，σ_y为单片圆弧板的屈服应力；

α为无量纲的长度修正系数，按下式确定：

式中，l_e为杆件有效长度系数；l为单片圆弧板长度；r和E分别为单片圆弧板最小半径和弹性模量；