一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，包括基礎(chǔ)、塔身、橫擔(dān)和地線支架，塔身通過法蘭連接后豎直設(shè)置在基礎(chǔ)上，橫擔(dān)水平設(shè)置在塔身上，地線支架設(shè)置在塔身頂部；其改進(jìn)之處在于，塔身包括主管和設(shè)置在主管內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)，蜂窩結(jié)構(gòu)由六個(gè)中空正六邊形體環(huán)繞一個(gè)中空正六邊形體構(gòu)成。本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，提高了輸電桿塔的整體承載力和局部穩(wěn)定性，并通過減小鋼管塔所用高強(qiáng)鋼板的厚度，來防止加工中的層裂現(xiàn)象和減小焊接難度，在一定程度上解決高強(qiáng)鋼用于輸電鐵塔的困難，推動(dòng)了高強(qiáng)鋼在輸電桿塔中的應(yīng)用。
【專利說明】一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種一種輸電桿塔，具體講涉及一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著城市土地日益緊張，用電負(fù)荷迅速增加，供電網(wǎng)絡(luò)已不滿足用電負(fù)荷發(fā)展的需要，勢必要新建進(jìn)城線路，對原有的城網(wǎng)線路進(jìn)行增容改造。為此，城市規(guī)劃部門一般提供狹窄的高壓線路走廊或利用綠化帶作為高壓架空線路的通道，普通自立式鐵塔因?yàn)楦_寬，需要比較大的走廊，占的位置多，不適合在受限制的走廊內(nèi)架設(shè)；如在同一路徑上鋪設(shè)電纜線路，則投資非常大，工程建設(shè)單位往往難于接受，而且容易受城市施工的影響，發(fā)生線路事故也不易檢修；采用鋼筋混凝土電桿，其縱向、環(huán)向裂紋問題，一直未能很好的解決。而環(huán)形或多邊形截面的鋼管塔因其結(jié)構(gòu)簡單、受力清楚、加工制造容易、施工方便、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)工作量小的特點(diǎn)，在新城區(qū)的高壓架空線路中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前用于鋼管塔的鋼材強(qiáng)度等級一般不高，鋼管材質(zhì)多為Q235和Q345等強(qiáng)度等級，強(qiáng)度不大，不適用于多回路大容量的送電線路。隨著世界各國鋼鐵生產(chǎn)工藝的發(fā)展，鋼材的強(qiáng)度等級也逐步提高。近年來，高強(qiáng)鋼在輸電鐵塔中逐步得到應(yīng)用，2004年，在中國西北750kV輸電線路中，首次使用了 Q420高強(qiáng)鋼；2007年，由中國河南省電力勘測設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的平頂山一洛南500kV線路工程中對Q460鐵塔進(jìn)行了設(shè)計(jì)應(yīng)用；2010年，中國河南省電力勘測設(shè)計(jì)院等研究、設(shè)計(jì)的我國首個(gè)Q690鋼管塔，在中國電力科學(xué)研究院霸州特高壓桿塔試驗(yàn)基地順利通過真型塔試驗(yàn)，獲得成功；之后在平頂山一白河500kV線路工程中首次進(jìn)行了 Q690鐵塔的試點(diǎn)應(yīng)用，運(yùn)行情況良好，表面Q690鋼管塔的設(shè)計(jì)理論應(yīng)用于實(shí)際工程是安全可靠的。日本和南韓在鋼管塔的設(shè)計(jì)、制造上也積累了很多的有益經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。日本的跨海線路工程普遍采用鋼管結(jié)構(gòu)，在第一條100kV試驗(yàn)線路上也是采用高強(qiáng)度鋼材的鋼管塔，而在一般的普通線路上，日本多回路鋼管塔和鋼管桿應(yīng)用也十分地普遍。
[0004]國際上相關(guān)輸電鐵塔應(yīng)用高強(qiáng)鋼的規(guī)范一般晚于高強(qiáng)鋼的小規(guī)模實(shí)際應(yīng)用，只有規(guī)范完善后，才有利于高強(qiáng)鋼的推廣，中國規(guī)范GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50545-2010 ((IlOkV?750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》中鋼材的最高強(qiáng)度等級為420MPa，而一些國家的鐵塔設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中給出的可選鋼材品種較豐富，且其鋼材最高強(qiáng)度等級也較高，其中《美國輸電鐵塔設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(ASCE10-1997)中的強(qiáng)度等級已達(dá)到686MPa。
[0005]目前，用于輸電線路的鋼管塔塔身多為環(huán)形的鋼管形式，通過對高強(qiáng)鋼鋼管的研究，其推廣應(yīng)用存在以下幾個(gè)問題:
[0006]第一，高強(qiáng)鋼管厚度有限，容易發(fā)生局部屈曲問題，從而造成桿塔局部失穩(wěn)；
[0007]第二，如果加工較厚的高強(qiáng)鋼管，加工中容易出現(xiàn)層狀撕裂問題；
[0008]第三，較厚的高強(qiáng)鋼管焊接難度較大，焊接質(zhì)量不能保證。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，提高了輸電桿塔的整體承載力和局部穩(wěn)定性，并通過減小鋼管塔所用高強(qiáng)鋼板的厚度，來防止加工中的層裂現(xiàn)象和減小焊接難度，在一定程度上解決高強(qiáng)鋼用于輸電鐵塔的困難，推動(dòng)了高強(qiáng)鋼在輸電桿塔中的應(yīng)用。
[0010]本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]本實(shí)用新型提供的一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，包括基礎(chǔ)、塔身、橫擔(dān)和地線支架，所述塔身通過法蘭連接后豎直設(shè)置在基礎(chǔ)上，所述橫擔(dān)水平設(shè)置在塔身上，所述地線支架設(shè)置在塔身頂部，其改進(jìn)之處在于:所述塔身包括主管和設(shè)置在所述主管內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)，所述蜂窩結(jié)構(gòu)由六個(gè)中空正六邊形體環(huán)繞一個(gè)中空正六邊形體構(gòu)成。
[0012]其中，所述主管和蜂窩結(jié)構(gòu)同軸設(shè)置，構(gòu)成所述蜂窩結(jié)構(gòu)的各中空正六邊形體的側(cè)壁的壁厚相等，所述蜂窩結(jié)構(gòu)與鋼管的間隙為3mm?6mm之間。
[0013]其中，所述主管和蜂窩結(jié)構(gòu)之間設(shè)有粘結(jié)層。
[0014]其中，所述粘結(jié)層包括環(huán)氧樹脂、固化劑和銅粉。
[0015]其中，所述主管為高強(qiáng)鋼板沖壓彎曲后焊接而成。
[0016]其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)為高強(qiáng)鋼板經(jīng)冷彎后焊接而成。
[0017]其中，所述主管和蜂窩結(jié)構(gòu)采用的焊接方式為埋弧焊。
[0018]其中，所述塔身與橫擔(dān)和地線支架之間設(shè)有連接節(jié)點(diǎn)，所述連接節(jié)點(diǎn)包括橫縱交叉設(shè)置的連接板和加強(qiáng)板，所述連接板和加強(qiáng)板與塔身之間通過焊接連接；所述橫擔(dān)和地線支架通過螺栓與連接節(jié)點(diǎn)連接。
[0019]其中，，所述基礎(chǔ)為外杯口型鋼筋混凝土基礎(chǔ)并預(yù)埋在水平地面，由所述塔身連接構(gòu)成的桿塔的根部通過水泥固定設(shè)置在外杯口型鋼筋混凝土基礎(chǔ)中；所述桿塔埋入的深度h大于塔身最大外徑d的1.5倍。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型達(dá)到的有益效果是:
[0021]1、本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，采用的高強(qiáng)鋼管可以使用徑厚很大的鋼管，比起環(huán)形高強(qiáng)鋼加工，本發(fā)明的高強(qiáng)鋼管更容易加工，加工過程中可以有效避免層裂現(xiàn)象。
[0022]2、本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，采用的高強(qiáng)鋼管較薄，更容易焊接，且焊接質(zhì)量要好于較厚的環(huán)形鋼板。
[0023]3、本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，采用的蜂窩結(jié)構(gòu)提高了輸電桿塔的整體承載力。
[0024]4、本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，采用的蜂窩結(jié)構(gòu)可以增加塔身的局部穩(wěn)定性，能夠防止塔身局部屈曲。
[0025]5、本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，整體的結(jié)構(gòu)緊湊，科學(xué)合理，減少了輸電走廊的寬度，具有廣闊的市場前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是:本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔塔身的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是:本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔塔身的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是:本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔蜂窩結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是:本實(shí)用新型提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5是:本實(shí)用新型提供的塔身與橫擔(dān)的連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]其中:1、塔身；2、主管；3、蜂窩結(jié)構(gòu)；4、鋼筋混凝土基礎(chǔ)；5、水泥；6、法蘭；7、橫擔(dān)；8、連接節(jié)點(diǎn)；9、地線支架；10、連接板；11、加強(qiáng)板；12、連接螺孔。

【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0033]本實(shí)施例以具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔為例，如圖1至圖5所示，本實(shí)施例提供的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔包括:塔身1、主管2、蜂窩結(jié)構(gòu)3、鋼筋混凝土基礎(chǔ)4、水泥5、法蘭6、橫擔(dān)7、連接節(jié)點(diǎn)8、地線支架9 ;由六個(gè)中空正六邊形體環(huán)繞一個(gè)中空正六邊形體構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)3通過粘結(jié)層粘接在主管2內(nèi)構(gòu)成塔身I ;塔身I之間通過法蘭6連接后豎直安裝在預(yù)埋在水平地面的鋼筋混凝土基礎(chǔ)4中，并且灌入水泥5后固定；在塔身I上還水平安裝橫擔(dān)7，塔身I頂部水平安裝地線支架9、連接板10、加強(qiáng)板11、連接螺孔12。通過在主管2內(nèi)布置蜂窩結(jié)構(gòu)3，可以提高輸電桿塔的整體承載能力，可以增加塔身I的局部穩(wěn)定性，能夠防止塔身I局部屈曲。
[0034]其中，在塔身I上設(shè)置橫擔(dān)和地線支架9的位置設(shè)有連接節(jié)點(diǎn)8，連接節(jié)點(diǎn)8包括加強(qiáng)板11和連接板10，連接板10和加強(qiáng)板11與塔身I之間通過焊接連接；橫擔(dān)7和地線支架9通過螺栓與連接節(jié)點(diǎn)8連接。
[0035]其中，水泥5為硅酸鹽水泥，以黏土和石灰石為原料，經(jīng)高溫煅燒得到以硅酸鈣為主要成分的熟料，然后加入3.5%的石灰石或粒化高爐礦渣和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料；其主要礦物組成是:硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。硅酸三鈣決定著硅酸鹽水泥四個(gè)星期內(nèi)的強(qiáng)度；硅酸二鈣四星期后才發(fā)揮強(qiáng)度作用，約一年左右達(dá)到硅酸三鈣四個(gè)星期的發(fā)揮強(qiáng)度；鋁酸三鈣強(qiáng)度發(fā)揮較快，但強(qiáng)度低，其對硅酸鹽水泥在I至3天或稍長時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)度起到一定的作用；鐵鋁酸四鈣的強(qiáng)度發(fā)揮也較快，但強(qiáng)度低，對硅酸鹽水泥的強(qiáng)度貢獻(xiàn)小。硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間50min，終凝時(shí)間310min。
[0036]其中，粘結(jié)層由環(huán)氧樹脂和固化劑組成，并且摻有少量的銅粉。
[0037]其中，主管2和蜂窩結(jié)構(gòu)3采用的材料為屈服強(qiáng)度大于420MPa的高強(qiáng)度鋼板。主管2的制作工藝為:首先，在JCO成型機(jī)上先將預(yù)彎的剛強(qiáng)鋼板的一半進(jìn)行分次沖壓，壓成J型，再將高強(qiáng)鋼板的另一半也用同樣的方法沖壓，壓成C型，最后高強(qiáng)鋼板形成開口的O型；其次，對O型高強(qiáng)鋼板的接口開口處進(jìn)行焊接，焊接采用的方式為埋弧焊，形成的焊縫為直焊縫。蜂窩結(jié)構(gòu)3的制作工藝為:首先，將高強(qiáng)鋼板冷彎成的2條邊或3條邊形狀的鋼板，每條邊的設(shè)計(jì)長度相等；其次，將這些被折彎的鋼板從內(nèi)到外焊接成蜂窩狀，焊接的方式采用埋弧焊，形成的焊縫為直焊縫。
[0038]本實(shí)施例提供的蜂窩式高強(qiáng)鋼輸電桿塔，采用的為高強(qiáng)鋼，按照質(zhì)量百分比計(jì)為，C 彡 0.20%，Mn:1.0 ?1.7%，Si 彡 0.55%，P 彡 0.045%，S 彡 0.045%，V:0.02 ?0.20%，Nb:0.015 ?0.060%,T1:0.02 ?0.20%,Al 彡 0.015%,Cr ( 0.40%,Ni ( 0.70%，余量為Fe。
[0039]具體為，C:0.11%, Mn:1.3%, Si:0.45%, P:0.037%, S:0.033%, V:0.14%, Nb:0.043%, Ti:0.19%, Al:0.025%, Cr:0.36%, Ni:0.57%，余量為 Fe。
[0040]采用上述材料構(gòu)成的蜂窩式高強(qiáng)鋼輸電桿塔，提高了輸電桿塔的整體承載力和局部穩(wěn)定性，并通過減小鋼管塔所用高強(qiáng)鋼板的厚度，來防止加工中的層裂現(xiàn)象和減小焊接難度，在一定程度上解決高強(qiáng)鋼用于輸電鐵塔的困難，推動(dòng)了高強(qiáng)鋼在輸電桿塔中的應(yīng)用。
[0041]本實(shí)施例提供的蜂窩式高強(qiáng)鋼輸電桿塔，為了防腐防銹并延長其使用年限，需要在其表面做防腐防銹處理，最簡單有效的方法是在輸電桿塔的表面鍍鋅，但是在外部環(huán)境極為惡劣的條件下，如濱海地區(qū)和重污染工業(yè)區(qū)，采用鍍鋅處理不能達(dá)到輸電桿塔的使用年限要求，在這種情況下，可以采用鍍鋅+涂料的方法進(jìn)行處理，首先在輸電桿塔表面鍍鋅，然后再涂裝乙烯樹脂或氯化橡膠，使輸電桿塔受到雙重保護(hù)。采用上述方法處理的蜂窩式高強(qiáng)鋼輸電桿塔可以適應(yīng)不同環(huán)境，有效的避免桿塔的腐蝕生銹，極大地增加了其使用年限，經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示證明，其使用年限可達(dá)到50年以上。
[0042]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，包括基礎(chǔ)、塔身、橫擔(dān)和地線支架，所述塔身通過法蘭連接后豎直設(shè)置在基礎(chǔ)上，所述橫擔(dān)水平設(shè)置在塔身上，所述地線支架設(shè)置在塔身頂部，其特征在于:所述塔身包括主管和設(shè)置在所述主管內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)，所述蜂窩結(jié)構(gòu)由六個(gè)中空正六邊形體環(huán)繞一個(gè)中空正六邊形體構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述主管和蜂窩結(jié)構(gòu)同軸設(shè)置，構(gòu)成所述蜂窩結(jié)構(gòu)的各中空正六邊形體的側(cè)壁的壁厚相等，所述蜂窩結(jié)構(gòu)與鋼管的間隙為3mm?6mm之間。
3.如權(quán)利要求1所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述主管和蜂窩結(jié)構(gòu)之間設(shè)有粘結(jié)層。
4.如權(quán)利要求3所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述粘結(jié)層包括環(huán)氧樹脂、固化劑和銅粉。
5.如權(quán)利要求1所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述主管為高強(qiáng)鋼板沖壓彎曲后焊接而成。
6.如權(quán)利要求1所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述蜂窩結(jié)構(gòu)為高強(qiáng)鋼板經(jīng)冷彎后焊接而成。
7.如權(quán)利要求5或6所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述主管和蜂窩結(jié)構(gòu)采用的焊接方式為埋弧焊。
8.如權(quán)利要求1所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述塔身與橫擔(dān)和地線支架之間設(shè)有連接節(jié)點(diǎn)，所述連接節(jié)點(diǎn)包括橫縱交叉設(shè)置的連接板和加強(qiáng)板，所述連接板和加強(qiáng)板與塔身之間通過焊接連接；所述橫擔(dān)和地線支架通過螺栓與連接節(jié)點(diǎn)連接。
9.如權(quán)利要求1所述的具有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)鋼輸電桿塔，其特征在于，所述基礎(chǔ)為外杯口型鋼筋混凝土基礎(chǔ)并預(yù)埋在水平地面，由所述塔身連接構(gòu)成的桿塔的根部通過水泥固定在外杯口型鋼筋混凝土基礎(chǔ)中；所述桿塔埋入的深度h大于塔身最大外徑d的1.5倍。
【文檔編號】E04H12/08GK203924852SQ201420354236
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】劉海鋒, 王旭明, 邢海軍, 楊靖波, 蘇志鋼, 黃耀 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)福建省電力有限公司