一种跨越钢管塔横担变坡节点

摘要

本发明公开了一种跨越钢管塔横担变坡节点，包括第一横担下弦杆、第二横担下弦杆、导线挂线梁、第一横担腹杆、第二横担腹杆和节点板，所述第一横担下弦杆和第二横担下弦杆分别通过相贯焊缝连接于导线挂线梁的两侧，第二横担下弦杆与第一横担下弦杆的延长线的夹角小于30°；所述节点板穿过节点核心区的第一横担下弦杆和第二横担下弦杆，与导线挂线梁围焊连接；所述第一横担腹杆和第二横担腹杆固定连接于节点板上。本发明特别适用于超高大跨越钢管塔，通过合理利用横担下弦杆、导线挂线梁与节点板之间的位置关系，节点构造简单合理，传力路径明确，提高了节点的连接刚度和整体性，同时便于工厂制作和现场施工安装。

说明书

技术领域

本发明涉及一种跨越钢管塔横担变坡节点，属于高压铁塔技术领域。

背景技术

随着国民经济的迅猛发展，电力需求日益增加，电力基础设施建设明显加快，超高压输电线路的建设也进入了高速发展阶段。能源分布的不平衡决定了电源分布的不均衡，由能源产地向经济发达地区输送电能已成为一条重要的能源输送途径，我国幅员辽阔、河网密布，长江、黄河等大江大河成为了输电线路工程的天然屏障，全国各地涌现了许许多多的大跨越工程，而大跨越工程中跨越塔的结构设计是整个工程的关键项目之一。经过几十年的跨越塔设计经验的积累和发展，已经从起初的钢筋混凝土烟囱塔单一形式，逐一形成了钢筋混凝土、组合角钢、焊接钢板和钢管结构等多种结构型式。

钢管塔具有结构形式简单，整体刚度大，承载力性能好的优点，适合在荷载较大的铁塔中运用。在大荷载铁塔中推广运用钢管塔可有效降低塔重，减小杆塔根开，压缩线路走廊，减少拆迁和植被破坏，因此目前跨越塔的主要结构形式首选钢管塔结构。对于大跨越钢管塔结构，其节点必须满足传力明确可靠，制作安装方便快捷。目前常用的钢管塔节点形式有相贯节点和插板节点两种形式。其中相贯节点的连接形式传力直接，连接刚度大，强度高，但是对加工精度的要求比较高，且焊接工作比较复杂；插板节点制作和安装都比较方便，且便于连接焊缝的检验，能够适应不同连接方式，但平面外连接刚度小，节点板与主管连接部位容易发生局部屈曲失稳，节点板附近通常需要布置加劲板以增加局部刚度。然而对于塔头部分复杂空间节点，常常会因为设计或局部构造不合理导致节点受力不合理或制造安装难度大，从而影响跨越塔结构体系的安全性和可靠性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种跨越钢管塔横担变坡节点，特别适用于超高大跨越钢管塔，通过合理利用横担下弦杆、导线挂线梁与节点板之间的位置关系，节点构造简单合理，传力路径明确，提高了节点的连接刚度和整体性，同时便于工厂制作和现场施工安装。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种跨越钢管塔横担变坡节点，包括第一横担下弦杆、第二横担下弦杆、导线挂线梁、第一横担腹杆、第二横担腹杆和节点板，

所述第一横担下弦杆和第二横担下弦杆分别通过相贯焊缝连接于导线挂线梁的两侧，第二横担下弦杆与第一横担下弦杆的延长线的夹角小于30°；

所述节点板穿过节点核心区的第一横担下弦杆和第二横担下弦杆，与导线挂线梁围焊连接；

所述第一横担腹杆和第二横担腹杆固定连接于节点板上；

所述第一横担下弦杆、第二横担下弦杆、导线挂线梁、第一横担腹杆和第二横担腹杆均为钢管结构。

进一步的，所述第一横担下弦杆和第二横担下弦杆为多段钢管拼接而成，所述多段钢管之间采用刚性连接法兰连接。

再进一步的，所述第一横担下弦杆、第二横担下弦杆和连接法兰与节点板焊接形成整体。

进一步的，所述第一横担下弦杆、第二横担下弦杆与节点板之间还连接有局部加劲板，进一步增强节点的连接刚性。

进一步的，所述导线挂线梁的外径大于第一横担下弦杆和第二横担下弦杆的外径，导线挂线梁的壁厚大于第一横担下弦杆和第二横担下弦杆的壁厚，使作为受力主体的导线挂线梁能够承担更强的压力。

进一步的，所述导线挂线梁内侧设置内环加劲板，加强导线挂线梁的承受力，避免导线挂线梁被压变形，所述内环加劲板设置在距相贯面冠点0.1d的位置，满足受力需求，所述d为横担下弦杆的外径。

进一步的，所述第一横担腹杆和第二横担腹杆通过腹杆连接插板和螺栓与节点板连接。优选所述腹杆连接插板采用C型插板或十字型插板，插板与腹杆管壁采用角焊缝连接。

进一步的，所述节点板下方设置若干起吊安装孔，安装孔的数量可以根据施工需要设置，安装孔的边距不小于孔径的2倍，避免安装过程中损坏节点板。

进一步的，所述导线挂线梁端部采用封板封口，可有效防止挂线梁内部受潮导致局部腐蚀。

本发明所述焊接焊缝均应满足二级焊缝质量要求，以保证各部件连接的稳固性。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明所述变坡节点通过合理利用横担下弦杆、导线挂线梁与节点板之间的位置关系，结合相贯和插板两种形式，节点构造简单合理，传力路径明确，提高了节点的连接刚度和整体性，受力性能好，特别适用于超高跨越钢管塔的横担变坡，同时便于工厂制作和现场施工安装。

附图说明

图1是本发明所述跨越钢管塔横担变坡节点的位置示意图。

图2是分发明实施例所述的跨越钢管塔横担变坡节点的结构示意图。

图3是图2的1-1剖面图。

图4是图2的2-2剖面图。

图5是实施例所述的跨越钢管塔横担变坡节点的仿真模型的网格划分及节点约束图。

图6是实施例所述的跨越钢管塔横担变坡节点的节点应力分布图。

图7是实施例所述的跨越钢管塔横担变坡节点的导线挂线梁应力分布图。

图8是实施例所述的跨越钢管塔横担变坡节点的第一横担下弦杆应力分布图。

图9是实施例所述的跨越钢管塔横担变坡节点的第二横担下弦杆应力分布图。

图中：1-第一横担下弦杆，2-第二横担下弦杆，3-第一横担腹杆，4-第二横担腹杆，5-导线挂线梁，6-腹杆连接插板，7-连接法兰，8-节点板，9-内环加劲板，10-局部加劲板，11-螺栓，12-起吊安装孔，13-封板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1-图2所示的一种跨越钢管塔横担变坡节点，包括第一横担下弦杆1、第二横担下弦杆2、导线挂线梁5、第一横担腹杆3、第二横担腹杆4和节点板8，所述第一横担下弦杆1和第二横担下弦杆2分别通过相贯焊缝连接于导线挂线梁5的两侧，第二横担下弦杆2与第一横担下弦杆1的延长线的夹角小于30°；所述节点板8穿过节点核心区的第一横担下弦杆1和第二横担下弦杆2，与导线挂线梁5围焊连接；所述第一横担腹杆3和第二横担腹杆4固定连接于节点板8上；所述第一横担下弦杆1、第二横担下弦杆2、导线挂线梁5、第一横担腹杆3和第二横担腹杆4均为钢管结构。

本实施例所述第一横担下弦杆1和第二横担下弦杆2为多段钢管拼接而成，所述多段钢管之间采用刚性连接法兰7连接，所述第一横担下弦杆1、第二横担下弦杆2和连接法兰7与节点板8焊接形成整体。所述第一横担下弦杆1、第二横担下弦杆2与节点板8之间还连接有局部加劲板10，进一步增强节点的连接刚性。

本实施例所述导线挂线梁5的外径大于第一横担下弦杆1和第二横担下弦杆2的外径，导线挂线梁5的壁厚大于第一横担下弦杆1和第二横担下弦杆2的壁厚，使作为受力主体的导线挂线梁5能够承担更强的压力。

本实施例所述导线挂线梁5内侧设置内环加劲板9，加强导线挂线梁5的承受力，避免导线挂线梁5被压变形，所述内环加劲板9设置在距相贯面冠点0.1d的位置，满足受力需求，所述d为横担下弦杆的外径。

本实施例所述第一横担腹杆3和第二横担腹杆4通过腹杆连接插板6和螺栓11与节点板8连接。所述腹杆连接插板6采用C型插板或十字型插板，插板与腹杆管壁采用角焊缝连接。

本实施例所述节点板8下方设置若干起吊安装孔12，安装孔的数量可以根据施工需要设置，所述起吊安装孔12的边距不小于孔径的2倍，避免安装过程中损坏节点板8。

本实施例所述导线挂线梁5端部采用封板13封口，可有效防止挂线梁内部受潮导致局部腐蚀。

本发明所述焊接焊缝均应满足二级焊缝质量要求，以保证各部件连接的稳固性。

本发明所述变坡节点在制备时，先在工厂制备完成第一横担下弦杆1，第二横担下弦杆2，第一横担腹杆3， 第二横担腹杆4， 导线挂线梁5，腹杆连接插板6，连接法兰7，节点板8，内环加劲板9，局部加劲板10和封板13，然后完成节点核心区各部件的焊接以及腹杆连接插板6上的螺栓孔和节点板8上的起吊安装孔12的开设。

将上述制备完成的节点所有部件运至施工现场后，采用全座地双平臂抱杆进行节点的起吊安装，安装工作在高空中进行。然后采用扭矩扳手完成连接法兰7的螺栓安装，以及腹杆连接插板6与节点板8的螺栓安装。

根据本实施例所述跨越钢管塔横担变坡节点结构，构建实体仿真模型进行力学分析，模型的网格划分及约束如图5所示。该节点整体的的应力分布如图6所示，从图中可以看出，该新型节点在受力过程中，核心区节点板和挂线梁应力分布均匀，不存在明显的应力集中点；图7为导线挂线梁应力分布，最大应力为150MPa，远小于钢材屈服强度420Mpa；图8为第一横担下弦杆应力分布，最大应力为200MPa，小于钢材屈服强度420Mpa；图9为第二横担下弦杆应力分布，最大应力为170MPa，小于钢材屈服强度420Mpa。

综上所述，本发明所述的跨越钢管塔横担变坡节点，构造合理，整体刚度大，受力性能好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。