[发明专利]采动区输电铁塔可滑动变形节点装置及其设计方法

说明书

一种采动区输电铁塔可滑动变形节点装置及其设计方法，节点板的右部上方延伸出有连接臂，可滑动杆件的左部设置有长圆孔滑道，一对连接杆件的左部分别位于连接臂的前后两侧且通过连接螺栓连接，一对连接杆件的右部分别位于可滑动杆件左部的前后两侧，一对连接杆件的右部之间固定连接有穿过所述长圆孔滑道的连接螺栓，在位于长圆孔滑道中的相邻的两个连接螺栓之间设置有滑块。方法，包括，建立有限元计算模型；确定塔架支座的位移方式和大小；计算出节点所处可滑移杆件在各种上部荷载条件下的轴力最大值；得到节点所处可滑移杆件所能承受的最大压力设计值。该装置能提高整体结构的变形能力，该设计方法能设计出能满足工程实践的要求的抗变形结构。

技术领域

本发明涉及输电线路的铁塔建造技术领域，具体涉及一种采动区输电铁塔可滑动变形节点的装置及其设计方法。

背景技术

随着我国对能源需求量的增加，以煤炭为主的矿产开采和跨区域的输电工程都势在必行，所以跨越采空区的输电工程将无法避免，因此进行采动区输电结构的保护研究，确保煤矿采空区输电杆塔结构安全可靠和输电线路安全运行，具有重要的意义。

处于采空区的输电铁塔，在发生地表变形后，铁塔杆件会产生较大的应力，并由此产生相应的应变来平衡变形。另一方面，由于塔架大多采用由螺栓连接的角钢作为主材和斜材，杆件端部的螺栓群连接处会出现较大的应力集中。所以，处于采空区的塔架节点破坏是目前观测到的主要破坏形式之一。应力集中是节点撕裂的主要原因，其破坏形式属脆性破坏，会导致材料本身的利用率较低。局部破坏发生后，如无及时修复，会影响整塔的承载力，继而影响整条线路的安全运行。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种采动区输电铁塔可滑动变形节点装置及其设计方法，该装置在基础出现不均匀变形后，能为结构杆件提供安全变形裕度，又能保证整体结构的稳定和避免杆件受力条件变化导致的突变，从而能提高整体结构的变形能力，该设计方法能设计出满足工程实践要求的抗变形结构，具有广泛的实用性。

为了实现上述目的，本发明提供一种采动区输电铁塔可滑动变形节点装置，包括节点板、纵向伸展的主材、由左向右斜向下伸展的斜材和可滑动杆件和一对连接杆件，节点板的左部通过多个连接螺栓与所述主材的中部固定连接，所述节点板的右部上方延伸出有向右伸展的连接臂，节点板的右部下方与所述斜材的上端固定连接，所述可滑动杆件的左部设置有横向延伸的长圆孔滑道，一对连接杆件的左部分别位于所述连接臂的前后两侧，一对连接杆件的右部分别位于所述可滑动杆件左部的前后两侧，所述连接臂通过连接螺栓与一对连接杆件的左部固定连接，一对连接杆件的右部之间固定连接有多个穿过所述长圆孔滑道的连接螺栓，一对连接杆件之间在位于所述长圆孔滑道中的相邻的两个连接螺栓之间设置有与所述长圆孔滑道相滑动配合的滑块。

通过可滑动杆件上长圆孔滑道的设置，并使一对连接杆件之间右部的连接螺栓穿过长圆孔滑道，能使可滑动杆件与一对连接杆件之间具有一定的滑动区间，从而能通过滑移的方式降低或消除塔架节点处的应力集中情况，能使杆件在基础变形附加内力的工况下具有可滑动变形能力，进而能使塔架结构在变形前后都能维持良好的稳定性和安全性，并能够有效减小采动区地表变形对上部输电铁塔的影响，能减少结构中可滑动变形时发生的荷载冲量，进而能确保超高压输电线路铁塔在地表变形过程中的安全，其可靠性高。滑块设置在相邻的两个连接螺栓之间，能一步保证滑移过程中的传力可靠，并且能增加相互之间摩擦配合的有效面积，使得发生连接滑移后依靠摩擦力可继续承担一定的荷载，保证节点在正常受荷状态保持其连接稳定性，又可以自动变形以降低或消除应力集中，继续维持整体结构的稳定性和安全性，从而赋予铁塔结构一定范围的变形能力。本发明在基础出现不均匀变形后，能为结构杆件提供安全变形裕度，又能保证整体结构的稳定和避免杆件受力条件变化导致的突变，进而能提高整体结构的变形能力。该装置适用于采动区节点容易发生破坏的输电铁塔，对确保输电线路杆塔的安全具有重要的意义。