撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置及方法制造方法及图纸

技术编号：40236903 阅读：5 留言：0更新日期：2024-02-02 22:36

一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置及方法，装置中输电杆塔基础通过地脚螺栓与输电杆塔连接，导向筒通过输送管与氮气瓶连通，撞击杆设置在导向筒内，撞击杆的冲击弹头通过连接杆与可调节支架连接，可调节支架外壁套装有橡胶密封壳，导向筒端部滑动铰接在导轨上，导向筒与可伸缩竖向支撑杆顶部铰接，导向筒与可伸缩横向支撑杆铰接；输电杆塔基础侧面、角部位置分别设置有倾角传感器、位移传感器，地脚螺栓侧表面张贴有应变片，土体表面设置有三维激光扫描仪。本发明专利技术不仅能准确评估撞击作用对输电杆塔基础稳定性的影响程度，而且使得试验更加贴近真实撞击场景，能更加全面了解撞击作用下输电杆塔基础的损伤机理。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电杆塔基础，尤其涉及一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置及方法。

技术介绍

1、随着我国电网建设的不断推进，输电杆塔遍布地表全域，其中发挥关键支撑作用的输电杆塔基础越来越受到关注。实际中输电杆塔基础会不可避免地遭受撞击作用，特别地，对于架设在农田区域的输电杆塔基础，随着近年来农作播种及收割自动化的普及，农业器械及农作车辆频繁出现于农田区域，由于视野受限及人员操作不当，农业器械及农作车辆撞击输电杆塔基础的事件常有发生。在撞击作用下输电杆塔基础会产生严重的结构损伤，会影响输电杆塔结构的整体稳定性，甚至会发生失稳倒塌的危险事故，造成电网系统的瘫痪以及严重的经济损失。

2、输电杆塔基础作为电力传输系统的骨架基础，在维持杆塔稳定以及传递荷载过程中发挥不可替代的作用。准确评估撞击作用对输电杆塔基础稳定性的影响至关重要，亟须提出一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置及方法。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是克服现有技术中存在的无法准确评估撞击作用对输电杆塔基础稳定性影响程度的缺陷与问题，提供一种能准确评估撞击作用对输电杆塔基础稳定性影响程度的试验装置及方法。

2、为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，包括模型箱、输电杆塔基础、撞击机构和撞击调整机构；

3、所述模型箱内设置有土体，所述输电杆塔基础的底部埋设于所述土体中，所述输电杆塔基础的顶部通过地脚螺栓与输电杆塔连接；</p>

4、所述撞击机构包括撞击杆和导向筒，所述导向筒的一端与输送管的一端连通，所述导向筒的另一端开设有开口，所述输送管的另一端与氮气瓶连通，所述输送管上安装有压力表和阀门，所述撞击杆设置在所述导向筒内，所述撞击杆包括冲击弹头、连接杆、可调节支架和橡胶密封壳，所述冲击弹头通过所述连接杆与所述可调节支架连接，所述可调节支架呈c型结构，所述可调节支架的外壁套装有所述橡胶密封壳，所述可调节支架通过调节其张开角度以使所述橡胶密封壳的外壁与所述导向筒的内壁接触；

5、所述撞击调整机构包括导轨、竖向支撑杆和横向支撑杆，所述导轨安装在所述模型箱的侧壁上，所述导向筒的端部滑动铰接在所述导轨上，所述导向筒可沿所述导轨长度方向滑动，所述导向筒的底部与所述竖向支撑杆的顶部铰接，所述竖向支撑杆的底部抵接在所述土体表面，所述竖向支撑杆可沿竖直方向移动，所述导向筒的侧壁与所述横向支撑杆的一端铰接，所述横向支撑杆的另一端与所述模型箱的侧壁铰接，所述横向支撑杆可沿水平方向移动；

6、所述输电杆塔基础侧面设置有用于记录撞击作用下输电杆塔基础倾斜角度的倾角传感器，所述输电杆塔基础角部位置设置有用于记录撞击作用下输电杆塔基础位移值的位移传感器，所述输电杆塔基础与所述输电杆塔连接处设置有用于记录地脚螺栓切向应变值的应变片，所述土体表面设置有用于记录输电杆塔基础受撞击面平均凹坑深度的三维激光扫描仪。

7、所述可调节支架包括对称设置的上弧形板和下弧形板，所述连接杆的端部插装有连接栓，所述上弧形板的一端通过连接弹簧与所述下弧形板的一端连接，所述上弧形板、所述下弧形板的另一端均套装在连接栓上，且所述上弧形板的另一端通过所述连接栓与所述下弧形板的另一端连接，所述上弧形板、所述下弧形板的外壁均与所述橡胶密封壳的内壁贴合。

8、所述导轨内部为中空结构，所述导轨的一侧壁沿所述导轨长度方向开设有一号通槽，所述模型箱的侧壁上开设有与所述一号通槽连通的滑槽，所述输送管依次穿过所述滑槽、所述一号通槽后与所述导向筒连通，所述导轨的另一侧壁沿所述导轨长度方向开设有二号通槽，所述导向筒与所述二号通槽的内壁滑动铰接，所述导轨顶部滑动铰接有与所述二号通槽、所述导轨内腔、所述一号通槽相配合的密封侧盖板，所述密封侧盖板可沿所述导轨长度方向滑动。

9、所述竖向支撑杆包括杆体和底座，所述底座的顶部开设有安装孔，所述底座的底部抵接在所述土体表面，所述杆体的一端与所述安装孔螺纹连接，且该端与所述安装孔的底部之间连接有支撑弹簧，所述杆体的另一端与所述导向筒的底部铰接。

10、所述横向支撑杆包括内杆和外杆，所述内杆的一端与v型连杆连接，所述v型连杆与所述导向筒侧壁铰接，所述内杆的另一端滑动插装在所述外杆中，且所述内杆通过卡扣与所述外杆连接，所述外杆与所述模型箱侧壁铰接。

11、所述应变片张贴于所述地脚螺栓的侧表面。

12、所述冲击弹头为方形冲击弹头、锥形冲击弹头或者半圆形冲击弹头。

13、所述模型箱的制造材料为透明亚克力板。

14、一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验方法，所述试验方法应用于上述所述的试验装置，所述试验方法包括以下步骤：

15、制定正交试验方案，正交试验方案的试验因素包括不同撞击物、不同撞击速度、不同撞击角度和不同撞击位置，其中，不同撞击物通过更换不同规格的冲击弹头实现；不同撞击速度通过选定不同等级的氮气压力实现；不同撞击角度通过调整竖向支撑杆的高度实现；不同撞击位置通过水平移动导向筒实现；

16、将可调节支架调整为闭合状态，以使可调节支架外侧的橡胶密封壳与导向筒的内壁不接触，开启阀门后氮气压力推动撞击杆射出导向筒，以实现冲击弹头瞬时撞击输电杆塔基础，此时，倾角传感器记录输电杆塔基础的倾斜角度，位移传感器记录输电杆塔基础的位移值，应变片记录地脚螺栓的切向应变值，三维激光扫描仪记录输电杆塔基础受撞击面的平均凹坑深度，通过记录的输电杆塔基础的倾斜角度、输电杆塔基础的位移值、地脚螺栓的切向应变值、输电杆塔基础受撞击面的平均凹坑深度计算撞击作用下输电杆塔基础的稳定性系数，当稳定性系数小于设定阈值时，判定输电杆塔基础处于危险状态；

17、将可调节支架调整为张开状态，以使可调节支架外侧的橡胶密封壳与导向筒的内壁紧密接触，开启阀门后氮气压力持续作用于撞击杆，以实现冲击弹头持续撞击输电杆塔基础，记录此时输电杆塔基础的倾斜角度、输电杆塔基础的位移值、地脚螺栓的切向应变值、输电杆塔基础受撞击面的平均凹坑深度，并与冲击弹头瞬时撞击输电杆塔基础时的各项数据值进行对比，计算各项数据的增加量，从而计算稳定性系数的降低程度。

18、所述稳定性系数的计算公式为：

19、

20、式中，θ为输电杆塔基础的倾斜角度，a为倾斜角度的权重系数；δ为输电杆塔基础的位移值，b为位移值的权重系数；φ为地脚螺栓的切向应变值，c为切向应变值的权重系数；η为输电杆塔基础受撞击面的平均凹坑深度，d为平均凹坑深度的权重系数。

21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：

22、1、本专利技术一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置及方法中，试验装置可以很好地模拟不同撞击物、不同撞击速度、不同撞击角度和不同撞击位置多种情况，采用倾角传感器、位移传感器、应变片和三维激光扫描仪可以综合全面的监测撞击作用下输电杆塔基础的受损状态，并根据输电杆塔基础的倾斜角度、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)、输电杆塔基础(2)、撞击机构(3)和撞击调整机构(4)；

2.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述可调节支架(310)包括对称设置的上弧形板(312)和下弧形板(313)，所述连接杆(309)的端部插装有连接栓(315)，所述上弧形板(312)的一端通过连接弹簧(314)与所述下弧形板(313)的一端连接，所述上弧形板(312)、所述下弧形板(313)的另一端均套装在所述连接栓(315)上，且所述上弧形板(312)的另一端通过所述连接栓(315)与所述下弧形板(313)的另一端连接，所述上弧形板(312)、所述下弧形板(313)的外壁均与所述橡胶密封壳(311)的内壁贴合。

3.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述导轨(401)内部为中空结构，所述导轨(401)的一侧壁沿所述导轨(401)长度方向开设有一号通槽(404)，所述模型箱(1)的侧壁上开设有与所述一号通槽(404)连通的

4.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述竖向支撑杆(402)包括杆体(407)和底座(408)，所述底座(408)的顶部开设有安装孔，所述底座(408)的底部抵接在所述土体(5)表面，所述杆体(407)的一端与所述安装孔螺纹连接，且该端与所述安装孔的底部之间连接有支撑弹簧(409)，所述杆体(407)的另一端与所述导向筒(302)的底部铰接。

5.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述横向支撑杆(403)包括内杆(410)和外杆(411)，所述内杆(410)的一端与V型连杆(412)连接，所述V型连杆(412)与所述导向筒(302)侧壁铰接，所述内杆(410)的另一端滑动插装在所述外杆(411)中，且所述内杆(410)通过卡扣(413)与所述外杆(411)连接，所述外杆(411)与所述模型箱(1)侧壁铰接。

6.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述应变片(10)张贴于所述地脚螺栓(6)的侧表面。

7.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述冲击弹头(308)为方形冲击弹头、锥形冲击弹头或者半圆形冲击弹头。

8.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述模型箱(1)的制造材料为透明亚克力板。

9.一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验方法，其特征在于，所述试验方法应用于权利要求1-8任一项所述的试验装置，所述试验方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验方法，其特征在于：所述稳定性系数的计算公式为：

...

【技术特征摘要】

1.一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)、输电杆塔基础(2)、撞击机构(3)和撞击调整机构(4)；

3.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试验装置，其特征在于：所述导轨(401)内部为中空结构，所述导轨(401)的一侧壁沿所述导轨(401)长度方向开设有一号通槽(404)，所述模型箱(1)的侧壁上开设有与所述一号通槽(404)连通的滑槽，所述输送管(303)依次穿过所述滑槽、所述一号通槽(404)后与所述导向筒(302)连通，所述导轨(401)的另一侧壁沿所述导轨(401)长度方向开设有二号通槽(405)，所述导向筒(302)与所述二号通槽(405)的内壁滑动铰接，所述导轨(401)顶部滑动铰接有与所述二号通槽(405)、所述导轨(401)内腔、所述一号通槽(404)相配合的密封侧盖板(406)，所述密封侧盖板(406)可沿所述导轨(401)长度方向滑动。

4.根据权利要求1所述的一种撞击作用下输电杆塔基础稳定性评估的试...

【专利技术属性】
技术研发人员：周英博，张洪，李靖，陈航，李吕满，孙竹，乔诗慧，陈然，柯方超，全江涛，余宏桥，周蠡，蔡杰，高晓晶，殷建刚，段志强，李智威，熊川羽，马莉，孙利平，廖晓红，赵爽，程钊，张赵阳，王巍，熊一，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人