【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电角钢塔领域，尤其是涉及一种输电角钢塔的杆件加固装置及其加固方法。
技术介绍
1、随输电线路服役年限增加，老旧输电塔的安全问题日益严峻。对于运行时间较长的输电铁塔，由于部分构件长期受到腐蚀、部分荷载需要提高(增容改造、光缆更换等)、外部环境突变(冰风)和新的要求，既有输电铁塔中的部分主要杆件存在承载力不足的问题，导致输电铁塔的结构安全性不能满足更高的设计要求。
2、角钢输电塔主材、交叉斜材作为整塔中的主要受力构件，对整塔的安全性起到重大影响，当整塔受力过大时，主材杆件容易发生最小轴失稳破坏，交叉斜材杆件容易发生平行轴失稳破坏，对可能存在应力比超限的角钢主材、斜材杆件需设计合适的加固方法来提升其受压失稳极限承载力。
3、当输电塔杆件承载力不足时，可采用的承载力加强方法有：杆件拆除替换技术、增大截面加固技术、预应力拉杆加固技术、增设横隔面技术等。其中，较为直接的方法是进行杆件拆除替换技术，即拆除原有杆件并替换为高规格杆件，这种方法效果最好，但拆卸安装的施工难度较大，停电施工的成本较高；增大截面技术在输电铁塔等工程中广泛应用(如图9所示)，即采用新旧角钢并联方式增大杆件截面尺寸，增加杆件刚度，使其共同受力，以提高杆件稳定承载力。增大截面技术根据新旧角钢连接方法的不同可分为2种，第1种新旧角钢采用焊接或栓接的方式连接(图9中的(a)区域)，一方面螺栓连接需要在原角钢上面打孔会削弱原角钢的承载性能，焊接会在原角钢局部区域产生残余应力，容易造成安全隐患，另一方面高空焊接或打孔施工难度大，施工质量不容易
4、抱箍连接方式根据截面形式可分为t型、十字型、z字形和口字型(具体见《输电塔结构加固维护设计》)。这种加固方式虽能提高杆件承载力30％～50％左右，但截面面积增加的同时增加了杆件受风面积，如t型截面会导致杆件受风面积增加100％，在一定程度上抵消了杆件承载力的提升；口字型截面虽能较好地避免迎风面积的增大，但加固角钢与原角钢之间无法形成可靠连接，几乎是无效加固。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高输电角钢塔的稳定系数和杆件极限承载力的输电角钢塔的杆件加固装置及其加固方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种输电角钢塔的杆件加固装置，用于加固原角钢杆件，所述装置包括加固角钢杆件、折线形夹具和t形夹具，所述加固角钢杆件位于原角钢杆件的内侧，所述加固角钢杆外侧形状与原角钢杆件的内侧形状相配合，用于将加固角钢杆件贴合在原角钢杆件的内侧表面；所述折线形夹具位于原角钢构件的外侧，所述折线形夹具的内侧形状与原角钢杆件的外侧形状相配合，用于将原角钢杆件贴合在折线形夹具的内侧表面；所述t形夹具与加固角钢杆件的两个肢端相互抵接；所述折线形夹具与t形夹具通过高强螺栓连接，使得加固角钢杆件与原角钢杆件贴合。
4、进一步地，所述原角钢杆件的外侧表面均与折线形夹具的内侧表面接触，所述原角钢杆件的内侧表面均与所述加固角钢杆件的外侧表面接触，所述加固角钢杆件背部被铲棱处理。
5、进一步地，所述原角钢杆件和所述加固角钢杆件的外侧表面均为等边直角角钢，所述折线形夹具为一块经过3次制弯的钢板。
6、进一步地，所述加固角钢杆件的与t形夹具接触的肢尖圆弧部分被磨平处理，肢尖磨平范围应比t形夹具宽度大2mm。
7、进一步地，所述折线形夹具的两端通过位于两侧的四个高强螺栓与所述t形夹具相连，组成一副夹具；所述加固角钢件的中间部位根据原角钢杆件的长细比确定所需夹具数量。
8、进一步地，所述折线形夹具为经过3次制处理的直角弯折板，弯折板两端各自向外设置由一个135度的弯折部，两个所述弯折部位于同一平面内且与所述t形夹具表面平行，所述折线形夹具的两端均连接有局部加强作用的肋板，该肋板连接所述折线形夹具的弯折部和主体部。
9、进一步地，所述加固角钢杆件与t形夹具接触面的端部，留有10mm未磨平的肢尖圆弧，用于固定夹具位置。
10、进一步地，所述t形夹具钢板远离折线形夹具的一侧焊接有腹板。
11、进一步地，所述折线形夹具为折弯后的板状结构，所述折线形夹具和t形夹具钢板的厚度均不小于所述原角钢杆件的肢厚；
12、由于加固角钢杆件与原角钢杆件肢宽相同，所述加固角钢杆件的局部外露长度为原角钢杆件肢厚，在折线形夹具和t形夹具钢板之间形成的间距不小于所述原角钢杆件的肢厚的1.4倍。
13、本专利技术还提供一种基于如上所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置的输电角钢塔杆件加固方法，包括以下步骤：
14、在输电角钢塔的主材杆件或斜材杆件上选取加固位置；
15、在加固位置上确定杆件加固装置的一个或多个安装区域，对于主材杆件，相邻两副夹具的间距为原角钢杆件最小轴回转半径的18-22倍；对于斜材杆件，相邻两副夹具的间距为原角钢杆件最小轴回转半径的23-27倍；
16、待加固角钢杆件、折线形夹具和t形夹具安装就位后，为使所述折线形夹具、原角钢、加固角钢杆件和t形夹具依次紧密贴合，连接折线形夹具和t形夹具的双帽高强螺栓应拧紧，并应达到选定的扭矩值。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
18、(1)本专利技术设置分别与原角钢杆件的内外表面相配合的加固角钢杆件、折线形夹具和加固角钢抵接的t形夹具，实现加固角钢杆件与原角钢杆件的的紧密接触，通过双帽高强螺栓施加螺栓预紧力，实现原角钢杆件和加固角钢杆件之间的夹紧形成并联整体。
19、在加固角钢杆件受力时，因两角钢杆件之间有足够的摩擦力，力传递至加固角钢杆件从而使得加固角钢杆件可以分担部分原角钢杆件所受的力，从而减小原角钢杆件受力。同时，当并联内包角钢后，杆件截面面积、惯性矩均增大，可提高稳定系数和杆件极限承载力。
20、(2)方便施工：该加固方案不需要较大的操作空间，在工厂首先加工好需要用的加固角钢和夹具，加固时可直接在塔上实现加固操作。
21、该加固方案采用无损加固，不需要对原角钢钻孔或者施焊，方便施工，避免了高空打孔和高空焊接作业。
22、(3)安全可靠：加固过程中采用螺栓连接代替焊接，加固质量容易得到保证，也避免削弱原构件承载力。
23、该加固方案对螺栓施加足够的扭矩值，保证当加固角钢达到极限承载力及破坏时不会出现新旧角钢滑脱或螺栓断裂的情况。
24、(4)可推广性强：经过对不同规格不同长细比加固后角钢杆件的验算，均可以达到较好的加固效果，不局限于角钢规格的影响。
25、(5)经济性好：本加固方案可带电作业，避免了因停电造成的直接和间接经济损失，具有良好的经济和社会效益。
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1.一种输电角钢塔的杆件加固装置，用于加固原角钢杆件(1)，其特征在于，所述装置包括加固角钢杆件(2)、折线形夹具(3)和T形夹具(4)，所述加固角钢杆件(2)位于原角钢杆件(1)的内侧，所述加固角钢杆(2)外侧形状与原角钢杆件(1)的内侧形状相配合，用于将加固角钢杆件(2)贴合在原角钢杆件(1)的内侧表面；所述折线形夹具(3)位于原角钢构件(1)的外侧，所述折线形夹具(3)的内侧形状与原角钢杆件(1)的外侧形状相配合，用于将原角钢杆件(1)贴合在折线形夹具(3)的内侧表面；所述T形夹具(4)与加固角钢杆件(2)的两个肢端相互抵接；所述折线形夹具(3)与T形夹具(4)通过高强螺栓(6)连接，使得加固角钢杆件与原角钢杆件贴合。
2.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述原角钢杆件(1)的外侧表面均与折线形夹具(3)的内侧表面接触，所述原角钢杆件(1)的内侧表面均与所述加固角钢杆件(2)的外侧表面接触，所述加固角钢杆件(2)背部被铲棱处理。
3.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述原角钢杆件(1)和所述
4.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述加固角钢杆件(2)的与T形夹具(4)接触的肢尖圆弧部分被磨平处理，肢尖磨平范围应比T形夹具(4)宽度大2mm。
5.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述折线形夹具(3)的两端通过位于两侧的四个高强螺栓(6)与所述T形夹具(4)相连，组成一副夹具；所述加固角钢件(2)的中间部位根据原角钢杆件(1)的长细比确定所需夹具数量。
6.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述折线形夹具(3)为经过3次制处理的直角弯折板，弯折板两端各自向外设置由一个135度的弯折部，两个所述弯折部位于同一平面内且与所述T形夹具(4)表面平行，所述折线形夹具(3)的两端均连接有局部加强作用的肋板(5)，该肋板(5)连接所述折线形夹具(3)的弯折部和主体部。
7.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述加固角钢杆件(2)与T形夹具(4)接触面的端部，留有10mm未磨平的肢尖圆弧，用于固定夹具位置。
8.根据权利要求7所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述T形夹具钢板(4)远离折线形夹具(3)的一侧焊接有腹板(7)。
9.根据权利要求8所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述折线形夹具(3)为折弯后的板状结构，所述折线形夹具(3)和T形夹具钢板(4)的厚度均不小于所述原角钢杆件(1)的肢厚；
10.一种基于如权利要求1-9任一所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置的输电角钢塔杆件加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种输电角钢塔的杆件加固装置，用于加固原角钢杆件(1)，其特征在于，所述装置包括加固角钢杆件(2)、折线形夹具(3)和t形夹具(4)，所述加固角钢杆件(2)位于原角钢杆件(1)的内侧，所述加固角钢杆(2)外侧形状与原角钢杆件(1)的内侧形状相配合，用于将加固角钢杆件(2)贴合在原角钢杆件(1)的内侧表面；所述折线形夹具(3)位于原角钢构件(1)的外侧，所述折线形夹具(3)的内侧形状与原角钢杆件(1)的外侧形状相配合，用于将原角钢杆件(1)贴合在折线形夹具(3)的内侧表面；所述t形夹具(4)与加固角钢杆件(2)的两个肢端相互抵接；所述折线形夹具(3)与t形夹具(4)通过高强螺栓(6)连接，使得加固角钢杆件与原角钢杆件贴合。
2.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述原角钢杆件(1)的外侧表面均与折线形夹具(3)的内侧表面接触，所述原角钢杆件(1)的内侧表面均与所述加固角钢杆件(2)的外侧表面接触，所述加固角钢杆件(2)背部被铲棱处理。
3.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述原角钢杆件(1)和所述加固角钢杆件(2)的外侧表面均为等边直角角钢，所述折线形夹具(3)为一块经过3次制弯的钢板。
4.根据权利要求1所述的一种输电角钢塔的杆件加固装置，其特征在于，所述加固角钢杆件(2)的与t形夹具(4)接触的肢尖圆弧部分被磨平处理，肢尖磨平范围应比t形夹具(4)宽度大2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨子烨，左元龙，朱超杰，周亮，梁海生，吕征宇，施伟国，邓洪洲，胡晓依，章超凡，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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