[發明專利]高壓及超高壓輸電線路鐵塔抗風加固改造方法無效
申請號: | 201210006929.6 | 申請日: | 2012-01-11 |
公開(公告)號: | CN102535874A | 公開(公告)日: | 2012-07-04 |
發明(設計)人: | 謝強;朱瑞元;林韓;鄭瑞忠;翁蘭溪;陳強 | 申請(專利權)人: | 同濟大學;福建省電力有限公司 |
主分類號: | E04G23/00 | 分類號: | E04G23/00;E04H12/10 |
代理公司: | 上海正旦專利代理有限公司 31200 | 代理人: | 張磊 |
地址: | 200092 *** | 國省代碼: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索關鍵詞: | 高壓 超高壓 輸電 線路 鐵塔 加固 改造 方法 | ||
技術領域
本發明屬于輸電線路設備技術領域,具體涉及一種高壓及超高壓輸電線路鐵塔抗風加固改造方法。
背景技術
作為大型復雜生命線系統的重要組成部分,輸電系統的安全性問題直接影響國家的生產建設和人民的生活秩序。輸電線路的破壞將導致供電系統的癱瘓、并有可能引發火災等次生災害,造成嚴重的經濟損失。輸電塔線體系具有結構高柔、導地線跨距大、非線性強等特點,是一種風敏感結構體系。強風暴是對輸電線路威脅最大的一種自然災害,因強風暴而導致的輸電線路的破壞事故時有發生。從上個世紀90年代起,500kV輸電線路逐漸成為我國電網主干線路,隨著線路檔距及塔高的增長,高壓輸電線路的累計倒塔次數和倒塔基數也呈上升趨勢。1989年到2005年期間,我國500kV以上輸電塔發生風致破壞越為43基,造成嚴重經濟損失。日本、澳大利亞等國家也時有風致輸電塔破壞的報道。輸電塔主要承受導線、地線及塔本身的自重和最大風荷載,因此在直線型自立式輸電塔設計中,風荷載起控制作用。為了保持結構整體性能及分配剪力和抗扭,輸電塔設計中都要設置一定間距的橫隔面。盡管設計計算時橫隔面的內力較小,但保持結構整體性作用較大。在龍卷風作用下,橫隔面內的桿件有可能因承受過大的內力而發生失穩。在受到和輸電塔成一定角度的風作用及抗扭計算中,橫隔面性能可以得到發揮。在我國的架空送電線路桿塔結構設計技術規定(DLT?5154-2002)中,設置橫隔面的要求以構造要求的形式提出。橫隔面主要設在塔身坡度變更的斷面處、直接受扭力的斷面處和塔頂及塔腿頂部斷面處。在塔身坡度不變段內,橫隔面設置的間距距不大于5倍平均寬度(寬面),也不宜大于4個主材分段。可看出按照現有規程所設計的輸電鐵塔普遍存在塔身橫隔面設置較少的問題。這種情況下,鐵塔結構下部的局部振型非常嚴重,在風的動力作用下,如果激起局部振型,很有可能造成結構的動力失穩破壞;靜力計算也表明,在沒有橫隔面的塔段上,斜撐有非常大的面外變形發生,這與輸電塔風致倒塌的現場調查結果一致。對高壓及超高壓輸電線路鐵塔抗風加固改造是一個目前迫切要解決的問題,本發明基于大量的風災破壞調查、試驗及計算分析提出了一種非常有效的高壓及超高壓輸電線路鐵塔抗風加固改造方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種施工簡便、造價經濟的對高壓及超高壓輸電線路鐵塔抗風加固改造方法。
本發明提出的用于高壓及超高壓輸電線路鐵塔抗風荷載的加固改造方法,對高壓及超高壓輸電線路鐵塔的抗風性能進行評估,根據評估結果在塔身2中下部的適當位置增設新橫隔面3,以增強輸電鐵塔的整體剛度;此外,針對不同的塔形,對輸電鐵塔的塔頭4和橫擔5處薄弱桿件進行加固改造;具體步驟為:
(1)對高壓及超高壓輸電線路鐵塔的抗風性能評估,是按照現有的結構分析方法,采用合適的有限元軟件,分析輸電鐵塔的剛度狀況,根據結果判斷原有規范要求的橫隔面1的位置是否合理,并按照設計規程對結構位移的限制要求發現結構薄弱點,找出需要加固的部位;
一般在位于塔身2的四個一級斜撐6的交點7的水平面處增設新橫隔面3,,新橫隔面3自身必須是一個幾何不變體,以達到整體傳遞水平剪力、合理化分配剪力的效果,幾何不變體的設計可參考現有規程,其形式如附圖3所示(應具體說明何種體,附圖不能說明問題),橫隔面構件截面根據已有桿件的截面進行標準化設計。由于新橫隔面3有較大的面內剛度,可以將塔身2四個面的一級斜撐6互相約束形成一個整體,避免一級斜撐節點7發生大的平面外變形;與此同時,一級斜撐6在新橫隔面3的面外方向也起到斜撐橫隔面的作用,避免橫隔面在面外發生過大的面外變形以及豎向振動。新橫隔面3和一級斜撐6之間在兩個相互接近正交的平面中相互約束,彼此斜撐,形成了一個共同承受力的整體;在塔身2增設新橫隔面3之前,需要拆除原有的二級斜撐8,這將使得一級斜撐的交點7和塔身主材11之間的橫隔面主構件12的長度較原設計變大,容易發生失穩。因此需要增設一些新的二級斜撐9,這些二級斜撐和原有的二級斜撐8的方向不同,新的二級斜撐9一端斜撐在橫隔面側邊四分點10上,另外一端和二級斜撐9或塔身主材11相連接,如附圖2和4所示。
(2)對于直接承擔導地線荷載的塔頭4和橫擔5,位于塔頭4和橫擔5上的桿件截面較小,且構件底面的既有斜撐14多為單向的,很容易發生強度破壞,產生大變形。因此需要對桿件增大截面尺寸或在塔頭和橫擔上的既有斜撐14上增加新的斜撐15,所述新的斜撐15與既有斜撐14為雙向交叉排列,安裝過程中,新的斜撐與原有構件交點處需要打螺栓孔16和螺栓進行固定。
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