一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明是有關輸電鐵塔變坡節點型式，尤指無填板四組合角鋼輸電鐵塔采用的一 種特殊變坡節點連接型式。
【背景技術】
[0002] 隨著電網建設的快速發展，電壓等級的逐步提高，多回路、特高壓輸電線路建設 越來越多，伴隨的桿塔荷載也越來越大，桿塔構件型式也正向多元化邁進，單角鋼(含大角 鋼）已不能滿足荷載要求。對于山區線路的大負荷鐵塔，采用四組合角鋼塔是最佳選擇。
[0003] 現有技術中常規四組合角鋼鐵塔采用座板式，在變坡節點下方焊接鋼板(專業術 語稱為"下靴板"，下均按此簡稱）與四角鋼構件通過填板和螺栓直接連接，此方式變坡節點 剛度相對較弱，同時四組合角鋼構件在每個節間均需設置與靴板相同厚度的填板進行構件 連接，塔重偏重，增加焊接工作量，加工和施工不便。在許多關鍵節點構造型式設計時均需 充分考慮填板帶來的諸多影響。常規四組合角鋼變坡處由四組合角鋼與靴板通過填板和螺 栓連接，同時變坡節點下部所有鐵塔主材構件需設置與靴梁相同厚度的填板。常規四組合 角鋼鐵塔變坡節點型式主要有以下幾方面缺點： (1) 為了連接四組合角鋼，下部主材各節間均需設置與變坡節點處靴板相同厚度的填 板，導致鐵塔重量偏重，焊接工作量大，加工和施工不便； (2) 為了滿足常規四組合角鋼構件間連接的要求(構件間通過填板連接，存在填板厚度 大小的縫隙)，四組合角鋼與變坡節點靴板直接相連導致應力和剛度突變的節點處無加強 措施，其剛度相對較弱。
[0004] (3)變坡節點處因三維空間坡度變化存在一定程度的應力和剛度突變，目前常用 的此類變坡節點下靴板直接與四角鋼主材相連，變坡節點以下無加強措施，剛度相對較弱， 變坡點安全性能儲備相對較低。
[0005] 伴隨線路走廊日益狹窄，山區走線越來越多，桿塔所處的地形條件也越來越惡劣， 線路施工材料運輸能力限制給大規格鐵塔構件運輸也提出了新的挑戰，在輸電線路設計中 成為一個亟待解決的難題。
【發明內容】
[0006] 針對現目前四組合角鋼鐵塔變坡節點型式存在的問題和不足，提供一種用于輸電 鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，具體技術方案如下： 一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，包括上靴板9、底座板4和下靴 板11，設置有內包角鋼17、無填板四組合角鋼18,所述無填板四組合角鋼18的端部與下靴 板11的端部對齊設置，所述無填板四組合角鋼18、下靴板11的外部設置內包角鋼17,所述 內包角鋼17上段與下靴板11連接，所述內包角鋼17下段與無填板四組合角鋼18連接，所 述無填板四組合角鋼18兩兩直接對接設置。
[0007] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述內無填板四組合角鋼18采用連接部件7直接拼接在一起。
[0008] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述內包角鋼17的安裝方向與下部無填板四組合角鋼18方向一致。
[0009] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述下靴板11連接在變坡底座板4上，所述內包角鋼17設置在變坡底座板4下方。
[0010] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述內包角鋼17緊貼下靴板11和無填板四組合角鋼18。
[0011] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述下靴板11厚度與無填板四組合角鋼18的厚度相同。
[0012] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，其 特征在于：所述內包角鋼17上段采用連接部件與下靴板11連接。
[0013] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述連接部件7為螺栓。
[0014] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述內包角鋼17下段采用連接部件7與無填板四組合角鋼18連接。
[0015] 作為可選方式，上述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點，所 述內包角鋼17長度大于或者等于被連接的無填板四組合角鋼18的寬度。
[0016] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是： 本發明通過內包角鋼將四組合角鋼構件與靴板直接進行拼接，四個內包角鋼的設置大 大增加了變坡節點的剛度。且此類節點的優勢還在于與其連接的四組合角鋼構件直接通過 螺栓背靠背連接，勿需在四角鋼各個節間設置與靴板相同厚度的填板，在提高節點剛度和 安全性能的同時，有效降低了整塔重量，減少了焊接工作，加工便利、施工方便，具有明顯的 優勢。
【附圖說明】
[0017] 本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中： 圖1為輸電鐵塔變坡節點位置示意圖正面圖； 圖2為輸電鐵塔變坡節點位置示意圖側面圖； 圖3為現有常規四組合角鋼變坡節點連接結構示意圖； 圖4為圖3中1-1的截面圖； 圖5為圖3中2-2的截面圖； 圖6為圖3中3-3的截面圖； 圖7為圖3中4-4的截面圖； 圖8為本發明中無填板四組合角鋼變坡節點連接結構圖示； 圖9為圖8中1-1的截面圖； 圖10為圖8中2-2的截面圖； 圖11為圖8中3-3的截面圖； 圖12為圖8中4-4的截面圖； 圖13為圖8中5-5的截面圖； 圖14為圖8中6-6的截面圖； 圖15為無填板四組合角鋼變坡節點有限元實體仿真模型； 圖16為無填板四組合角鋼變坡節點上靴板有限元實體仿真模型； 圖17為無填板四組合角鋼變坡節點下靴板有限元實體仿真模型； 圖18為無填板四組合角鋼變坡節點底座板有限元實體仿真模型； 圖19為無填板四組合角鋼變坡節點內包角鋼有限元實體仿真模型； 圖20為無填板四組合角鋼變坡節點無填板四組合角鋼有限元實體仿真模型。
[0018] 圖21為無填板四組合角鋼變坡節點連接螺栓有限元實體仿真模型； 附圖標記：1為鐵塔變坡節點、2為變坡以上段、3為變坡以下段、4為底座板、5為靴板、 6為常規四組合角鋼、7為連接部件、8為十字填板、9為上靴板、10為變坡上部角鋼、11為下 靴板、12為填板一、13為填板二、14為填板三、15為焊接處、16為連接常規四組合角鋼和填 板的螺栓、17為內包角鋼、18為無填板四組合角鋼、19為一號內包角鋼、20為二號內包角 鋼、21為三號內包角鋼、22為四號內包角鋼、23為一號角鋼、24為二號角鋼、25為三號角鋼、 26為四號角鋼、27為上部主材重心線、28為第一倒角、29為第二倒角、30為第三倒角、31為 連接部件、32角鋼的外側面、33為角鋼的內側面、34為下靴板的外側面、35為內包角鋼的截 面外側邊、36為內包角鋼的截面內側邊。
【具體實施方式】
[0019] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0020] 調研目前四組合角鋼的生產和施工情況，發現四組合角鋼鐵塔的填板數量多是鐵 塔較重、焊接量較大、加工和施工不便的主要原因，在許多關鍵節點構造型式設計時均需充 分考慮填板帶來的諸多影響。針對以往型式的不足，本發明采用四組合角鋼直接接觸連接， 變坡處采用內包鋼的加強節點剛度，很大程度上提高節點安全性能，更重要的是取消常規 四組合角鋼主材構件填板，有效降低了變坡節點和整塔重量，減少了焊接工作，加工便利， 施工方便，且節點布置型式簡單，變坡處過渡自然。
[0021] 輸電鐵塔塔身如圖1、圖2所示，鐵塔變坡節點1連接鐵塔塔身主材變坡以上段2、 鐵塔塔身主材變坡以下段3,所述變坡節點1上部為鐵塔變坡以上段2塔身主材，所述變坡 節點1下部為鐵塔變坡以下段3塔身主材。所述變坡節點1處設置有連接部件，即底座板 4。所述底座板4上部焊接上靴板9,所述底座下部4焊接下靴板11。鐵塔塔身主材變坡以 上段2直接與上靴板9連接，如通過焊接連接。鐵塔塔身主材變坡以下段3與下靴板11連 接。
[0022] 如圖3所示，現有常規四組合角鋼變坡節點連接結構，通常變坡以上采用雙組合 角鋼，即變坡上部角鋼10,（十字型截面對角布置，如圖4所示）與變坡以下帶填板8的常規 四組合角鋼6過渡，在變坡上下角鋼的中間設置一底座板4和上下靴板，通過上靴板9-底 座板4-下靴板11的順序傳遞構件的內力，如圖5所示。為滿足下部常規四組合角鋼6連 接的需要，此種方式四肢構件須設置大量十字填板8 (如下圖6、圖7所示)，所述十字填板8 由填板一 12、填板二13、填板三14在焊接處15焊接成十字形。所述十字填板8被位于常 規四組合角鋼6的內部，通過螺栓16共同固定連接常規四組合角鋼。十字填板8的設置增 加了鐵塔節點和整體重量較重，在許多關鍵節點構造型式設計時均需充分考慮其帶來的諸 多影響，同時增加了焊接工作量，加工和施工均不便。
[0023] 另變坡節點處因三維空間坡度變化存在一定程度的應力和剛度突變，目前常用的 此類變坡節點靴板直接與四角鋼主材相連，變坡節點以下無加強措施，剛度相對較弱，變坡 點安全性能儲備相對較低。
[0024] 現提出一種新的連接方式，如圖8所示，無填板四組合角鋼截面的變坡節點結構， 該輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節點1，變坡節點1在變坡處設置底座板4,所述 底座板4上部焊接上靴板9,所述底座下部4焊接下靴板11。變坡以上采用變坡上部角鋼 10將塔身上部連接在上靴板9上，如圖9所示。
[0025] 如圖10、圖11所示，本結構設置有無填板四組合角鋼18、內包角鋼17,所述無填板 四組合角鋼18的端部與下靴板11的端部對齊設置，對接設置。所述內包角鋼17設置在變 坡底座板4下方，緊貼包圍在所述無填板四組合角鋼18、下靴板11的外部。如圖12所示， 所述內包角鋼17上段通過連接部件7,例如螺栓與下靴板11連接。如圖13所示，所述內包 角鋼17下段通過螺栓7與無填板四組合角鋼18連接。所述內包角鋼17的安裝方向與下 部無填板四組合角鋼18方向一致。所述內包角鋼17緊貼下靴板11和無填板四組合角鋼 18。
[0026] 如圖14所示，所述無填板四組合角鋼18為一號角鋼23、二號角鋼24、三號角鋼 25、四號角鋼26。所述一號角鋼23