ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2003 года по МПК E04H12/10 

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорным конструкциям в виде пространственной фермы для линии электропередачи высокого напряжения (ЛЭП).

У наиболее часто применяющихся и более надежных свободностоящих опорах (без оттяжек) усилия в поясах стоек определяются, в основном, изгибающими моментами от нагрузок, которые в нормальных режимах направлены перпендикулярно оси высоковольтной линии, а в аварийных - вдоль оси высоковольтной линии. Так как изгибающие моменты в верхних сечениях меньше, а в нижних больше, секции выполняют с наклонными поясами, чтобы по возможности сблизить усилия в поясах верхних и нижних панелей каждой секции. При равенстве этих усилий можно полностью использовать прочность материала поясов по всей высоте секции, что минимизирует затраты стали на пояса. Однако большой наклон поясов приводит к расширению стоек опор в нижней части, увеличению массы решетки и необходимости установки опор на три или четыре фундамента.

Для уменьшения площади, занимаемой опорной конструкций для ЛЭП, числа фундаментов и массы решетки в настоящее время применяются узкобазые опоры, крепящиеся к одному фундаменту. При выполнении конструкции стоек этих опор аналогично конструкции широкобазых вследствие уменьшения ширины стойки возрастают усилия в поясах, а вследствие уменьшения наклона поясов усилия в поясах верхних и нижних панелей каждой секции существенно различаются. Поэтому прочность поясов, подобранных по максимальным усилиям (в нижних панелях), в остальных панелях секций полностью не используется. По этим причинам расход стали на пояса в узкобазых опорах существенно увеличивается.

Отмеченные недостатки узкобазых опор, выполненных по типу широкобазых, частично устраняются применением узкобазых многогранных стоек из гнутого листа со сплошным поперечным сечением в виде правильного многоугольника. Размеры поперечного сечения многогранной стойки с целью экономии материала обычно уменьшаются от максимального в нижней части до минимального в верхней, в соответствии с уменьшением изгибающих моментов. Подобные конструкции нашли применение в качестве типовых опор для ВЛ 110 и 220 кВ (см. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 425-426, а также Пособие по проектированию опор ВЛ и ОРУ подстанций напряжением выше 1 кВ. М.: Центральный институт типового проектирования, 1989, с. 58-59).

Недостатком опоры со стойкой сплошного многогранного сечения остается относительно большой расход материала. Так как при изгибе напряжения в волокнах, расположенных в районе нейтральной оси сечения, оказываются существенно ниже допускаемых, т.е. прочность материала в этих волокнах полностью не используется.

Известна длинномерная несущая конструкция типа стойки ЛЭП, включающая боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, составляющих ее треугольное поперечное сечение, при этом поверхности двух боковых граней и ребер жесткости каждой секции стойки выполнены из сплошной V-образной изогнутой фигурной листовой полосы с концевыми загибами, образующей тремя ребрами перегибов листа жесткие профили угловых поясов несущей конструкции, двумя расположенными между ними равновеликими плоскостями - смежные боковые грани в форме трапеций, двумя плоскими концевыми загибами листа - ребра жесткости в форме параллелограммов, наклонных под тупым углом к плоскостям смежных боковых граней и скрепленных друг с другом элементами решетки, образующими поверхность третьей боковой грани в форме равнобокой трапеции несущей конструкции, причем ребра жесткости расположены симметрично с разных сторон решетчатой боковой грани на одной с ней плоскости (RU патент 2083785, Е 04 Н 12/00, опубл. 10.07.1997).

Опорная конструкция по прототипу обладает высокой механической прочностью за счет выбора рациональной конфигурации поперечного сечения, переменного по всей длине бескаркасной пространственной фермы.

Однако приведенная в прототипе конструкция имеет различную механическую прочность по направлениям вдоль и поперек оси линии электропередачи (ЛЭП) в силу несимметричности профиля стойки опоры относительно оси, перпендикулярной направлению ЛЭП. Предложенная конструкция обладает большей механической прочностью к нагрузкам, направленных поперек оси ЛЭП (нагрузки рабочих режимов), и меньшей механической прочностью к нагрузкам, направленным вдоль оси ЛЭП (нагрузки аварийных режимов). При использовании в ЛЭП проводов большого сечения нагрузки аварийных режимов (при обрыве провода) могут превысить несущую способность стойки, что вызовет необходимость снижения рабочих тяжений в проводе за счет сокращения пролетов между соседними опорами по трассе ЛЭП, что, в свою очередь, приведет к необходимости установки при строительстве ЛЭП дополнительных опор и, соответственно, к увеличению стоимости сооружения ЛЭП.

В связи с этим целесообразно разработать способ увеличения механической прочности стойки опоры к воздействию изгибающих моментов, воздействующих на ферму в направлении вдоль оси ЛЭП.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по увеличению механической прочности пространственной фермы к восприятию изгибающих моментов без увеличения толщины металлического листа поясов и без расширения базы фермы за счет изменения профиля стойки.

Достигаемый при этом технический результат заключается в увеличении механической прочности опоры для нагрузок аварийных режимов, направленных вдоль оси ЛЭП, что позволяет при использовании на ЛЭП проводов большого сечения не увеличивать количество опор, необходимых для строительства ЛЭП, и снижает стоимость сооружения ЛЭП.

Указанный технический результат достигается тем, что опорная конструкция для линии электропередачи, включающая боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, составляющих ее треугольное поперечное сечение, поверхности двух боковых граней и ребер жесткости каждой секции стойки выполнены из сплошной V-образной изогнутой фигурной листовой полосы с концевыми загибами, образующей тремя ребрами перегибов листа жесткие профили угловых поясов несущей конструкции, двумя расположенными между ними равновеликими плоскостями - смежные боковые грани, двумя плоскими концевыми загибами листа - ребра жесткости, наклонных под тупым углом к плоскостям смежных боковых граней и скрепленных друг с другом элементами решетки, образующими поверхность третьей боковой грани, при этом ребра жесткости расположены симметрично с разных сторон решетчатой боковой грани на одной с ней плоскости, снабжена дополнительным ребром жесткости, направленным перпендикулярно поверхностям решетчатой боковой грани и ребрам жесткости и выполненным сплошным или в виде дистантно расположенных элементов на ребре перегиба смежных боковых граней с внешней стороны конструкции.

При выполнении дополнительного ребра, устанавливаемого в направлении линии электропередачи, сплошным основание треугольника или трапеции лежит в нижней части опорной конструкции.

Дистантно расположенные элементы могут быть выполнены в форме прямоугольников одинакового или различного размера или в форме трапеций одинакового или различного размера.

Эти отличительные признаки являются новыми по сравнению с известными аналогами и в совокупности необходимыми для достижения нового технического результата, заключающегося в создании облегченной быстромонтируемой опорной конструкции для линии электропередачи высокого напряжения, обладающей повышенной устойчивостью и механической прочностью в нормальном и аварийном режимах.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображена длинномерная опорная конструкция для линии электропередачи, общий вид со стороны дополнительного ребра жесткости;
на фиг.2 - опорная конструкция, вид сзади;
на фиг.3 - сечение опорной конструкции, вид сверху;
на фиг. 4 - первый пример исполнения опорной конструкции со сплошным дополнительным ребром жесткости в форме прямоугольника;
на фиг. 5 - второй пример исполнения опорной конструкции со сплошным дополнительным ребром жесткости в форме трапеции;
на фиг. 6 - третий пример исполнения опорной конструкции со сплошным дополнительным ребром жесткости в форме треугольника;
на фиг.7 - первый пример исполнения опорной конструкции с дополнительным ребром жесткости в виде отдельных планок в форме прямоугольников одинаковых размеров;
на фиг.8 - второй пример исполнения опорной конструкции с дополнительным ребром жесткости в виде отдельных планок в форме прямоугольников различных размеров;
на фиг.9 - третий пример исполнения опорной конструкции с дополнительным ребром жесткости в виде отдельных планок в форме трапеций одинаковых размеров.

Согласно изобретению опорная конструкция для ЛЭП включает боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, составляющих ее треугольное поперечное сечение. Поверхности двух боковых граней и ребер жесткости каждой секции стойки выполнены из сплошной V-образной изогнутой фигурной листовой полосы с концевыми загибами, образующей тремя ребрами перегибов листа жесткие профили угловых поясов несущей конструкции, двумя расположенными между ними равновеликими плоскостями - смежные боковые грани, двумя плоскими концевыми загибами листа - ребра жесткости, наклонных под тупым углом к плоскостям смежных боковых граней и скрепленных друг с другом элементами решетки, образующими поверхность третьей боковой грани. При этом ребра жесткости расположены симметрично с разных сторон решетчатой боковой грани на одной с ней плоскости. Для увеличения механической прочности опоры в направлении вдоль оси ЛЭП в конструкцию сечения опоры вводится дополнительное ребро жесткости, расположенное на оси ЛЭП. Дополнительное ребро жесткости направлено перпендикулярно поверхностям решетчатой боковой грани и ребрам жесткости и выполнено с внешней стороны конструкции сплошным по форме треугольника по всей высоте конструкции, или прямоугольника, или трапеции, или в виде дистантно расположенных элементов на ребре перегиба смежных боковых граней.

При выполнении дополнительного ребра, устанавливаемого в направлении линии электропередачи, сплошным основание треугольника или трапеции лежит в нижней части опорной конструкции. Дистантно расположенные элементы могут быть выполнены в форме прямоугольников одинакового или различного размера или в форме трапеций одинакового или различного размера.

Ниже приводятся примеры конкретного исполнения опорной конструкции для ЛЭП.

Длинномерная несущая опорная конструкция стойки опоры ЛЭП включает угловые пояса 1, смежные боковые грани 2, ребра жесткости 3, элементы решетки 4, фланцевое соединение стойки 5.

Все несущие элементы стойки выполнены из одного сплошного металлического полотна листового проката, V-образно изогнутого по раскрою на фигурные плоскости, образующие смежные боковые грани 2 и ребра жесткости 3 пустотелой бескаркасной пространственной формы в виде усеченной пирамиды (фиг.1). Смежные боковые грани 2 пирамиды конгруэнтны (равновелики) и симметрично примыкают друг к другу по общему ребру изгиба металлического листа, образующему одновременно боковое ребро пирамиды и угловой пояс 1 несущей конструкции.

Концы V-образно изогнутого сплошного листового полотна также симметрично загнуты в противоположные наружные стороны и образуют ребра жесткости 3, плоскости которых выполнены в форме параллелограммов, при этом углы изгибов металлического листа образуют боковые ребра пирамиды и угловые пояса 1 несущей конструкции. Плоскости смежных боковых граней 2 усеченной пирамиды выполнены в форме трапеций и примыкают под тупым углом к плоскостям ребер жесткости 3, скрепленных между собой элементами решетки 4, например раскосами, выполненными из уголкового профиля (фиг.2). Элементы решетки 4 расположены по одной плоскости с ребрами жесткости 3 и образуют вместе с противолежащими поясами 1 третью боковую грань 2 усеченной пирамиды и узлы жесткости несущей конструкции стойки. Плоскость третьей боковой грани 2 выполнена в форме равнобедренной трапеции, у которой все стороны, как и стороны плоскостей ребер жесткости 3, конгруэнтны, т.е. углы сонаправленных сторон равны.

Выбор угла α между боковыми гранями 2 выбирается в зависимости от отношения изгибающих моментов, действующих на опорную конструкцию в направлении перпендикулярных осей Х и У (фиг.3) с учетом коэффициентов, зависящих от соотношения площадей сечения ребер жесткости и боковых граней опорной конструкции.

Конгруэнтность фигурных плоскостей несущей конструкции способствует равномерному распределению нагрузок на элементы стойки плоскости боковых граней 2 усеченной пирамиды, и элементы решетки 4 третьей боковой грани образуют треугольные сечения пирамиды с меньшей площадью у вершины несущей конструкции и с большей площадью у ее основания.

Несущая конструкция с сечением в виде равнобедренного треугольника может быть выполнена с одним или двумя угловым поясами 1, установленными перпендикулярно к плоскостям верхнего и нижнего оснований усеченной пирамиды, что повышает устойчивость стойки опоры в направлении продольном оси линии электропередачи, а в поперечном к ней направлении устойчивость обеспечивается за счет плоскостей ребер жесткости 3. Наклонные боковые грани 2 из сплошного металлического листа и решетчатые элементы 4 с наклонными ребрами жесткости 3 усиливают механическую прочность несущей конструкции к изгибающим нагрузкам и осевому вращению в нормальном и аварийном режимах. Решетчатые элементы 4 облегчают монтаж стойки в проектное положение и обеспечивают удобство обслуживания электрической части опоры ЛЭП.

Для удобства транспортировки в удаленные участки трассы длинномерная конструкция опоры может быть выполнена составной из секций, образованных сплошными гнутыми листовыми полосами фигурного края, листовые полосы на месте монтажа скрепляют между собой изнутри болтовыми фланцевыми соединениями или сваркой.

Для увеличения механической прочности опоры в направлении вдоль оси ЛЭП в конструкцию сечения опоры вводится дополнительное ребро жесткости 6, располагаемое при монтаже опорной конструкции на оси ЛЭП. При этом ребро жесткости 6 может быть выполнено сплошным по всей высоте опоры (фиг.4, 5, 6), либо в виде отдельных планок (фиг.7, 8, 9), расположенных в разрезе сечения стойки опоры через определенные расстояния. Ребро жесткости 6 может выполняться в зависимости от величины нагрузок, воздействующих на конструкцию, в форме треугольника (фиг.6), прямоугольника (фиг.4) или трапеции (фиг.5). При этом для ребра, выполненного в виде треугольника, его основание лежит в нижней части опоры, а для ребра в форме трапеции в нижней части опоры лежит основание трапеции.

Ребро жесткости б может быть выполнено в виде дистантно расположенных отдельных планок 7 в форме прямоугольников одинаковых (фиг.7) или различных (фиг. 8) размеров. Ребро жесткости 6 может быть выполнено в виде отдельных планок 7 в форме трапеций различных размеров (фиг.9).

Дополнение опорной конструкции дополнительным ребром жесткости, направленным вдоль линии ЛЭП, позволяет увеличить механическую прочность опоры без расширения базы за счет исключения несимметричности профиля стойки относительно оси, перпендикулярной направлению ЛЭП.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его реализации не требуется специальной технологии, кроме той, что в настоящее время используется при изготовлении фермных конструкций.

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорным конструкциям в виде пространственной фермы для линии электропередачи высокого напряжения (ЛЭП). Технический результат: увеличение механической прочности опоры для нагрузок аварийных режимов, направленных вдоль оси ЛЭП, что позволяет при использовании на ЛЭП проводов большого сечения не увеличивать количество опор, необходимых для строительства ЛЭП, и снижение стоимости сооружения ЛЭП. Опорная конструкция для линии электропередачи включает боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, составляющих ее треугольное поперечное сечение. Поверхности двух боковых граней и ребер жесткости каждой секции стойки выполнены из сплошной V-образной изогнутой фигурной листовой полосы с концевыми загибами, образующей тремя ребрами перегибов листа жесткие профили угловых поясов несущей конструкции, двумя расположенными между ними равновеликими плоскостями - смежные боковые грани, двумя плоскими концевыми загибами листа - ребра жесткости, наклонных под тупым углом к плоскостям смежных боковых граней и скрепленных друг с другом элементами решетки, образующими поверхность третьей боковой грани, при этом ребра жесткости расположены симметрично с разных сторон решетчатой боковой грани на одной с ней плоскости. Опорная конструкция для линии электропередачи снабжена дополнительным ребром жесткости, направленным перпендикулярно поверхностям решетчатой боковой грани и ребрам жесткости и выполненным сплошным или в виде дистантно расположенных элементов на ребре перегиба смежных боковых граней с внешней стороны конструкции. 4 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Опорная конструкция для линии электропередачи, включающая боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, составляющих ее треугольное поперечное сечение, поверхности двух боковых граней и ребер жесткости каждой секции стойки выполнены из сплошной V-образной изогнутой фигурной листовой полосы с концевыми загибами, образующей тремя ребрами перегибов листа жесткие профили угловых поясов несущей конструкции, двумя расположенными между ними равновеликими плоскостями - смежные боковые грани, двумя плоскими концевыми загибами листа - ребра жесткости, наклонных под тупым углом к плоскостям смежных боковых граней и скрепленных друг с другом элементами решетки, образующими поверхность третьей боковой грани, при этом ребра жесткости расположены симметрично с разных сторон решетчатой боковой грани на одной с ней плоскости, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным ребром жесткости, направленным перпендикулярно поверхностям решетчатой боковой грани и ребрам жесткости и выполненным с внешней стороны конструкции сплошным по форме треугольника по всей высоте конструкции, или прямоугольника, или трапеции, или в виде дистантно расположенных элементов на ребре перегиба смежных боковых граней. 2. Опорная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что основание треугольника или трапеции лежит в нижней части опорной конструкции. 3. Опорная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что дистантно расположенные элементы выполнены в форме прямоугольников одинакового или различного размера. 4. Опорная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что дистантно расположенные элементы выполнены в форме трапеций одинакового или различного размера. 5. Опорная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительное ребро жесткости расположено в направлении линии электропередачи.