длинномерная несущая конструкция типа стойки опоры линии электропередачи

Формула изобретения

Длинномерная несущая конструкция типа стойки линии электропередачи, включающая боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из секционно соединенных друг с другом гнутых металлических листов, составляющих ее треугольное поперечное сечение, отличающаяся тем, что 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, при этом ребра жесткости расположены симметрично с разных сторон решетчатой боковой грани на одной с ней плоскости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности, к длинномерным несущим конструкциям типа стойки опоры линии электропередачи низкого класса напряжения.

Известна длинномерная столбчатая несущая конструкция трехгранной стойки опоры многоцелевого назначения, выполненная из составных частей, включающих полое основание треугольного сечения, входящий в него полый ствол меньшего сечения и соединительный элемент, скрепляющий ствол с основанием и поддерживающий этот ствол, а наружные поверхности главных частей выполнены из гнутого листового материала.

Описание конструкции приведено в патенте Англии N 92430, заявленного 12.09.1958 г. МКИ E 04 H 12/08, E 04 C 3/32, НКИ 20/H1/С:Г:Н, патентовладелец "А. Е. Ламп Лайтинг Компани Лимитед", с названием "Усовершенствование осветительных и иных столбов". Указанная длинномерная конструкция стойки пригодна для использования в качестве опоры ЛЭП низкого напряжения, однако она сложна в конструктивном исполнении элементов смежных граней основания стойки и соединительной части, поддерживающей ствол, что затрудняет ее монтаж, а вставленный в основание ствол имеет недостаточную механическую прочность в режиме "обрыв крайней фазы".

Известна также длинномерная несущая строительная конструкция типа стойки опоры ЛЭП, включающая выполнение из тонких криволинейных листов вогнутые боковые грани ствола опоры, составляющие постоянное по все высоте ствола сечение равностороннего треугольника и вогнутые боковые грани элементов жесткости в виде поясов несущей конструкции опоры, также образующие в сечении равносторонние треугольники, жестко соединенные с вершинами треугольника ствола опоры.

Эта конструкция описана в а.с. СССР на изобретение N 483504, МКИ E 04 C 3/07, E 04 H 12/00, опубликованного 05.09.1975 г. в БИ N 33, заявитель СЗО института "Энергосетьпроект", автор Зевин А.А. под названием "Длинномерная несущая строительная конструкция типа стойки опоры ЛЭП". Эта конструкция стойки принята в качестве прототипа к данному изобретению.

Такая конструкция стойки из тонкостенного листа с малой площадью основания и одинаковым сечением по всей высоте опоры имеет недостаточную механическую прочность от крутящего и изгибающего моментов, что вызывает необходимость усиления конструкции, а также дополнительных монтажных операций при соединении листовых полос элементов жесткости поясов, что усложняет сборку опоры и увеличивает время ее монтажа.

Целью изобретения является повышение устойчивости несущей конструкции стойки опоры в нормальном и аварийном режимах за счет усиления ее механической прочности при одновременном управлении ее монтажа.

Техническое решение указанной задачи достигается тем, что длинномерная несущая конструкция стойки опоры треугольного сечения из листового материала выполнена в виде усеченной пирамиды с двумя смежными боковыми гранями, образованными конгруэнтными (равновелики) плоскостями V-образного гнутого сплошного листового полотна в форме трапеций, и с одной боковой гранью в форме равнобокой трапеции с поверхностью, образованной элементами обрешетки, например, раскосов, и размещенных по всей ее плоскости и прикрепленных снаружи к двум плоскостям, образованным конструктивно концевыми загибами этого же листового полотна как дополнительные элементы жесткости несущей конструкции в форме параллелограммов, симметрично расположенных с разных сторон решетчатой боковой грани по одной с ней плоскости и примыкающих под тупым углом к плоскостям двух смежных граней пирамиды, при этом пояса несущей конструкции стойки образованы изгибами листового полотна по фигурному крою в виде трех боковых ребер усеченной пирамиды и по крайней мере одно из боковых ребер размещено перпендикулярно плоскостям ее верхнего и нижнего оснований, выполненных в форме равнобедренных треугольников.

По сравнению с выявленными аналогами выше указанные отличительные признаки являются новыми и в совокупности достаточными для достижения поставленной задачи, а существенными признаками, влияющими на повышение механической прочности несущей конструкции являются:

пирамидальная форма выполнения конструкции стойки с наклонными боковыми гранями и большей площадью основания;

геометрические формы плоскостей боковых граней и ребер жесткости, образованных из одного сплошного гнутого по фигурному краю металлического листа (полотна);

наличие взаимосвязи элементов решетки с пространственным расположением элементов стойки для создания монолитной устойчивой несущей длинномерной конструкции, ускоряющей ее монтаж в проектное положение.

На фиг. 1 изображена длинномерная несущая конструкция типа стойки опоры, общий вид; на фиг. 2 стойка опоры, вид сзади; на фиг. 3 сечение стойки опоры, вид сверху.

Длинномерная несущая 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 так же 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.

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. Для конструкций с сечением стойки в виде равнобедренного треугольника оптимальный угол при его вершине определяют расчетным путем, величина которого между смежными боковыми гранями определяется по выражению:



где

угол между смежными боковыми гранями несущей конструкции;

h отношение изгибающих моментов M_x, M_y, действующих на стойку в направлении перпендикулярных осей X и Y;

K₁ и K₂ коэффициенты, зависящие от соотношения площадей сечений ребер жесткости F_р и боковых граней F_гр длинномерной конструкции и определяемые по выражениям



причем угол является оптимальным, если напряжения по осям X и Y равны.

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, листовых полос на месте монтажа скрепляют между собой изнутри болтовыми фланцевыми соединениями или сваркой.

Несущая конструкция из сплошного металлического листа пирамидальной формы имеет небольшую металлоемкость и эстетичный внешний вид.

Длинномерная несущая конструкция для стойки опоры ЛЭП успешно выдержала механические испытания, проведенные фирмой ОРГРЭС, и применяется в энергосистемах Татэнерго и Кузбасэнерго.