一种跨越钢管塔相贯节点的制作方法

1.本发明涉及一种跨越钢管塔相贯节点，属于架空塔架技术领域。


背景技术：

2.随着国民经济的迅猛发展，电力需求日益增加，电力基础设施建设明显加快，超高压输电线路的建设也进入了高速发展阶段。能源分布的不平衡决定了电源分布的不均衡，由能源产地向经济发达地区输送电能已成为一条重要的能源输送途径，我国幅员辽阔、河网密布，长江、黄河等大江大河成为了输电线路工程的天然屏障，全国各地涌现了许许多多的大跨越工程，而大跨越工程中跨越塔的结构设计是整个工程的关键项目之一。经过几十年的跨越塔设计经验的积累和发展，已经从起初的钢筋混凝土烟囱塔单一形式，逐一形成了钢筋混凝土、组合角钢、焊接钢板和钢管结构等多种结构型式。
3.钢管塔具有结构形式简单，整体刚度大，承载力性能好的优点，适合在荷载较大的铁塔中运用。在大荷载铁塔中推广运用钢管塔可有效降低塔重，减小杆塔根开，压缩线路走廊，减少拆迁和植被破坏，因此目前跨越塔的主要结构形式首选钢管塔结构。对于大跨越钢管塔结构，其节点必须满足传力明确可靠，制作安装方便快捷。
4.大跨越钢管塔由于结构的复杂性，不可避免地会经常出现多钢管构件交汇的节点，常规处理一般为相贯焊接方式。然而由于大跨越输电塔钢管规格较大，按照常规节点处理的方式会造成各种构件相贯或相交，甚至出现两侧斜撑构件相互重叠的现象，使得内力传递路径复杂，应力集中严重，同时角点处加工非常困难，很难保证焊接质量。焊接球节点可与多个方向的杆件连接，已被普遍应用于空间结构。球节点具有对称、传力均匀，结构基本具有各向同性的特点，使其可与任意方向的构件相连接，并且完全可以做到各构件轴线均通过球心，并能通过调整钢球直径来避免钢管重叠，使各受力杆件通过球体进行力的传递。但是焊接钢球节点的焊接工作量大，焊后节点局部残余应力分布很不均匀，不利于节点疲劳受力，且对厂家的加工工艺和加工精度要求非常高。基于上述钢管塔焊接节点存在的不足，迫切需要提出一种新型节点形式，提高节点刚度和强度，解决节点核心区焊接残余应力分布不均匀的问题，提高跨越塔结构体系的安全性和可靠性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种跨越钢管塔相贯节点。
6.为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：一种超高跨越钢管塔相贯节点，包括节点核心，所述节点核心上固定安装有支管，支管包括塔身主管连接管、横担主管连接管、塔身水平材连接管、塔身斜材连接管和横隔面斜材连接管；所述塔身主管连接管包括开口方向相反的塔身主管连接a管和塔身主管连接b管；所述横担主管连接管垂直于塔身主管连接管，用于与塔身两侧安装的横担杆连接；
所述塔身水平材连接管包括塔身水平材连接a管与塔身水平材连接b管，塔身水平材连接a管与横担主管连接管处于同一直线上但方向相反，且塔身水平材连接a管、塔身主管连接管与横担主管连接管共平面，所述塔身水平材连接b管与改平面垂直；所述塔身斜材连接管包括塔身斜材连接a管、塔身斜材连接b管、塔身斜材连接c管和塔身斜材连接d管，分别设置在相邻的塔身主管连接管和塔身水平材连接管所在平面上；所述横隔面斜材连接管设置在塔身水平材连接a管与塔身水平材连接b管所在平面上。
7.进一步的，所述支管上安装有接头法兰，用于连接钢管塔上对应方位的支杆。
8.进一步的，所述支管与接头法兰之间采用t接焊缝连接。
9.进一步的，所述接头法兰和支杆之间还设置有加劲板，加劲板与支管之间以及加劲板与接头法兰之间均采用t接焊缝连接。
10.进一步的，所述接头法兰上还设置有接头螺栓，用于与塔身对应方位的支杆端头法兰连接。
11.进一步的，所述支管内壁与支管的中心轴线有夹角。
12.进一步的，所述夹角为4
°
~6
°
。
13.进一步的，所述节点核心与支管均采用整体浇注一体成型的方式固定连接。
14.进一步的，所述节点核心为实心或空心。
15.进一步的，所述节点选用焊接铸钢材料。
16.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：（1）在节点核心上设置能与各个方位支杆连接的支管，并采用整体浇注一体成型的方式，节点构造、应力分布合理，节点形式灵活，避免相贯线切割；（2）在支管口处设置接头法兰以及结头法兰上设置接头螺栓，并采用t接焊缝连接，方便对应方位的支杆与支管的固定连接；（3）在接头法兰和支管处采用t接焊缝固定安装加劲板，提高节点刚度和强度，解决节点核心区焊接残余应力分布不均匀的问题，提高跨越塔结构体系的安全性和可靠性。
附图说明
17.图1是超高跨越钢管塔相贯节点位置示意图；图2是图1中x处相贯节点三维实体图；图3是图1中y处铸钢节点正视图；图4是图1中y处铸钢节点侧视图；图5是图1中y处铸钢节点俯视图。
18.图中：节点核心1；塔身主管连接a管21；塔身主管连接b管22；横担主管连接管3；塔身水平材连接a管41；塔身水平材连接b管42；塔身斜材连接a管51；塔身斜材连接b管52；塔身斜材连接c管53；塔身斜材连接d管54；横隔面斜材连接管6；接头法兰7；接头螺栓8；加劲板9。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明
的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
ꢀ“
底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.如图1所示，跨越钢管塔相贯节点主要设置在塔身和塔身两侧的横担塔架间，用作各个支杆的连接。
23.如图2所示，一种跨越钢管塔相贯节点，包括节点核心1，所述节点核心1上固定安装有支管，支管包括塔身主管连接管、横担主管连接管3、塔身水平材连接管、塔身斜材连接管和横隔面斜材连接管6，节点核心1根据需要可设计成空心或实心。其中，塔身主管连接管包括开口方向相反的塔身主管连接a管21和塔身主管连接b管22；横担主管连接管3垂直于塔身主管连接管，用于与塔身两侧安装的横担杆连接；塔身水平材连接管包括塔身水平材连接a管41与塔身水平材连接b管42，塔身水平材连接a管41与横担主管连接管3处于同一直线上但方向相反，且塔身水平材连接a管41、塔身主管连接管与横担主管连接管3共平面，所述塔身水平材连接b管42与改平面垂直；塔身斜材连接管包括塔身斜材连接a管51、塔身斜材连接b管52、塔身斜材连接c管53和塔身斜材连接d管54，分别设置在相邻的塔身主管连接管和塔身水平材连接管所在平面上；横隔面斜材连接管6设置在塔身水平材连接a管41与塔身水平材连接b管42所在平面上。
24.如图3
‑
图5所示，各个支管的内壁与支管的中心轴线开有一定的夹角，从内向外支管内径逐渐增大，优选的，本发明所设置的夹角为4
°
~6
°
，此时既方便支杆安装在支管内，又能使支杆牢固的安装在支管内，在高空作业安装时，有效避免施工难度大、工期长等缺陷。
25.为了增强整个节点的强度，本发明节点选用焊接铸钢材料，节点核心1与各个支管均采用整体浇注一体成型的方式固定连接，解决多杆汇交、受力复杂、应力集中等技术难题，同时便于工厂制作。
26.如图3
‑
图5所示，支管口连接有接头法兰7，并设置接头螺栓8，通过接头法兰7和结头螺栓与塔身对应方位的支杆端头法兰连接，同时为了进一步增强节点的强度，本发明采用了一下两种方式：（1）支管与接头法兰7之间采用t接焊缝连接；（2）接头法兰7和支杆之间还设置有加劲板9，且加劲板9与支管之间以及加劲板9与接头法兰7之间均采用t接焊缝连接。通过以上两种方式，避免相贯线切割和复杂的焊接工艺，消除重叠焊缝产生的局部残余应力；节点构造、应力分布合理，结构强度和刚度较好。
27.本发明还提供了上述跨越钢管塔相贯节点的制作方法，具体步骤如下：采用制作完成铸钢节点，并制作接头法兰7、法兰加劲板9和接头螺栓8。
28.采用焊接的方式将接头法兰7安装在节点对应支管上，焊缝为t型，并进行t接焊缝质量检测。
29.采用焊接的方式将加劲板9安装在节点对应支管和接头法兰7之间，焊缝为t型，并进行t接焊缝质量检测。
30.进行节点与塔身对应杆件的试组装工作，完成后将节点运至施工现场后，采用全座地双平臂抱杆进行节点的起吊安装，安装工作在高空中进行。现场采用扭矩扳手完成各支管接头法兰7与塔身对应方位杆件接头法兰7的螺栓安装，并将接头螺栓8紧固至特定的扭矩值。
31.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。