一种输电杆塔的高强铝合金卷边加劲型材连接结构的制作方法

1.本发明涉及桁架结构体系技术领域，具体涉及一种输电杆塔的高强铝合金卷边加劲型材连接结构。


背景技术：

2.城市化建设的推进使得输电线路的路径从郊区逐渐向山地偏远地区迁移。目前输电杆塔普遍采用热轧角钢搭建，单件重量较重。在一些偏远山区，交通运输不便，钢构件依然需要靠人力运输，并且大型施工机械无法进入场地，增加了施工安装的成本和安全隐患。同时，对于一些重工业区和沿海城市，大气环境腐蚀较强，为了避免钢构件锈蚀，通常需要采用镀锌防腐工艺，既增加了成本，还对环境造成极大的污染，并且镀锌保护层有效性有限，仍需要定期检查和涂刷防锈漆。此外，热轧角钢抗扭惯性矩低，易发生弯扭失稳，当应用于荷载较大的输电杆塔时，通常需要将角钢通过填板连接成双肢或者四肢十字形截面，增加了材料用量和输电塔自重。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自重较轻且耐腐蚀、可循环利用的输电杆塔的高强铝合金卷边加劲型材连接结构。
4.本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种输电杆塔的高强铝合金卷边加劲型材连接结构，包括输电杆塔本体，所述输电杆塔本体包括塔身及设置在该塔身上的横担，所述塔身由塔身主材和塔身斜材连接而成，所述横担由横担主材和横担斜材连接而成，所述塔身主材采用高强铝合金卷边加劲的十字形型材或卷边加劲的角形型材，所述塔身斜材、横担主材及横担斜材均采用高强铝合金卷边加劲的角形型材；相邻两塔身主材之间、相邻两横担主材之间均采用双面连接结构，相邻两塔身斜材之间采用单面连接结构，所述塔身斜材、横担主材及横担斜材与塔身主材的连接处采用节点板单边连接结构，即采用高强铝合金节点板和螺栓进行连接。
5.进一步地，所述角形型材包括角形翼缘板及一体式设置在该角形翼缘板外侧边上的卷边加劲肋，所述十字形型材包括十字形翼缘板及一体式设置在该十字形翼缘板外侧边上的卷边加劲肋。
6.进一步地，所述卷边加劲肋的卷边高度(c)与角形翼缘板或十字形翼缘板的翼缘宽度(b)比值为式中k
′
为对应翼缘板的屈曲系数，t
p
及ts分别为对应翼缘板的厚度及卷边加劲肋的厚度，且所述卷边加劲肋的厚度满足t
p
≤ts≤c。
7.进一步地，所述单面连接结构为通过螺栓单面包覆设置在角形翼缘板外侧或对称设置在十字形翼缘板外侧的外包角铝。
8.进一步地，所述双面连接结构包括设置在角形翼缘板内侧或对称设置在十字形翼缘板内侧的内包角铝，及贴附设置在角形翼缘板外侧或对称设置在十字形翼缘板外侧的外
贴高强铝合金板，内包角铝、外贴高强铝合金板与对应的角形翼缘板或十字形翼缘板之间通过螺栓进行固定连接。
9.本发明的有益技术效果在于：本发明增强了外伸翼缘的稳定性，提高了截面屈曲承载力，放松了宽厚比限值；卷边加劲肋厚度可大于翼缘，提高了约束刚度和卷边加劲肋自身稳定性；十字形型材和角形型材均通过挤压工艺一次性成型，残余应力低，平直度高，且无需填板组成十字形等截面，节约材料；截面形式简单，节点连接方便；自重轻、耐腐蚀、无需镀锌、可循环利用，全寿命周期综合经济效益高。
附图说明
10.图1为本发明的整体结构示意图；
11.图2为本发明所述角形型材的结构示意图；
12.图3为本发明所述十字形型材的结构示意图；
13.图4为本发明所述单面连接结构的连接示意图；
14.图5为本发明所述双面连接结构的连接示意图；
15.图6为本发明所述节点板单边连接结构的连接示意图。
具体实施方式
16.为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
17.在本发明的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等术语所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，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
18.如图1-6所示，本发明所述的一种输电杆塔的高强铝合金卷边加劲型材连接结构，包括输电杆塔本体，所述输电杆塔本体包括塔身及设置在该塔身上的横担，所述塔身由塔身主材1和塔身斜材2连接而成，所述横担由横担主材3和横担斜材4连接而成，所述塔身主材1采用高强铝合金卷边加劲的十字形型材5，所述塔身斜材2、横担主材3及横担斜材4均采用高强铝合金卷边加劲的角形型材6；相邻两塔身主材1之间、相邻两横担主材3之间均采用双面连接结构7，相邻两塔身斜材2之间采用单面连接结构8，所述塔身斜材2、横担主材3及横担斜材4与塔身主材1的连接处采用节点板单边连接结构9，即采用高强铝合金节点板91和螺栓进行连接。
19.参照图2-3所示，所述角形型材6包括角形翼缘板61及一体式设置在该角形翼缘板61外侧边上的卷边加劲肋10，所述十字形型材5包括十字形翼缘板51及一体式设置在该十字形翼缘板51外侧边上的卷边加劲肋10。角形翼缘板61与对应的卷边加劲肋10，十字形翼缘板51与对应的卷边加劲肋10均采用高强度铝合金通过模具一次性挤压成型，残余应力低，平直度高；此外，卷边加劲肋10不仅提高了外伸翼缘板的稳定性，而且自身的稳定性也得到增强，从而提高了铝合金构件的承载力，并且构造简单，节点连接方便。所述卷边加劲
肋10的卷边高度c与角形翼缘板或十字形翼缘板的翼缘宽度b比值为式中k
′
为对应翼缘板的屈曲系数，t
p
及ts分别为对应翼缘板的厚度及卷边加劲肋的厚度，且所述卷边加劲肋10的厚度满足t
p
≤ts≤c，卷边加劲肋10厚度可大于翼缘厚度，不仅提高了卷边加劲肋对外伸翼缘的约束，而且提升了卷边加劲肋自身的稳定性，保证卷边加劲肋自身不先于翼缘发生失稳，从而增强了铝合金构件的整体受压承载力。
20.参照图4-5所示，所述单面连接结构8为通过螺栓单面包覆设置在角形翼缘板61外侧或对称设置在十字形翼缘板51外侧的外包角铝81。所述双面连接结构7包括设置在角形翼缘板61内侧或对称设置在十字形翼缘板51内侧的内包角铝71，及贴附设置在角形翼缘板61外侧或对称设置在十字形翼缘板51外侧的外贴高强铝合金板72，内包角铝71、外贴高强铝合金板72与对应的角形翼缘板61或十字形翼缘板51之间通过螺栓进行固定连接。本发明内各构件之间均通过螺栓连接，螺栓的连接端距为1.5倍～3倍螺栓直径。
21.相比于普通钢材，铝合金自重仅为钢材的1/3，这使得铝合金构件便于运输和安装。对于地处山区的输电线路工程，采用铝合金构件能极大的减少劳动力成本。同时，铝合金在空气中氧化能形成致密的保护层，具有优异的耐腐蚀性，能够适用于污染较重的腐蚀性环境，并减少后期维护的成本，甚至做到免维护，并且铝合金的回收性利用率极高，绿色环保，能够带来较高的综合经济效益。此外，铝合金加工时的熔点远低于钢材，可以通过挤压工艺生产出各种截面的构件，无需采用填板进行组合拼接，节约了材料。
22.当前建筑工程中采用的6系、7系高强铝合金，其屈服强度可达240mpa～530mpa，但其铝合金的弹性模量仅为钢材的1/3，使得铝合金构件的稳定问题较钢材更为突出。弹性模量的降低会使得组成截面的板件对局部屈曲更加敏感，同时也削弱了构件整体稳定承载力，增大了结构在荷载作用下的变形。为克服铝合金弹性模量较钢材低的特性，增强铝合金构件截面外伸板件的稳定性，提高板件的宽厚比限值，本发明采用卷边加劲肋来约束外伸翼缘自由边的位移，从而提高板件抵抗局部屈曲的能力。同时，挤压工艺允许卷边加劲肋厚度大于翼缘，增强了卷边加劲肋自身的稳定性。此外，卷边加劲型材截面构造形式简单，便于构件之间通过螺栓连接。
23.本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。