7與無填板四組合角鋼18連接。所述內(nèi)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(nèi)包角鋼17緊貼下靴板11和無填板四組合角鋼18。
[0051] 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、二號角鋼24、三號角鋼25、四號角鋼26的截面形狀為L 型或者直角型。所述L型的邊A的長度與邊B的長度相同，也可以不相同。所述L型的邊 A的厚度與邊B的厚度相同，也可以不相同。所述直角型的邊A的長度與邊B的長度相同， 也可以不相同。所述直角型的邊A的寬度與邊B的寬度相同，也可以不相同。所述一號角 鋼23、二號角鋼24、三號角鋼25、四號角鋼26可設(shè)置倒第一倒角28、第二倒角29、第三倒角 30,也可以不設(shè)置倒角。因此所述一號角鋼23、二號角鋼24、三號角鋼25、四號角鋼26的外 側(cè)面32兩兩接觸，拼接在一起形成十字形，直接采用螺栓進(jìn)行連接。
[0052] 所述無填板四組合角鋼18的十字形的邊的厚度與下靴板11厚度相當(dāng)或相同，保 證無填板四組合角鋼18的端部與下靴板11的端部對齊后，所述角鋼的內(nèi)側(cè)面33、下靴板 11的外側(cè)面34處于同一平面，以便于內(nèi)角包鋼17緊貼下靴板11的外側(cè)面34和無填板四 組合角鋼18角鋼內(nèi)側(cè)面33,通過連接部件7,例如螺栓，實現(xiàn)連接。
[0053] 如圖13所示，所述內(nèi)包角鋼為一號內(nèi)包角鋼19、二號內(nèi)包角鋼20、三號內(nèi)包角鋼 21、四號內(nèi)包角鋼22。所述一號內(nèi)包角鋼19、二號內(nèi)包角鋼20、三號內(nèi)包角鋼21、四號內(nèi)包 角鋼22的截面外側(cè)邊35為L型或者直角型，其與為無填板四組合角鋼拼合的十字形的外 側(cè)吻合緊貼。所述一號內(nèi)包角鋼19、二號內(nèi)包角鋼20、三號內(nèi)包角鋼21、四號內(nèi)包角鋼22 的截面外側(cè)邊35也可以為與其被包圍的形狀相吻合的其他形狀，如由鋼板組成的此相似 形狀。所述一號內(nèi)包角鋼19、二號內(nèi)包角鋼20、三號內(nèi)包角鋼21、四號內(nèi)包角鋼的截面內(nèi)側(cè) 邊36形狀可以根據(jù)需要來設(shè)定。所述內(nèi)包角鋼為等邊或不等邊。
[0054] 變坡節(jié)點內(nèi)包角鋼的截面規(guī)格和連接長度、螺栓規(guī)格和數(shù)量均需根據(jù)受力計算確 定，同時內(nèi)包角鋼長度不應(yīng)小于被連接的四組合角鋼的寬度，例如1. 5倍（即L彡1. 580角 鋼)，有效保證連接的可靠性。
[0055] 變坡節(jié)點下部連接的十字型四組合截面構(gòu)件不需設(shè)置其他構(gòu)件(如填板）直接采 用螺栓進(jìn)行連接。四組合角鋼構(gòu)件長度、寬度和厚度根據(jù)構(gòu)件的內(nèi)力大小計算確定同時滿 足構(gòu)造要求，保證構(gòu)件的安全性；連接螺栓亦需滿足計算和構(gòu)造要求，保證構(gòu)件間連接的可 靠性。
[0056] 變坡節(jié)點內(nèi)包鋼長度、寬度和厚度根據(jù)節(jié)點處的內(nèi)力大小和構(gòu)造要求無級匹配， 最大限度滿足受力和構(gòu)造要求。變坡節(jié)點下側(cè)四組合角鋼構(gòu)件采用無填板直接相連的型 式，即四個角鋼直接連接(或由其他構(gòu)件組成的十字型截面)。變坡節(jié)點下側(cè)四組合角鋼構(gòu) 件長度、寬度和厚度根據(jù)構(gòu)件的內(nèi)力大小和構(gòu)造要求無級匹配，最大限度滿足受力和構(gòu)造 要求。
[0057] 本發(fā)明采用的無填板四組合角鋼變坡節(jié)點型式，借助有限元仿真模擬分析軟件和 真型試驗設(shè)備，進(jìn)行方案比選，確定了最佳變坡節(jié)點型式。
[0058] 進(jìn)行大量的有限元仿真模擬分析計算，對比分析無填板四組合角鋼變坡節(jié)點的可 行方案，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定采用的最優(yōu)的方案。進(jìn)行確定方案的真型試驗驗證，進(jìn)行 無填板四組合角鋼變坡節(jié)點驗證和設(shè)計優(yōu)化。
[0059] 有限元分析主要考察此類無填板四組合角鋼變坡節(jié)點傳力的合理性、節(jié)點相關(guān)板 件及主要螺栓的受力性能。整個模型，在下端采用無填板的四組合角鋼主材底端施加約束 邊界條件，在上端施加荷載條件進(jìn)行節(jié)點受荷模擬加載，連接于節(jié)點的其它各桿件通過在 螺栓孔上均勻加載實現(xiàn)荷載傳遞。根據(jù)有限元分析，通過有限元模型計算結(jié)果（VON-MISE 應(yīng)力）考察節(jié)點的受力性能，節(jié)點各板件和螺栓受力情況如下，如圖15所示。
[0060] 如圖16、17所示，VON-MISE應(yīng)力圖分析結(jié)果可見，上下靴板在截面突變位置和螺 栓孔周邊的應(yīng)力相對集中外，其在與主材和斜材構(gòu)件連接部位的應(yīng)力稍大，其余部位應(yīng)力 相對較小。上下靴板的整體受力性能較好，上靴板有效地將變坡節(jié)點上主斜材的內(nèi)力傳遞 至底座板，相應(yīng)的下靴板也有效將底座板傳來的內(nèi)力傳遞給變坡下主材構(gòu)件。
[0061] 如圖18所示，通過有限元VON-MISE應(yīng)力圖分析結(jié)果可見，底座板在與上下靴板連 接區(qū)域處應(yīng)力較大，其余部位應(yīng)力相對較小，底座板有效地傳遞變坡節(jié)點上下構(gòu)件間的內(nèi) 力，受力整體受力性能較好，在變坡節(jié)點處有效起到了"承上啟下"的作用。
[0062] 如圖19、圖20所示，根據(jù)規(guī)范計算下部主材四組合角鋼（以Q420L160X14為例） 截面平均拉(壓）應(yīng)力和內(nèi)包連接角鋼（以Q420L180X16為例）拉(壓）應(yīng)力可得：受拉工況 下，主材無螺栓孔位置為220MPa，有螺栓孔位置為270MPa，外包連接角鋼凈截面平均應(yīng)力 為205MPa;受壓工況下，主材無螺栓孔位置為253MPa，有螺栓孔位置為303MPa，內(nèi)包連接角 鋼凈截面平均應(yīng)力為231MPa。通過有限元VON-MISE應(yīng)力圖分析結(jié)果可見，內(nèi)包角鋼最大應(yīng) 力位置主要位于下靴板與無填板四組合角鋼連接處，由于上下截面的斷開，需通過內(nèi)包角 鋼將下靴板上的內(nèi)力傳遞給無填板四組合角鋼，所以此內(nèi)包角鋼內(nèi)力相對較大。根據(jù)應(yīng)力 分布圖可見，內(nèi)包角鋼的整體受力較為均勻，受力性能良好，有效地傳遞下靴板的內(nèi)力至下 部無填板四組合角鋼，有效提高了變坡節(jié)點的剛度。
[0063] 如圖21所示，通過有限元VON-MISE應(yīng)力圖分析結(jié)果可見，螺栓桿表面部分位置應(yīng) 力較大，但均在材料的彈性范圍(材料彈性極限應(yīng)力為360 )內(nèi)，抗剪螺栓應(yīng)驗算其 抗剪承載力和承壓承載力。螺栓能有效傳遞被連接構(gòu)件的內(nèi)力，按此方式布置其傳力性能 較好。
[0064] 通過有限元VON-MISE應(yīng)力圖分析結(jié)果可見，無填板四組合角鋼的變坡節(jié)點上靴 板、底座板、下靴板、內(nèi)包角鋼，無論受拉還是受壓，基本上都處于彈性狀態(tài)，受力性能較好， 能有效地將變坡節(jié)點上方構(gòu)件的內(nèi)力傳遞給下部無填板四組合角鋼。
[0065] 相關(guān)術(shù)語解釋：
[0066] 變坡節(jié)點指輸電鐵塔塔身主材(垂直方向外輪廓線）坡度變化點，即節(jié)點上下塔身 主材構(gòu)件坡度不同，在本專利中指單角鋼或雙組合角鋼向無填板四組合角鋼變坡點的連接 (簡稱"單變四變坡節(jié)點"或"雙變四變坡節(jié)點")，如圖1、圖2所示。
[0067] 常規(guī)四組合角鋼采用四肢等邊角鋼組合成十字型截面，需通過填板和螺栓共同連 接四肢角鋼，目前國內(nèi)輸電鐵塔四組合角鋼均采用此截面型式，構(gòu)件截面如下圖7所示。
[0068] 無填板四組合角鋼采用四肢等邊角鋼組合成十字型截面，但其無需通過填板連接 四肢角鋼，直接采用螺栓進(jìn)行拼接，目前國內(nèi)暫無，屬首次運用，故稱作"無填板四組合角 鋼"，構(gòu)件截面如下圖14所示。
[0069] 本實用新型并不局限于前述的【具體實施方式】。本實用新型擴展到任何在本說明 書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組 合。
【主權(quán)項】
1. 一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，包括上靴板（9)、底座板（4) 和下靴板（11)，其特征在于：設(shè)置有內(nèi)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(shè)置，所述無填板四組合角鋼（18)、下靴板 (11)的外部設(shè)置內(nèi)包角鋼（17)，所述內(nèi)包角鋼（17)上段與下靴板（11)連接，所述內(nèi)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(shè)置。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述無填板四組合角鋼（18)采用連接部件（7)直接拼接在一起。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述內(nèi)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。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述下靴板（11)連接在底座板（4)上，所述內(nèi)包角鋼（17)設(shè)置在底座板（4)下方。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述內(nèi)包角鋼（17)緊貼下靴板（11)和無填板四組合角鋼（18)。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述下靴板（11)厚度與無填板四組合角鋼（18)的厚度相同。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述內(nèi)包角鋼（17)上段采用連接部件與下靴板（11)連接。
8. 如權(quán)利要求2所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述連接部件（7)為螺栓。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特征 在于：所述內(nèi)包角鋼（17)下段采用連接部件與無填板四組合角鋼（18)連接。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，其特 征在于：所述內(nèi)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。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于輸電鐵塔無填板四組合角鋼截面的變坡節(jié)點，包括底座板和上下靴板，設(shè)置有內(nèi)包角鋼、無填板四組合角鋼，所述無填板四組合角鋼的端部與下靴板的端部對齊設(shè)置，所述無填板四組合角鋼、下靴板的外部設(shè)置內(nèi)包角鋼，所述內(nèi)包角鋼上段與下靴板連接，所述內(nèi)包角鋼下段與無填板四組合角鋼連接，所述內(nèi)包角鋼的安裝方向與下部無填板四組合角鋼方向一致。本實用新型中的結(jié)構(gòu)，提高變坡節(jié)點剛度和安全性的同時，四組合角鋼構(gòu)件勿需設(shè)置常規(guī)連接方式所需的填板，有效減輕整塔重量、減小焊接工作量、加工便利、施工方便、縮短建設(shè)工期，節(jié)約工程成本，具有一定經(jīng)濟性。
【IPC分類】E04H12-10
【公開號】CN204475958
【申請?zhí)枴緾N201520079998
【發(fā)明人】馮勇, 肖兵, 黃興, 楊洋, 劉翔云, 肖洪偉, 李彥民, 王成, 張亞迪, 李剛, 王伸富, 王夢杰, 李美峰, 劉洪昌, 李鐘 , 周建軍, 鄢秀慶, 劉強, 辜良雨
【申請人】中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計院有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年2月5日