СТОЙКА ОПОРЫ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С НЕСИММЕТРИЧНОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ

Изобретение относится к строительству, в частности к опорным конструкциям в виде пространственной фермы для линии электропередачи.
Опоры воздушных линий электропередачи (ВЛ) рассчитываются на нагрузки рабочих режимов, действующих в направлении поперек оси ВЛ, и аварийных режимов, действующих в направлении вдоль оси ВЛ. В большинстве случаев эти нагрузки имеют разное значение. Несмотря на этот факт, большинство конструкций стоек опор ВЛ выполняются симметричными и обладают одинаковой прочностью в направлениях вдоль и поперек оси ВЛ, что приводит к необоснованному избытку прочности стойки по одному из направлений и, соответственно, к излишнему весу и цене опор. В связи с этим в рамках данного изобретения предлагается несимметричная конструкция стойки, которая позволяет обеспечить ее разные несущие способности в направлениях вдоль и поперек оси ВЛ в соответствии с реально действующими нагрузками.
Известна опорная конструкция для линии электропередачи, представляющая собой пространственную ферму многоугольного поперечного сечения, содержащую, по крайней мере, три фигурных пояса, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных между собой элементами решеток с образованием замкнутого поперечного контура, каждый фигурный пояс выполнен трехгранным из металлического сплошного листа, изогнутого в поперечной плоскости по всей высоте опорной конструкции с образованием заданной геометрической формы центральной поверхности и расположенных под тупым углом к ней отогнутых поверхностей, образующих ребра жесткости пояса и выполненных заданной геометрической формы, плоскости указанных поверхностей пояса расположены наклонно к вертикальной оси пространственной фермы, а элементы решеток жестко прикреплены к крайним ребрам жесткости соседних поясов и размещены с ними в одной плоскости каждой боковой грани пространственной фермы, при этом ребра жесткости соседних поясов расположены параллельно друг другу, концы элементов решеток смежных
боковых граней фермы прикреплены к общим узлам на ее поясах, центральная поверхность пояса выполнена в форме равнобедренного треугольника или трапеции, а каждое из примыкающих к центральной поверхности пояса по двум ее боковым сторонам ребро жесткости пояса выполнено по форме в виде равнобедренного или прямоугольного треугольника или трапеции, при этом основание каждого треугольника или большее основание каждой трапеции расположено в основании фермы (RU №2204672, Е04Н 12/10. опубл. 2003.05.20).
Недостатком данной конструкции является большой перерасход металлопроката, обусловленный тем, что конструкция фермы имеет форму усеченной призмы, то есть от широкого основания ссужается к верху. Такое исполнение может быть рационально для таких ферм, которые по месту своей установки, действительно, подвергаются серьезным внешним динамически нагрузкам, которые могут воздействовать на конструкцию с одинаковой силой во всех направлениях. Но для большей части случаев на опоры ЛЭП воздействуют нагрузки, действующие в двух взаимоперпендикулярных направлениях - поперек или вдоль оси ЛЭП, и, при этом, эти нагрузки имеют разное значение. В связи с этим нет необходимости закладывать в ферму запас прочности, превышающий действительные условия ее эксплуатации.
Так же известна опорная конструкция для линии электропередачи, представляющая собой пространственную ферму многоугольного сечения, выполненную из двух фигурных стоек, образованных из гнутого металлического сплошного листа, имеющего центральную поверхность и расположенных под тупым углом к ней отогнутые поверхности, образующих первые боковые жесткости пояса, выполненных прямоугольной формы, от которых под прямым углом отогнуты вторые прямоугольной формы боковые поверхности, имеющие загнутые навстречу друг другу концы, при этом все поверхности расположены перпендикулярно опорной плоскости, элементы решеток жестко прикреплены к крайним ребрам жесткости соседних поясов и размещены с ними в одной плоскости каждой боковой грани пространственной фермы (ЕР 0407998, Е04Н 12/10, опубл. 1991.01.16).
Данное техническое решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
В данной конструкции исключен недостаток в части повышенного расхода металлопроката за счет того, что стойки выполнены одинакового по форме и площади сечения по высоте фермы. Но при этом для сохранения требуемого запаса прочности стойки выполняются сильно развитыми с увеличенным сечением, что в итоге все равно приводит к большому расходу металла и утяжелению самой фермы.
Указанные технические решения имеют недостаток, заключающийся в том, что все пояса имеют одинаковую конструкцию, габариты и вес, обеспечивающие равновесную симметричную конструкцию опоры, подверженную действиям весовых нагрузок от проводов ЛЭП и динамических нагрузок от внешних воздействий (ветровые нагрузки, нагрузки от обрыва проводов и т.д.). В реальности, как уже отмечалось выше, опоры ЛЭП испытывают несимметричные нагрузки, в связи с чем выполнение конструкции опоры симметричной приводит к повышенному расходу металла и утяжелению фермы. В связи с этим целесообразно разработать пути снижения расхода металлопроката, идущего на изготовление стоек опор ЛЭП.
Учитывая данные особенности работы стойки опоры возможно снижение металлопроката за счет индивидуального изготовления каждой стойки из учета действительных нагрузок, воздействующих на стойку опоры по месту ее расположения.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по оптимизации расхода металлопроката за счет выбора рациональной конфигурации поперечного сечения по высоте стойки опоры, переменного или постоянного по всей длине бескаркасной пространственной фермы, которую представляет из себя стойка опоры ЛЭП.
Достигаемый при этом технический результат заключается в уменьшении расхода стали при изготовлении поясов и оптимизации форм поясов и расстояния между ними по высоте фермы в соответствии с действующими по высоте фермы нагрузками для облегчения конструкции многогранной металлической узкобазовой опоры, опирающейся на один или два фундамента.
Указанный технический результат достигается тем, что в стойке опоры воздушной линии электропередачи с несимметричной несущей
способностью, представляющей собой пространственную ферму многоугольного поперечного сечения, содержащую два расположенные на расстоянии напротив друг друга фигурных пояса, выполненные каждый из металлического гнутого листа с образованием открытого поперечного сечения, имеющего постоянную форму по всей высоте стойки, обращенного открытой частью в сторону открытой части такого же сечения напротив расположенной фигурного пояса, при этом боковые смежно расположенные грани фигурных поясов связаны между собой элементами решеток, или планок или раскосами, фигурные пояса выполнены с постоянным или переменным по площади поперечным сечением по высоте, при этом боковые смежно расположенные грани фигурных стоек с каждой стороны пространственной фермы расположены относительно друг друга на расстоянии постоянном или переменном по высоте стойки, уменьшающимся от основания к вершине.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1. - прямоугольное поперечное сечение опорной конструкции по первому примеру исполнения;
фиг.2. - вид сбоку на фигурный пояс постоянного по высоте стойки опорной конструкции сечения по фиг.1.;
фиг.3. - вид сбоку на фигурный пояс переменного по высоте стойки опорной конструкции сечения по фиг.1.;
фиг.4. - многоугольное поперечное сечение опорной конструкции в виде правильного многоугольника по второму примеру исполнения;
фиг.5. - вид сбоку на фигурный пояс постоянного по высоте стойки опорной конструкции сечения по фиг.4.;
фиг.6. - вид сбоку на фигурный пояс переменного по высоте стойки опорной конструкции сечения по фиг.4.;
фиг.7. - многоугольное поперечное сечение опорной конструкции в виде неправильного многоугольника по третьему примеру исполнения;
фиг.8. - вид сбоку на фигурный пояс постоянного по высоте стойки опорной конструкции сечения по фиг.7.;
фиг.9. - вид сбоку на фигурный пояс переменного по высоте стойки опорной конструкции сечения по фиг.7.;
фиг.10. - длинномерная несущая стойка опоры линии электропередачи, одинаковое по высоте стойки опоры расстояние между фигурными поясами с соединением поясов друг с другом планками, установленная на одном фундаменте;
фиг.11 - длинномерная несущая стойка опоры линии электропередачи, одинаковое по высоте стойки опоры расстояние между фигурными поясами с соединением поясов друг с другом раскосами установленная на одном фундаменте;
фиг.12 - длинномерная несущая ферма опоры линии электропередачи, переменное по высоте стойки опоры расстояние между фигурными поясами с соединением поясов друг с другом планками, установленная на одном фундаменте;
фиг.13 - длинномерная несущая ферма опоры линии электропередачи, переменное по высоте стойки опоры расстояние между фигурными поясами с соединением поясов друг с другом раскосами, установленная на двух фундаментах.
Согласно настоящего изобретения стойка опоры воздушной линии электропередачи с несимметричной несущей способностью представляет собой пространственную ферму многоугольного поперечного сечения, содержащую два расположенные на расстоянии напротив друг друга фигурных пояса 1 и 2, выполненные каждый из металлического гнутого листа с образованием открытого поперечного сечения, имеющего постоянную форму по всей высоте этой стойки. Каждый пояс обращен открытой частью своего сечения (профиля) в сторону открытой части такого же сечения (профиля) напротив расположенного пояса стойки.
Фигурные пояса могут быть выполнены из сплошного металлического листа, либо из отдельных секций, стыкуемых по высоте стойки, каждая из
которых так же выполнена из сплошного металлического листа. Возможен вариант исполнения когда каждая секция или стойка в целом выполняется из отдельных листовых полос, свариваемых между собой с образованием заданного поперечного сечения.
Боковые смежно расположенные грани фигурных поясов связаны между собой планками или раскосами 3. Боковые смежно расположенные грани фигурных поясов с каждой стороны пространственной фермы расположены относительно друг друга на расстоянии, постоянном или переменным по высоте фигурных стоек (фиг.10-13).
Фигурные стойки выполнены с постоянным или переменным по площади поперечным сечением по высоте.
В общем, изобретение касается конструкции стойки для опор ЛЭП с несимметричной несущей способностью, составленной из двух обращенных навстречу друг другу открытых профилей, полученных из гнутого металлического листа, эти профили по боковым сторонам соединены друг с другом планками или раскосами. Стойки могут располагаться относительно друг друга с постоянным или с переменным зазором, уменьшающимся от основания к вершине.
Чем больше разводятся пояса в нижнем основании, тем больше увеличивается несущая способность стойки в направлении F (фиг.12, 13), соответственно стойка располагается этим направлением по направлению максимальной нагрузки (рабочей или аварийной).
На фиг.1-9 представлены возможные примеры исполнения поперечных сечений фигурных стоек.
На фиг.1-3 показана опорная конструкция, в которой общее сечение опоры выполнено прямоугольным, а каждая из фигурных стоек из гнутого металлического листа имеет центральную часть, от которой под прямым углом отгибаются навстречу друг другу боковые части, являющиеся ребрами жесткости по отношению к центральной части. Боковые части располагаются параллельно друг другу в каждой стойке для обеспечения последующего прикрепления соединяющих стойки между собой планок Такое расположение последних краевых участков в стойке, независимо от формы ее поперечного сечения сохраняется для любого типа стоек, которые связываются между
собой планками или раскосами. На фиг.2. показан фигурный пояс постоянного, а на фиг.3. переменного по высоте стойки сечения.
На фиг.4-6 и фиг.7-9 показаны опорные конструкции, в которых общее сечение опоры выполнено многоугольным в виде правильного или неправильного многоугольника, а каждая из фигурных стоек из гнутого металлического листа имеет центральную часть, от которой под тупым углом отгибаются навстречу друг другу боковые части, от которых в свою очередь отгибаются краевые участки 6 являющиеся ребрами жесткости по отношению к боковым частям и центральной части. На фиг.5 и 8. показаны фигурные пояса постоянного, а на фиг.6 и 9. переменного по высоте стойки сечения.
Конгруэнтность фигурных плоскостей несущей конструкции способствует равномерному распределению нагрузок на элементы стойки плоскости боковых граней. Несущая способность конструкции с сечением в виде открытого прямоугольника достаточна для устойчивости стойки опоры в направлении продольном оси линии электропередачи, а в поперечном к ней направлении устойчивость обеспечивается за счет изменяемого удаления несущих поясов от оси сечения. Такая конструкция опоры стойки обладает усиленной механической прочностью к изгибающим нагрузкам и осевому вращению в нормальном и аварийном режимах