ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ОПОРА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
INTERMEDIATE POWER TRANSMISSION LINE SUPPORT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области строительства опор высоковольтных линий электропередачи, в частности к конструкциям V-образных шарнирных опор, геометрическое положение которых регулируется натяжением оттяжек.
Уровень техники
В зонах просадочных и ослабленных грунтов, а также в местах расположения подземных выработок используют, преимущественно опоры с оттяжками, которые закрепляются за отдельно стоящие анкерные фундаменты по сторонам от ствола опоры, что позволяет осуществлять регулирование геометрического положения ствола.
Известна промежуточная опора линии электропередачи (см. патент SU 1379436, МПК: Е04Н12/00, опубл. 07.03.88), включающая наклонные, V-образно расположенные стойки, объединенные крестовыми гибкими связями, и металлическую траверсу в виде полукольца с жесткой затяжкой, тросостойками и консольными элементами, соединенными между собой гибкими тягами.
Известна промежуточная опора воздушной линии электропередачи (см. патент RU 49072 U1, МПК: Е04Н12/08, опубл. 10.11.2005), содержащая V-образный ствол, стойки которого связаны межстоечным креплением в виде гибких стяжек, траверсу для подвески проводов и пространственно ориентированные оттяжки, закрепленные одним концом к стойкам, а другим – к анкерным фундаментам, размещенным по разные стороны от ствола.
К существенным недостаткам обоих упомянутых аналогов следует отнести сравнительно низкую устойчивость, обеспеченную лишь системой оттяжек, а также использование вертикальных заглубленных фундаментов, устройство которых сопряжено с применением дорогой сложной техники, проведением «мокрых» бетонных работ, сваркой и т.д., что существенно усложняет и удорожает строительство линии.
Известны конструкции быстромонтируемых опор линий электропередачи, не требующие устройства сложных фундаментов, включающие поверхностно размещенную крестообразную опорную платформу и установленную на ней мачту с траверсой и оттяжками (например, патент RU 120683, опубл. 27.09.2012; патент RU 2539042, опубл. 10.01.2015). Однако эти опоры не отличаются большой надежностью и несущей способностью, т. к. рассчитаны на кратковременное использование, например в случае аварии или ремонта основной линии. При этом высока вероятность опрокидывания опоры при проседании грунта, что обусловлено закреплением оттяжек на опорной платформе.
В качестве наиболее близкого, по наличию сходных конструктивных признаков, аналога для заявляемого технического решения принята опора линии электропередачи (патент RU 2256049, МПК: Е04Н12/08, опубл. 10.07.2005), содержащая опирающиеся на поверхностный фундамент наклонные стойки, расположенные V-образно, закрепленные к стойкам оттяжки и траверсу для подвешивания проводов линии.
Достоинством упомянутого решения является использование поверхностного фундамента, что позволяет исключить земляные работы и за счет этого существенно упростить монтаж опоры.
К недостаткам ближайшего аналога можно отнести сравнительно низкую устойчивость и несущую способность, высокую вероятность разрушения фундамента в случае длительной эксплуатации и под действием высоких нагрузок, что не позволяет использовать эту конструкцию в качестве стационарной опоры на длительный срок.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании изобретения и которая не могла быть решена при использовании известных аналогов: обеспечить в одной конструкции простоту монтажа, за счет применения поверхностного фундамента, высокую устойчивость и несущую способность опоры, что позволит ее использовать для стационарной установки.
Раскрытие сущности изобретения
Сущность изобретения как технического решения заключается в том, что в промежуточной опоре линии электропередачи, содержащей опирающиеся на поверхностный фундамент наклонные стойки, расположенные V-образно, закрепленные к стойкам оттяжки и траверсу для подвешивания проводов, согласно заявляемому изобретению, поверхностный фундамент выполнен в виде опорной балки, размещенной вдоль оси линии электропередачи, при этом стойки соединены между собой поперечными диафрагмами, выполнены с расширением в нижней части и закреплены на опорной балке посредством двух опорных узлов, разнесенных по длине балки на расстояние 0,5-3 м.
Как и в ближайшем аналоге, использование поверхностного фундамента полностью исключает проведение земляных работ. Предлагаемая опора достаточно просто и быстро собирается в полевых условиях при отсутствии спецтехники.
При этом в отличие от ближайшего аналога, предлагаемая V-образная опора имеет удлиненный поверхностный фундамент в виде опорной балки, ориентированной вдоль оси линии электропередачи, и расширяющиеся книзу стойки, закрепленные на балке фундамента посредством двух, а не одного как в аналогах, опорных узлов, разнесенных по длине опорной балки на заданное расстояние.
Предлагаемое решение позволило увеличить опорную площадь V-образной конструкции и за счет этого существенно повысить устойчивость опоры в отношении любых нагрузок, а также снизить нагрузки на фундамент за счет перераспределения давления по длине опорной балки между опорными узлами, благодаря чему исключить вероятность разрушения фундамента и обеспечить надежную и долговременную эксплуатацию опоры.
Благодаря тому, что стойки соединены между собой поперечными диафрагмами, существенно повышена жесткость V-образного ствола опоры и его несущая способность.
Все это, в совокупности, обеспечивает надежную работу конструкции в течение длительного срока эксплуатации.
Заданное расстояние между опорными узлами составляет от 0,5 до 3 м, оптимально 2-2,5 м. Расстояние между опорными узлами менее 0,5м не позволит достигнуть вышеупомянутые технические результаты.
Увеличение расстояния между опорными узлами более 3 м, как показывают проведенные расчеты, экономически нецелесообразно. Происходит повышение металлоемкости конструкции без существенного увеличения устойчивости опоры.
С целью упрощения монтажных работ опорные узлы могут быть смонтированы (жестко закреплены) на одной несущей пластине, которая устанавливается на опорную балку и жестко фиксируется на ней, например, посредством хомутовых стяжек.
Пластина обеспечивает жесткую фиксацию заданного расстояния между опорными узлами и способствует дополнительному увеличению опорной площади конструкции и снижению нагрузок на фундамент.
Каждая стойка, предпочтительно, выполнена в виде плоской решетки, вертикальные пояса которой, соединенные элементами решетки (раскосами или горизонтальными планками), имеют сопряженные, жестко связанные между собой верхние концы и расходящиеся нижние, при этом последние снабжены элементами закрепления в опорных узлах.
С целью облегчения процессов транспортировки и монтажа каждый пояс может быть выполнен составным из нескольких секций, соединенных посредством болтовых соединений.
В качестве траверсы предпочтительно использование гибкой изолирующей (далее – вантовой) траверсы, закрепленной за верхние концы стоек, снабженной изолирующими подвесками для проводов.
Поперечные диафрагмы жесткости выполнены в виде плоских решеток.
Оттяжки закреплены к стойкам в двух уровнях: уровне траверсы и верхней диафрагмы.
Второй конец оттяжек фиксируется в отдельно стоящих анкерных фундаментах, разнесенных по разные стороны от ствола опоры. В случае проседания грунта в зоне одного из анкерных фундаментов, опора удерживается за счет других, что исключает опрокидывание конструкции.
Все элементы опоры, включая плоские решетки стоек и диафрагм, собираются посредством болтовых соединений, что обеспечивает удобство транспортировки и упрощает технологию защиты от коррозии, благодаря возможности применения метода горячего цинкования, который осуществляется в заводских условиях.
На чертежах представлена промежуточная опора линии электропередачи, выполненная в соответствии с заявляемым изобретением:
на фиг. 1 – опора, общий вид;
на фиг. 2 – тоже, вид сбоку;
на фиг. 3 – объемная проекция опоры, без оттяжек;
на фиг. 4 – пример схемы размещения фундаментов.
Осуществление изобретения
Промежуточная опора линии электропередачи, общий вид которой приведен на фиг. 1, включает опирающиеся на поверхностный фундамент 1 наклонные стойки 2 и 3, расположенные V-образно и жестко связанные между собой поперечными диафрагмами 4, вантовую траверсу 5 для подвешивания проводов, закрепленную за верхние концы стоек, и оттяжки 6, закрепленные одним концом к стойкам, а другим – к отдельно стоящим анкерным фундаментам 7, размещенным по разные стороны от ствола опоры. Поверхностный фундамент 1 выполнен в виде удлиненной балки (далее – опорная балка 1), уложенной непосредственно на грунт, вдоль оси О линии электропередачи (см.фиг.2). В качестве такого фундамента может быть использована стандартная железобетонная свая соответствующих размеров, обладающая достаточным весом.
Каждая стойка (2, 3) выполнена в виде плоской решетки, образованной вертикальными поясами 8 и 9, жестко связанными между собой элементами решетки 10. Верхние концы поясов 8 и 9 сопряжены (неразрывно связаны) между собой, а нижние концы - разведены и закреплены в опорных узлах 11 и 12 соответственно, смонтированных на опорной балке 1 (см. фиг. 2, 3).
Каждый опорный узел 11 и 12 обеспечивает возможность шарнирного закрепления двух вертикальных поясов: по одному поясу каждой стойки 2 и 3, соответственно. Между собой опорные узлы 11 и 12 разнесены по длине опорной балки 1 на заданное расстояние s, составляющее от 0,5 до 3 м, оптимально – 2-2,5 м.
Поперечные диафрагмы 4 также выполнены в виде плоских решеток.
Вертикальные пояса 8 и 9 стоек и распорки диафрагм жесткости 4 выполнены из прямоугольных замкнутых профилей, которые при минимальных весовых параметрах отличаются высокой механической прочностью и жесткостью к изгибу и кручению, что позволяет опоре с запасом выдерживать нагрузки при тяжении проводов и обрывах.
Для связевых элементов опоры могут быть использованы уголки и другие незамкнутые профили.
Опора доставляется к месту установки в полностью или частично разобранном виде.
Для удобства транспортировки и монтажа вертикальные пояса 8 и 9 стоек могут быть выполнены составными из секций, соединяемых посредством фланцевых болтовых соединений 13 (см. фиг. 3).
Выполнение опоры полностью сборной болтовой обеспечивает удобство транспортировки и позволяет применить для элементов опоры метод горячего цинкования, обеспечивающий наиболее надежную  защиту от коррозии.
С целью повышения производительности монтажных работ опорные узлы 11 и 12 могут быть смонтированы на одной общей пластине 14, устанавливаемой на опорной балке 1 и закрепляемой, например, посредством хомутовых стяжек.
Собранная V-образная конструкция, установленная на фундаменте, фиксируется оттяжками 6, которые закрепляют к стойкам 2 и 3, как минимум, в двух уровнях: уровне закрепления вантовой траверсы 5 и верхней поперечной диафрагмы жесткости.  Второй конец оттяжек 6 закрепляют в отдельно стоящих анкерных фундаментах 7, разнесенных по разные стороны от опорной балки 1 и ствола опоры (см. фиг. 4).
В случае проседания грунта в зоне одного из анкерных фундаментов 7, опора удерживается за счет других, что исключает опрокидывание конструкции.
Регулирование оттяжек 6 позволяет компенсировать погрешности подготовки поверхности земли либо исключить подготовку вовсе, а также компенсировать сезонные вспучивания и просадки грунта.
К гибкой траверсе 5 подвешивают провода 15 линии электропередачи (см. фиг. 2), используя известные технологии и подвесные изоляторы стандартного заводского производства (на чертежах не показаны).
Межстоечное соединение, выполненное в виде поперечных диафрагм 4, обеспечивает высокую жесткость V-образной конструкции.
В процессе эксплуатации опоры нагрузки от веса проводов равномерно передаются на стойки 2 и 3 опоры и распределяются по площади опорной балки 1 между опорными узлами 11 и 12. В результате обеспечивается высокая устойчивость опоры и исключается разрушение фундамента.
Предлагаемая конструкция выдерживает высокие и длительные механические нагрузки от веса проводов, ветра и снега, обеспечивая надежную работу в течение длительного срока эксплуатации.
Благодаря использованию поверхностного фундамента и болтовых соединений, предлагаемая опора имеет возможность быстрого разворачивания без использования тяжелой строительной техники, за счет применения легких монтажных механизмов и средств малой механизации. Расчетное время сборки и монтажа опоры составляет около пяти часов.