Стойка опоры воздушной линии электропередачи

Полезная модель относится к строительству, а именно к сооружению линий электропередачи, предназначена для возведения, преимущественно, промежуточных опор воздушных линий электропередачи и может найти применение в строительстве других опор, например, телекоммуникационных антенн, стоек электроосвещения.
Известна стойка опоры воздушной линии электропередачи (патент RU 113532, E04H12/00, опубликован 20.02.2012), которая содержит корпус в форме изогнутого из листовой стали сегмента поверхности пирамиды, имеющего семь граней, от краев крайних из которых вдоль корпуса выполнены отогнутые навстречу друг другу участки, расположенные краями на расстоянии друг от друга. Каждый из узлов для крепления стойки на цилиндрической поверхности сваи включает узел стяжки, расположенный на уровне сегмента кольца, который выполнен в виде накладки, установленной поперечно снаружи корпуса между отогнутыми навстречу друг другу участками корпуса.
Известна стойка опоры воздушной линии электропередачи (патент RU 120449, E04H12/08, опубликован 20.09.2012), которая содержит корпус в форме пирамиды из двух сегментов, каждый из которых изогнут из листовой стали в форме половины боковой поверхности пирамиды, а также два узла стяжки, расположенных на уровне сегментов колец с противоположных сторон корпуса, каждый из которых выполнен в виде, по меньшей мере, одной пары жестко закрепленных на смежных крайних участках сегментов корпуса проушин, выполненных с возможностью стягивания друг к другу резьбовыми элементами в виде болта.
Известна стойка опоры воздушной линии электропередачи (патент RU 113766, E04H12/08, опубликован 27.02.2012), содержащая корпус из двух сегментов, каждый из которых изогнут из листовой стали в форме половины боковой поверхности двенадцатигранной пирамиды. У основания стойки расположены два разнесенных на расстояние по длине стойки узла крепления для установки стойки на свае. С противоположных сторон корпуса расположены узлы усиления, каждый из которых включает две поперечины и подкос.
Недостатком указанных известных устройств является то, что узлы усиления стойки известной конструкции не обеспечивают ее стабильное вертикальное положение в процессе эксплуатации.
Известна стойка опоры линии электропередачи, наиболее близкая к заявляемому техническому решению (патент RU168521 U1, E04H12/08, опубликован 07.02.2017), корпусная часть которой выполнена из двух листовых гнутых профилей-сегментов и имеет по высоте переменное поперечное сечение, при этом сегменты посекционно жестко соединены между собой, а поперечное сечение имеет форму шестиугольника, образованного из двух половин правильного шестиугольника, разделенного посередине его противоположных сторон. Каждый узел крепления содержит два узла стяжки, каждый из которых, в свою очередь, выполнен в виде двух пар жестко закрепленных упоров, причем каждый упор выполнен в виде отрезка уголка, одной полка такого отрезка приварена к поверхности корпусной части стойки, а вторая полка служит в качестве проушины (упора), через которую организовано стягивание проушин посредством резьбовых крепежных элементов.
Данное техническое решение проявляет некоторые отрицательные особенности. В частности, соединение двух сегментов корпуса предусматривает использование большого количества элементов, обеспечивающих жесткость, при этом установленных по высоте стойки с помощью сварных соединений.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается заявляемой полезной моделью, заключается в расширении средств, к которым относится стойка опоры воздушной линии электропередачи, обеспечивающих надежность эксплуатации.
Технический результат заключается в обеспечении эксплуатационной надежности за счет повышения жесткости соединения стойки со сваей.
Для достижения технического результата предлагается стойка опоры воздушной линии электропередачи (ВЛ), которая содержит корпус конической формы с переменным по высоте поперечным сечением и узлы крепления, предназначенные для установки стойки на цилиндрическую сваю, при этом нижняя часть корпуса выполнена разрезной с образованием цанговой части в виде двух сегментов, узлы крепления представляют собой разнесенные по высоте разреза верхние узлы стяжки и нижние узлы стяжки, каждый узел стяжки выполнен в виде двух параллельных пластинчатых проушин, установленных вдоль соответствующих краев разреза и стянутых поперечными резьбовыми элементами, причем корпус в цанговой части оснащен наружными ребрами жесткости в пределах высоты пластинчатых  проушин верхних узлов стяжки, внутренняя полость корпуса в зоне верхних узлов стяжки и в зоне нижних узлов стяжки снабжена соответствующими поперечными разрезными кольцевыми диафрагмами, связанными с продольными внутренними ребрами жесткости.
Предпочтительным вариантом использования данной стойки является выполнение корпуса в виде многогранника с профилем поперечного сечения в виде двенадцатиугольника, в каждом сегменте в зоне верхних узлов стяжки от первых центральных перегибов, отделяющих среднюю грань корпуса от соответствующих смежных граней, отходят радиально наружные и внутренние продольные ребра жесткости, а от каждого бокового перегиба, следующего за соответствующим первым центральным перегибом, отходят радиально наружные ребра жесткости, а от вторых центральных перегибов, отделяющих грани с разрезом от соответствующих смежных граней, отходят радиально внутренние продольные ребра жесткости; в каждом сегменте цанги в зоне нижних узлов стяжки внутренние продольные ребра жесткости отходят от первых центральных перегибов и от вторых центральных перегибов, в каждом узле стяжки связь пластинчатых проушин и корпуса усилена наружными поперечными ребрами жесткости, при этом поперечные резьбовые элементы использованы в количестве двух, а указанные поперечные ребра жесткости установлены на уровне, проходящем между поперечными резьбовыми элементами.
При этом в пластинчатых проушинах выполнены соответствующие отверстия, через которые проходят шпильки, а для стягивания пластинчатых проушин используются гайки.
Кроме того, каждое поперечное ребро жесткости верхних узлов стяжки соединено со смежным наружным продольным ребром жесткости.
Сущность полезной модели раскрывается следующим образом.
Выполнение корпуса разрезным в нижней части образует цанговую часть с двумя сегментами, снабженными узлами крепления к свае и обусловливает возможность расширения арсенала средств подобного назначения.
Использование корпуса, выполненного в виде многогранника, предпочтительно по соображениям повышенной жесткости такого корпуса по сравнению с круглоконическим корпусом. Однако выполнение корпуса как в виде многогранника, так и в виде конуса с круглым поперечным сечением приводит к достижению одного и того же технического результата благодаря выполнению узлов крепления, обладающих жесткостью в отношении восприятия изгибающего, крутящего моментов, нормальных и перерезывающих сил при отсутствии необходимости в установленных по высоте корпуса элементах жесткости.
Разрезной корпус при наличии верхних и нижних узлов крепления, представляющих собой соответственно верхние и нижние узлы стяжки, обеспечивает надежность крепления к свае, повышение общей жесткости заделки за счет конструктивного разнесения узлов крепления по высоте и повышения их собственной жесткости.
Так, верхний парный узел крепления, предусматривающий два верхних узла стяжки, усилен наружными пластинчатыми ребрами жесткости, опоясывающими корпус в пределах высоты пластинчатых проушин. Использование таких продольных наружных ребер жесткости вызвано проявлением максимальных изгибающего и крутящего моментов в сечении, которое проходит в зоне верхнего узла крепления.
Внутренние разрезные поперечные диафрагмы, каждая из которых установлена в зоне верхнего и нижнего узлов крепления, усилены соответствующими внутренними ребрами жесткости для обеспечения изгибной жесткости данных диафрагм при передаче нагрузок на сваю.
Учитывая функцию диафрагмы – обжатие сваи при условии прилегания кромки указанной диафрагмы к наружной поверхности сваи, – при стягивании сегментов с использованием узлов стяжки происходит равномерное распределение величины обжатия по всей поверхности сопряжения диафрагмы и сваи, что способствует повышению несущей способности узлов по восприятию усилий от изгибающего, крутящего моментов, нормальных и перерезывающих сил, следовательно, данный фактор положительно сказывается на обеспечении эксплуатационной надежности и устойчивости стойки опоры ВЛ.
Длина продольных разрезов назначается из условий обеспечения собираемости стойки на свае, работы сегментов цанги в области упругих деформаций, минимальной концентрации напряжений в вершинах разрезов от затяжки цанги на свае, конструктивно определяется расстоянием, принятым в качестве плеча пары сил, воспринимающих изгибающий момент стойки опоры ВЛ, на которое могут быть разнесены узлы крепления (узлы стяжки).
Каждый узел стяжки включает две пластинчатых проушины, установленные вдоль разрезов и соединенные разъемным соединением с использованием двух поперечных резьбовых элементов исходя из необходимости обеспечения жесткости соединения и предотвращения линейного (точечного) пятна контакта торцевых поверхностей разрезных диафрагм с поверхностью сваи от восприятия усилий стяжки.
Следует отметить, что поперечные ребра жесткости, соединяющие пластинчатые проушины с корпусом, также влияют на повышение эксплуатационной надежности стойки опоры ВЛ при обеспечении жесткости узлов стяжки. При наличии двух поперечных резьбовых элементов поперечные ребра жесткости целесообразно располагать на уровне, проходящем между указанными поперечными резьбовыми элементами. Данный прием влияет на равномерность передачи усилий в узлах стяжки и формирование поверхностного пятна контакта между поверхностью сваи и торцевыми поверхностями диафрагм.
На основании вышесказанного следует, что использование предлагаемой стойки опоры ВЛ приводит к повышению эксплуатационной надежности за счет обеспечения жесткости узлов крепления, каждому из которых соответствуют верхние и нижние узлы стяжки сегментов цанговой части корпуса с конструктивным исполнением, обеспечивающим минимальную концентрацию напряжений в верхней части разреза.
При этом выполнение стойки опоры ВЛ в виде цельной конструкции с разрезной нижней частью и использованием узлов стяжки повышает жесткость самой конструкции.
Стойка опоры ВЛ поясняется чертежами:
- на фиг. 1 – стойка опоры ВЛ, общий вид;
- на фиг. 2 – нижняя часть опоры с верхними и нижними узлами стяжки;
- на фиг. 3 – поперечный разрез А-А стойка опора ВЛ;
- на фиг. 4 – поперечный разрез Б-Б стойка опоры ВЛ.
Стойка опоры линии электропередачи включает корпус 1, представляющий собой многогранную коническую замкнутую обечайку с переменным продольным сечением в форме правильного двенадцатигранника; обечайка изготовлена из листового проката посредством гибки на листогибочных прессах с последующим выполнением продольного сварного стыкового шва, образующего замкнутую форму обечайки.
В нижней части корпуса 1 выполнены два диаметрально противоположных разреза 2 (паза), образующие два сегмента цанговой части корпуса.
Для установки на сваю 3 корпус 1 выполнен с узлами крепления, каждый их которых – верхний и нижний – представляет собой парный узел и содержит соответственно разнесенные по высоте разреза (паза) 2 два верхних диаметрально противоположных узла стяжки 4 и два нижних диаметрально противоположных узла стяжки 5, образующих соответственно верхнюю и нижнюю зоны зажима цанговой части корпуса 1 и позволяющих закрепить разделённые разрезом сегменты при установке стойки опоры ВЛ на сваю 3 фундамента.
Каждый указанный узел 4, 5 выполнен в виде продольных проушин 6, каждая из которых приварена к поверхности корпуса 1 вдоль соответствующего разреза 2. При установке стойки опоры ВЛ на сваю 3 усилие затяжки передается (на сваю) посредством кольцевых разрезных диафрагм 7, каждая из которых установлена в соответствующей зоне верхних узлов 4 стяжки и нижних узлов 5 стяжки.
Итак, в каждом узле стяжки 4, 5 используется разъемное резьбовое соединение, выполненное в виде поперечных шпилек 8, проходящие через имеющиеся в проушинах 6 отверстия, и гайки 9, стягивающие данные проушины. Кроме того, в каждом узле стяжки 4, 5 связь пластинчатых проушин 6 и корпуса 1 усилена наружными поперечными ребрами жесткости 10. При использовании двух поперечных резьбовых элементов 8 целесообразно, чтобы поперечные ребра жесткости 10 были установлены на уровне, проходящем между поперечными резьбовыми элементами 8.
В зоне действия максимального изгибающего момента, приходящейся на зону верхних узлов стяжки 4, установлены продольные наружные ребра жесткости 11 и продольные внутренние ребра жесткости 12.
В зоне нижних узлов стяжки 5 установлены только продольные внутренние ребра жесткости 12, усиливающие конструкцию узлов крепления.
Компоновка наружных и внутренних ребер жесткости 11 и 12 в каждом сегменте в зоне верхних узлов стяжки 4 выполнена следующим образом.
От первых центральных перегибов 13, отделяющих среднюю грань корпуса от соответствующих смежных граней, отходят радиально наружные ребра жесткости 11 и внутренние продольные ребра жесткости 12, от каждого бокового перегиба 14, следующего за соответствующим первым центральным перегибом 13, отходят радиально только наружные ребра жесткости 11, а от вторых центральных перегибов 15, отделяющих грани с разрезом 2 от соответствующих смежных граней, отходят радиально внутренние продольные ребра жесткости 12.
В каждом сегменте цанги в зоне нижних узлов стяжки 5 внутренние продольные ребра 12 установлены отходящими от тех же перегибов 13 и 15, что и ребра жесткости узлов стяжки 4.
Поперечные наружные ребра жесткости 10 в зоне верхних узлов стяжки 4 соединены с соответствующими смежным наружными продольными рёбрами жесткости 11, отходящими от перегиба 14.
Поперченные ребра жесткости 10 в зоне узлов стяжки 5 сходят на нет и соединены с соответствующими гранями корпуса 1 до перегиба 14.
Вышеуказанные элементы: ребра жесткости, пластинчатые проушины, диафрагмы установлены на соответствующей поверхности корпуса стойки опоры при помощи сварных соединений.
Расчет на прочность и устойчивость цанговой части стойки, включая узлы стяжки, исходя их допускаемых нагрузок, показывает, что при высоте опоры 11100 мм плечо пары сил, воспринимаемое заделкой (цангой), составляет 730 мм при длине разрезов цанги 1055 мм.
Стойку опоры ВЛ в сборе доставляют к месту установки. При использовании соответствующей оснастки и подъемных средств данную стойку насаживают сверху на предварительно установленную, заглубленную в грунт металлическую сваю, и устанавливают в проектное положение путем стягивания между собой пластинчатых проушин резьбовыми элементами с контролируемым натяжением. Достаточность обжатия сваи проверяют с использованием средств визуального и/или измерительного контроля.
Предлагаемая стойка опоры воздушной линии электропередачи расширяет линейку известных средств подобного назначения при обеспечении эксплуатационной надежности за счет создания цельного корпуса, выполненного с разрезами в нижней части, стянутыми при установке на сваю с помощью узлов крепления, усиленных соответствующими наружными и внутренними ребрами жесткости продольного и поперечного направления.