Фиксирующее устройство для опоры линии электропередачи

Полезная модель относится к элементам строительных конструкций, предназначена для опор линий электропередачи и может быть использована в конструкциях сборно-монолитных фундаментов под опоры линий электропередачи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Опоры линий электропередачи являются одним из самых сложных элементов линии электропередачи (ЛЭП). При проектировании и строительстве этих сооружений необходимо принимать во внимание как климатические, так и грунтовые характеристики местности. В настоящее время разработчики опор и их элементов стремятся к удешевлению производства и повышению прочностных характеристик изделий.
Для обеспечения прочности опоры ЛЭП могут закрепляться на фиксирующих устройствах (подножники, основания, фундаменты и т.д.), которые представляют собой железобетонную или металлическую конструкцию, как правило, грибовидной формы, с болтами или отверстиями для крепления опор ЛЭП. Опоры ЛЭП свыше 6 м должны сопровождаться фиксирующими устройствами.
Из уровня техники известны различные конструктивные элементы, предназначенные для фиксации опор ЛЭП.
Так, в патенте CN215595158, опубликованном 01.07.2021, раскрыта полезная модель, которая относится к фиксирующей конструкции для железобетонной башни линии электропередачи. Фиксирующая конструкция содержит фундамент, арматурный пирс, пару верхних опорных головок и укрепляющую колонну, при этом средний нижний конец арматурного пирса заглублен в верхнюю часть фундамента, средние нижние концы верхних опорных головок заделаны в верхнюю часть арматурного пирса, а в верхней части верхней причальной головки установлен фиксирующий столбик. В верхней части фиксирующей колонны установлен фланцевый узел. Устанавливают на фундаменте арматурный пирс и головку верхнего причала таким образом, чтобы поддерживалось опорное усилие на фундамент опоры линии электропередачи, предотвращается опускание фундамента башни железного башни и достигается армирующая защита фундамента опоры линии электропередачи, при этом арматурные столбики могут быть зажаты и армированы фундаментом во всех направлениях так, что основание опоры линии электропередачи является более плотным; и посредством размещения вставных пластин и монтажных стоек поддерживающая сила может быть приложена к двум сторонам усиливающих опор, так что основание опоры линии электропередачи не подвержено наклону и отклонению в процессе седиментации.
Также известно изобретение (патент WO2010047618, опубликован 07.10.2009), которое относится к области строительства, а именно, к малозаглубленным фундаментам, и может быть использовано в конструкциях сборно-монолитных фундаментов под колонны, опоры, мачты, опоры линий электропередач и др., возводимые на естественном или искусственном основании при строительстве зданий и сооружений различного назначения, в том числе при устройстве ленточных или столбчатых фундаментов. Технической задачей изобретения является упрощение конструкции, снижение металлоемкости и повышение несущей способности возводимого под колонну, опору, мачту, опору линии электропередач малозаглубленного фундамента на естественном или искусственном основании, в том числе при устройстве ленточных или столбчатых фундаментов. Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом техническом решении опорная часть снабжена нижней и верхней арматурными сетками, а ребра жесткости размещены в виде, по меньшей мере, трех лучей, выходящих из одного центра, находящегося на вертикальной оси фундамента, выполнены в виде гнутых профилей и снабжены элементами жесткости, причем ребра жесткости установлены между нижней и верхней арматурными сетками, а элементы присоединения конструкции колонны к фундаментной части выполнены в виде арматурных выводов. Кроме того, гнутый профиль ребра жесткости выполнен в виде синусоиды, а элементы жесткости установлены вдоль каждого ребра жесткости попарно с двух сторон.
В патенте RU2451136C1, опубликован 20.05.2012, раскрыт фундамент опоры линии электропередачи и способ повышения его долговечности. Фундамент опоры линии электропередачи включает опорную плиту и расположенную на ней стойку. Величина защитного слоя бетона до рабочей арматуры стойки имеет переменную величину и изменяется в зависимости от условий эксплуатации бетона по высоте стойки. Технический результат состоит в повышении долговечности и снижении эксплуатационных затрат.
Недостатками приведенных аналогов являются массивность и объемность конструкции в целом (являются массивными железобетонными подножниками со значительным весом), затратность их транспортировки на объект, а также длительность сборки.
Известна также полезная модель (RU181319U1, опубликован 27.02.2009), которая относится к области строительства, а именно к конструкциям грибовидных фундаментов, и может быть использована при монтаже воздушных линий электропередач для сооружения фундаментов под металлические, железобетонные или комбинированные стойки или опоры. Грибовидный фундамент содержит опорную плиту и установленную на ней стойку, соединенную с опорной плитой посредством болтового соединения. Стойка имеет две крепежные пластины, выступающие горизонтально с двух сторон относительно стойки, и в каждой из которых выполнено три отверстия. При этом опорная плита в центральной части имеет возвышение в форме усеченной пирамиды, в котором установлено шесть крепежных болтов, размещенных в указанных отверстиях крепежных пластин. Причем крепежные пластины зафиксированы гайками. Технический результат - повышение прочности и долговечности конструкции.
Полезная модель (RU181281U1, опубликован 09.07.2018) относится к области строительства, а именно к конструкциям грибовидных фундаментов и может быть использована при монтаже воздушных линий электропередач для сооружения фундаментов под металлические, железобетонные или комбинированные стойки, или опоры. Фундамент содержит опорную плиту и соединенную с ней стойку, выполненную сужающейся к вершине. Опорная плита снабжена двумя горизонтальными шпоночными пазами, а стойка в нижней части с двух сторон снабжена горизонтальными выступами, размещенными в указанных шпоночных пазах. При этом горизонтальные выступы стойки имеют клиновидный профиль с сужением в периферийном относительно оси стойки направлении и размещены в шпоночных пазах с обеспечением непосредственного контакта внешней поверхности горизонтальных выступов с внутренней поверхностью шпоночных пазов, имеющих ответную горизонтальным выступам стойки геометрию. Технический результат - упрощение сборки и монтажа фундамента.
Одним из недостатков описанных выше известных устройств является сложность их изготовления и сборки ввиду сложности геометрии их элементов.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является техническое решение, известное из патентного документа RU56905U1, опубликованного 27.09.2006. В данном источнике раскрыт металлический фундамент мелкого заложения, состоящий из металлических элементов и деталей, содержит горизонтальный опорный элемент и закрепленные на нем сверху вертикальные ребра жесткости, несущие установленные выше опорные детали для конструкций надземной части здания. Металлический фундамент мелкого заложения может быть снабжен распределительными элементами для объединения его в совместную работу со смежными металлическими фундаментами мелкого заложения. Полости, образованные элементами и деталями металлического фундамента мелкого заложения, могут быть забетонированы. Элементы и детали металлического фундамента мелкого заложения могут быть защищены антикоррозийным покрытием. Техническое решение обеспечивает повышение несущей способности металлического фундамента мелкого заложения и расширение за счет этого области его возможного использования, в том числе и для строительства зданий и сооружений различного назначения в районах распространения вечномерзлых грунтов.
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что предложенное крепление ребер жесткости и их конструкция не обеспечивают достаточную прочность и устойчивость сооружения. Кроме того, заливка полостей бетоном значительно увеличивает вес конструкции.
Таким образом, анализ уровня техники показал, что существует необходимость создания фиксирующего устройства для опоры ЛЭП, который устранял бы все приведенные недостатки известных решений.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является:
- повышение прочности, устойчивости и надежности фиксирующего устройства для опоры ЛЭП;
- обеспечение возможности быстрой установки устойчивой конструкции фиксирующего устройства для опоры ЛЭП вне зависимости от рельефа местности и климатических характеристик местности.
Заявленные технические результаты достигаются тем, что предложено фиксирующее устройство для опоры линии электропередачи, имеющее грибообразную форму и состоящее из горизонтально-ориентированной плиты и вертикально-ориентированной стойки, выполненных с возможностью болтового соединения, при этом болтовое соединение обеспечено посредством приваренной к плите втулкой и приваренной к стойке муфтой, на верхнем конце стойки приварена площадка, выполненная с возможностью соединения с опорой линии электропередачи, плита и площадка снабжены ребрами жесткости, при этом ребра жесткости имеют форму прямоугольных треугольников со срезанными острыми углами, катеты которых приварены к плите и к втулке, к стойке и площадке соответственно, при этом все элементы фиксирующего устройства выполнены металлическими.
Стойка представляет собой трубу круглого сечения, муфта выполнена в виде полого цилиндра, втулка имеет цилиндрическую форму, при этом условный проход муфты равен наружному диаметру втулки.
Втулка и муфта снабжены круглыми сквозными отверстиями, выполненными с возможностью совмещения друг с другом, а болтовое соединение выполнено посредством болтов с гайками, закрепляемых в совмещаемых отверстиях втулки и муфты.
Количество ребер жесткости кратно двум, при этом угол между ребрами жесткости может быть вычислен по формуле: угол между ребрами жесткости = 360 градусов/количество ребер жесткости.
Сторона плиты составляет 3,1-3,3 стороны площадки, высота плиты с приваренной к ней втулкой составляет 0,2-0,23 высоты стойки с приваренной к ней муфтой, а высота фиксирующего устройства в целом соотносится со стороной плиты как 1,7-2,0 к 1.
Для соединения с опорой линии электропередачи площадка снабжена круглыми сквозными отверстиями.
Все элементы фиксирующего устройства могут быть покрыты антикоррозийным покрытием слоем толщиной 100-150 мкм.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 показан общий вид фиксирующего устройства.
На Фиг. 2А представлен разрез 1-1, показанный на общем виде фиксирующего устройства.
На Фиг. 2Б представлен разрез 2-2, показанный на общем виде фиксирующего устройства.
На Фиг. 3А показана форма ребер жесткости площадки.
На Фиг. 3Б показана форма ребер жесткости плиты.
На Фиг. 4 показан вид узла соединения втулки и муфты фиксирующего устройства.
На чертежах обозначены следующие позиции: плита (1), стойка (2), втулка (3), муфта (4), круглые сквозные отверстия (5) втулки, круглые сквозные отверстия (6) муфты, площадка (7), круглые сквозные отверстия (8) площадки, крепежные элементы (9), ребра жесткости (10) плиты, ребра жесткости (11) площадки.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Заявленное решение представляет собой фиксирующее устройство для опоры линии электропередачи, которое имеет грибовидную форму и представляет собой конструкцию, состоящую из горизонтально-ориентированной плиты (1) и вертикально-ориентированной стойки (2), выполненных с возможностью болтового соединения (Фиг. 1).
Плита (1) выполнена в виде листа квадратной формы (Фиг. 2Б). Плита (1) выполнена металлической, т.е. из металлов или их сплавов. Толщина плиты (1) может составлять от 10 до 18 мм, наиболее предпочтительно от 14 до 16 мм.
В центре плиты (1) приварена втулка (3) цилиндрической формы, снабженная круглыми сквозными отверстиями (5) (Фиг. 1, 4).
Втулка предназначена для обеспечения болтового соединения плиты (1) и стойки (2). Конструкция плиты (1) с приваренной к ней втулкой (3) повышает прочность плиты и устройства в целом, обеспечивая надежное соединение со стойкой (2) без ослабления самой плиты отверстиями.
Стойка (2) представляет собой трубу круглого сечения (Фиг. 1, 2А, 4). Стойка (2) выполнена металлической, т.е. из металлов или их сплавов. Наружный диаметр стойки (2) плиты может составлять от 219 до 530 мм, наиболее предпочтительно от 219 до 325 мм, толщина стенок трубы может варьироваться от 8 до 16 мм.
Полость трубы стойки (2), а также полость втулки (3) могут быть заполнены наполнителем. В качестве наполнителя может быть выбран стандартный наполнитель, применимый для целей заполнения строительных конструкций, например, гидрофобный пенополиуретан.
На нижнем конце стойки (2) приварена муфта (4), выполненная в виде полого цилиндра и снабженная круглыми сквозными отверстиями (6) (Фиг. 1, 4). Наружный диаметр муфты (4) выполнен большим наружного диаметра стойки (2) (Фиг. 1, 4), при этом условный проход муфты (4) равен наружному диаметру втулки (3).
Отверстия (5) втулки (3) соосны отверстиям (6) муфты (4) и имеют одинаковый диаметр, т.е. отверстия (5) и (6) выполнены с возможностью совмещения друг с другом. Болтовое соединение втулки (3) и муфты (4) выполнено, например, посредством болтов с гайками, закрепляемых в совмещаемых отверстиях втулки (3) и муфты (4). Узел соединения втулки (3) и муфты (4) проиллюстрирован на Фиг. 4.
На верхнем конце стойки (2) приварена площадка (7) квадратной формы (Фиг. 1, 2А, 4).
Для соединения с опорой линии электропередачи площадка (7) снабжена круглыми сквозными отверстиями (8) (Фиг. 2А). Круглые сквозные отверстия (8) могут быть снабжены крепежными элементами (9) в виде болтов с шайбами и гайками (проиллюстрировано на Фиг. 1).
Конструкция стойки (2) с приваренной к ней муфтой (4) и площадкой (7) повышает прочность стойки и устройства в целом, обеспечивая надежное соединение с плитой (1) и опорой ЛЭП без ослабления самой стойки отверстиями.
Плита (1) и стойка (2) снабжены ребрами жесткости.
На плите (1) выполнены ребра жесткости (10), имеющие форму прямоугольного треугольника со срезанными острыми углами (Фиг. 3Б). Катеты ребер жесткости (10) закреплены на плите (1) и втулке (3) сваркой (сварные швы показаны на Фиг. 1, 2Б).
На площадке (7) выполнены ребра жесткости (11), имеющие форму прямоугольного треугольника со срезанными острыми углами (Фиг. 3А). Катеты ребер жесткости (11) закреплены на стойке (2) и муфте (4) сваркой (сварные швы проиллюстрированы на Фиг. 2А).
Ребра жесткости (10, 11) и их конструктивное исполнение повышают прочность, устойчивость и безопасность фиксирующего устройства в целом, обеспечивая надежное жесткое соединение всех элементов устройства.
Количество ребер жесткости (10, 11) кратно двум, при этом угол между ребрами жесткости может быть вычислен по формуле: угол между ребрами жесткости = 360 градусов/количество ребер жесткости. Так, например, при количестве ребер жесткости (10, 11) равном четырем угол между ними составляет 90 градусов, при шести ребрах жесткости (10, 11) угол между ними составляет 60 градусов, при восьми - 45 градусов и т.д. На Фиг. 1 проиллюстрирован вариант воплощения полезной модели при восьми ребрах жесткости (10) и четырех ребрах жесткости (11). Количество ребер жесткости (10) плиты (1) и ребер жесткости (11) площадки (7) может совпадать.
Все элементы фиксирующего устройства (плита (1), стойка (2), втулка (3), муфта (4), ребра жесткости (10, 11)) выполнены металлическими, т.е. из металлов или их сплавов. Металлы и их сплавы обладают необходимой конструкционной прочностью (конструкционная прочность - это комплексная характеристика материала, объединяющая критерии прочности, жесткости, надежности и долговечности). В качестве металлов или их сплавов могут выступать железо или сталь.
Для защиты от механических и/или химических воздействий все элементы фиксирующего устройства могут быть покрыты антикоррозийным покрытием слоем толщиной 100-150 мкм. В качестве антикоррозийного покрытия может быть выбрано любое стандартное покрытие, применимое для защиты строительных металлических конструкций, например, двухкомпонентная краска на основе модифицированного эпоксида.
Высокая конструкционная прочность всех элементов фиксирующего устройства, их форма и взаимное расположение позволяют повысить прочность устройства в целом, обеспечить его устойчивость и надежность, продлить срок службы устройства и безопасность его использования. Также указанные особенности фиксирующего устройства позволяют уменьшить время установки устройства, в том числе за счет конструкционной возможности болтового соединения с опорой ЛЭП, а не сварного.
В частных случаях предлагаемого технического решения соотношение размеров фиксирующего устройства следующее. Сторона плиты (1) составляет 3,1-3,3 стороны площадки (7), высота плиты (1) с приваренной к ней втулкой (3) составляет 0,2-0,23 высоты стойки (2) с приваренной к ней муфтой (4), а высота фиксирующего устройства в целом соотносится со стороной плиты (1) как 1,7-2,0 к 1.
Изготовление предлагаемого устройства согласно приведенным соотношениям размеров позволяет дополнительно повысить устойчивость фиксирующего элемента при его установке.
Полезная модель согласно предлагаемому техническому решению может быть полностью изготовлена в заводских условиях. Конструкционные особенности заявленного фиксирующего устройства (конструкционные элементы, их форма и материал) обуславливают возможность быстрой и легкой устойчивой установки вне зависимости от рельефа местности и климатических характеристик местности.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Для проверки реализации заявленного назначения и достижения заявленных технических результатов было изготовлено несколько партий фиксирующих устройств для опор ЛЭП согласно предлагаемой полезной модели.
Все фиксирующие устройства были выполнены грибообразной формы в виде горизонтально-ориентированной плиты и вертикально-ориентированной стойки, соединенных болтовым соединением. Болтовое соединение было обеспечено посредством приваренной к плите втулкой и приваренной к стойке муфтой. На верхнем конце стойки была приварена площадка с круглыми сквозными отверстиями для соединения с опорой ЛЭП. Плита и площадка были снабжены ребрами жесткости, имеющими форму прямоугольных треугольников со срезанными острыми углами. Ребра жесткости плиты своими короткими сторонами (катетами) были приварены к втулке и к плите, а ребра жесткости площадки были приварены к стойке и площадке. Все элементы фиксирующего устройства были выполнены металлическими.
Для иллюстрации исполнения заявленной полезной модели в Таблице 1 приведены данные по 4 изготовленным конструкциям.
Таблица 1
Конструкция 1
Конструкция 2
Конструкция 3
Конструкция 4
Материал изготовления
сталь*
сталь*
железо
сталь*
Количество отверстий площадки
6
4
2
4
Количество отверстий втулки
2
3
3
4
Количество отверстий муфты
2
3
3
4
Количество ребер жесткости плиты
2
4
6
4
Количество ребер жесткости площадки
4
8
6
8
Сторона плиты, мм
1550
1500
1450
1400
Сторона площадки, мм
500
480
440
460
Высота стойки с муфтой, мм
2500
2300
2400
2250
Высота плиты со втулкой, мм
500
500
550
450
Высота устройства, мм
3000
2800
2950
2700
* - сталь С245 по ГОСТ 27772 с ударной вязкостью в соответствии с СП16.13330.
В Конструкциях 1, 2 и 4 полые цилиндрические элементы (втулка, стойка) были заполнены в заводских условиях пенополиуретаном гидрофобным "ВЛАДИПУР 3021" плотностью 20-40 кг/м³. Антикоррозийная защита была нанесена в заводских условиях на конструкции 2-4 двухкомпонентной краской "Тематар ТФА", слой на конструкции 2 был выполнен толщиной 100 мкм, на конструкции 3 - толщиной 150 мкм, на конструкции 4 - толщиной 120 мкм.
Эксперименты по каждой конструкции проводились на разных типах местности (обычный грунт, крупнообломочный и скальный грунт, вечная мерзлота) и с разными типами опор ЛЭП (анкерные, промежуточные, переходные и специальные).
Результаты экспериментов показали повышение прочности, устойчивости и надежности конструкции опоры ЛЭП вне зависимости от типа опоры. Также, была обеспечена возможность быстрой установки устойчивой конструкции вне зависимости от рельефа местности, типа грунта и климатических характеристик местности.
Таким образом, заявленная полезная модель позволяет достичь все заявленные технические результаты.