СТОЙКА ОПОРЫ
SUPPORT STAND

Область техники
Настоящее изобретение касается конструкции стойки опоры, в частности стойки сборной опоры, и может быть использовано при проектировании и возведении опор различного назначения для линий электропередачи, связи и т.п.
Предшествующий уровень техники
Отличительной особенностью опор электропередач и подобных им конструкций является доминирующее влияние на их напряженное состояние метеорологических факторов - ветровой нагрузки, обледенения, температуры. По уровню восприятия нагрузок наиболее нагруженными являются участки соединения стоек сборных опор между собой и одностоечных опор с фундаментом, в которых, в частности, характерно возникновение крутящих и изгибающих моментов, что предъявляет высокие требования к прочности торцовых участков стойки. Для соединения стоек опор между собой, а также установки одностоечных опор на фундамент, торцовая часть стойки обеспечивается соединительным узлом, как правило, фланцевого типа.
Известна стойка сборной опоры, выполненная в виде трубчатой конструкции, материалом стенки которой является бетон, с торцовой частью, снабженной соединительным узлом (см. пат. заявка Японии JP 2008101326 A, опубл. 01.05.2008 [1]). На торцовой части стойки используется соединительный узел фланцевого типа, в котором фланцевая часть выполнена с цилиндрическим участком в виде кольцевой стенки, посредством которой соединительный узел монтируется на торце стойки. Цилиндрический участок скрепляется с монтажными кольцами стенки стойки, выполненными из металлических прутков и размещенных по периферийному участку торца стойки, а фланцевая часть также соединена с продольной стержневой арматурой стенки стойки. Соединение стоек при монтаже сборной опоры осуществляется посредством соединительной части цилиндрической формы с фланцами на концах. Техническое решение по торцу стойки, использованное в данной стойке, не обеспечивает прочностных характеристик, достаточных для надежной работы торцовой части стойки в условиях действия нагрузок, вызывающих моменты скручивания и изгиба в сечениях стойки. Кроме того, данное техническое решение по торцовой части стойки усложняет процесс ее изготовления, что снижает технологичность стойки в целом.
Известна стойка опоры, выполненная в виде трубчатой конструкции из бетона, на торцовой части которой установлен соединительный узел фланцевого типа (см. полезная модель Китая CN 202689658 U, опубл. 23.01.2013 [2]). Торец стойки содержит кольцевую фланцевую часть и соединенную с ней цилиндрическую часть, выполненные из металла. Цилиндрическая часть скреплена с продольными стержнями арматуры стойки. Данное техническое решение по торцу стойки обеспечивает сравнительно простую технологию изготовления стойки, однако отличается недостаточно высокими прочностными показателями в отношении устойчивости к действию скручивающих и изгибных моментов в сечениях торцовой части стойки, что снижает надежность опоры. Это связано с тем, что прочностные показатели торца в основном определяются толщиной стенки защитного бетонного покрытия, величина которого не превышает толщину стенки цилиндрической части.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является техническое решение конструкции стойки опоры с соединительным узлом, раскрытое в ГОСТ 22687.2-85. Стойки цилиндрические железобетонные центрифугированные для опор высоковольтных линий электропередачи. Конструкция и размеры. С. 33, 34 [3].
По данному техническому решению стойка опоры выполнена в виде трубчатой конструкции, стенки которой армированы продольной напрягаемой и ненапрягаемой стержневой арматурой и поперечной спиральной арматурой, образующих каркас, включающей в себя подпятник и закладное изделие по меньшей мере на одном торце стойки. Закладное изделие содержит обечайку в виде кольца из стальной полосы, монтажное кольцо, закрепленное на внутренней периферии обечайки, и анкерную арматуру в виде прямолинейных стержней, прикрепленных к внутренней поверхности обечайки над монтажным кольцом. Соединительный узел данной стойки содержит фланец, прикрепленный к внешней поверхности обечайке.
Конструктивное исполнение стойки по техническому решению [3] не обеспечивает достаточной устойчивости к действию внешних нагрузок и особенно к действию нагрузок, вызывающих моменты скручивания в сечениях торцовой части стойки, несущей соединительный узел, следствием чего является депланации сечений в торцовой части стойки, что снижает несущую способность стойки и опоры в целом. Это связано с тем, что прочностные показатели торца стойки определяются, в основном, толщиной защитного бетонного покрытия, величина которой не постоянна по периметру и имеет минимальное значение, равное толщине обечайки.
Раскрытие изобретения
Технической задачей настоящего изобретения является конструктивное решение по стойке опоры с соединительным узлом на торцовой части стойки, которое обеспечивает более высокие характеристики по устойчивости стойки опоры к действию скручивающих нагрузок и особенно для стоек с узкой базой.
Техническим результатом конструкции стойки опоры по настоящему изобретению является повышение несущей способности и надежности стойки опоры путем повышения устойчивости к возникновению депланации сечений торцовой части стойки с соединительным узлом к действию скручивающих и изгибных моментов в сечениях торцовой части стойки. Достижение технического результата с использованием предлагаемого технического решения можно обеспечить за счет обеспечения равномерной толщины защитного бетонного покрытия торца стойки с анкерной арматурой закладного изделия, превышающей толщину обечайки, а также характера связи анкерной арматуры закладного изделия с арматурой каркаса стенки стойки опоры.
Указанный технический результат осуществления изобретения достигается тем, что стойка опоры, выполненная в виде трубчатой конструкции, стенки которой армированы продольной напрягаемой и ненапрягаемой стержневой арматурой и поперечной спиральной арматурой, образующих каркас стенки, включающей в себя подпятник и закладное изделие по меньшей мере на одном торце стойки, при этом закладное изделие содержит обечайку в виде кольца из стальной полосы, монтажное кольцо, закрепленное на внутренней периферии обечайки, и анкерную арматуру, причем анкерная арматура закладного изделия выполнена в виде отдельных стержней с наклонным участком отгиба в нижней части, переходящим в прямолинейный конец, параллельный его верхней части, которые установлены так, что участок верхней части стержня, переходящей в отгиб, охватывает монтажное кольцо, а упомянутый прямолинейный конец нижней части скреплен с обечайкой под монтажным кольцом.
Анкерная арматура может быть выполнена в виде П-образных стержней с загибом верхнего краевого участка, величина которого не меньше суммы диаметра стержня продольной арматуры и диаметра стержня анкерной арматуры. Такое выполнение анкерной арматуры обеспечивает необходимое беспрепятственное прохождение продольной стержневой арматуры при сборке закладного изделия с каркасом стенки, а также дополнительно повышает сцепление анкерной арматуры с материалом стенки стойки.
Предпочтительно скрепить стержни анкерной арматуры с продольными ненапрягаемыми стержнями арматуры стойки, что дополнительно повышает устойчивость торца стойки к возникновению депланации сечений в результате действия скручивающих нагрузок.
Предпочтительно выполнение закладной детали по меньшей мере из двух секций, что облегчает процесс установки закладной детали при изготовлении стойки опоры и повышает технологичность изготовления стойки опоры.
В качестве материала стенки может быть использована бетонная смесь или полимербетон.
Перечень чертежей
Изобретение поясняется чертежами. На чертежах одинаковыми позициями обозначены одинаковые или аналогичные элементы. Надо также иметь ввиду, что чертежи являются схематичными и размерные и другие соотношения конструктивных элементов и частей на них отличаются от действительных. На чертежах:
фиг. 1 - общий вид стойки опоры с соединительными узлами,
фиг. 2 - вид торца стойки сбоку с местным разрезом, показывающим элементы закладного изделия по настоящему изобретению,
фиг. 2а - вид сверху торца стойки, фиг. 2b - сечение по линии А-А торца стойки на фиг. 2а,
фиг. 3 - общий вид конструкции закладного изделия в перспективе,
Фиг. 3а - вид сбоку закладного изделия, фиг. 3b - вид сверху закладного изделия и фиг. 3c - увеличенное изображение места соединения анкерной арматуры с обечайкой закладного изделия, местный вид В на фиг. 3а.
фиг. 4а - вид сбоку закладного изделия с анкерной арматурой П-образной формы, фиг. 4b - вид сверху закладного изделия с анкерной арматурой П-образной формы,
фиг. 5а - участок развертки торца стойки с закладным изделием, анкерная арматура которого выполнена в виде отдельных стержней, фиг. 5b - участок развертки торца стойки с закладным изделием, анкерная арматура которого выполнена в виде П-образных стержней,
фиг. 5c - участок развертки торца стойки с закладным изделием, анкерная арматура которого выполнена в виде отдельных стержней и скреплена с напрягаемыми продольными стержнями каркаса стойки; фиг. 5d - участок развертки торца стойки с закладным изделием, анкерная арматура которого выполнена в виде П-образных стержней, скрепленных с напрягаемыми продольными стержнями каркаса стойки,
фиг. 6а, фиг. 6b - вид в перспективе конструкции закладного изделия, выполненного из двух и трех секций.
Описание изобретения
На фиг. 1 показан общий вид стойки 1 опоры, имеющей по меньшей мере на одном торце соединительный узел 2 фланцевого типа. Если стойка используется для сборной опоры, соединительные узлы 2 и 2а установлены на обоих торцах стойки. Одностоечная опора снабжена одним соединительным узлом 2, посредством которого она соединяется с фланцевым узлом фундамента. Торцовая часть стойки также снабжена подпятником (не показан).
На фиг. 2 показан общий вид торца стойки по настоящему изобретению с фланцевым соединительным узлом, включающим в себя фланец 3 и ребро 4, и местный вид, представляющий составные части закладного изделия и их взаимосвязь между собой.
Как видно на фиг. 2, закладное изделие 5 образовано обечайкой 6 в виде кольца из стальной полосы, монтажным кольцом 7, закрепленным на внутренней поверхности обечайки и анкерной арматурой 8. Анкерная арматура 8 находится в материале стенки 10 стойки, а элементы соединительной части - фланцевая часть 3 и ребра 4 - прикреплены к внешней поверхности обечайки 6, например, сваркой.
На фиг. 2а показан вид сверху торца стойки, представляющей структуру торцовой части, образуемую стенкой 10 стойки из соответствующего материала, например, бетона, армированной продольными напрягаемыми и ненапрягаемыми стержнями 11 и 12 соответственно. На фиг. 2b представлено сечение А-А торцовой части стойки, проходящее через ненапрягаемый стержень 11 продольной арматуры. На фигурах видно, что радиальное положение как ненапрягаемой, так и напрягаемой стержневой арматуры 11 и 12 в радиальном направлении от оси стойки определено монтажным кольцом 7 закладного изделия.
Более подробно конструктивное выполнение закладного изделия описано ниже и представлено на фиг. 3, фиг. 3а, фиг. 3b и 3c.
Как видно на фиг. 2 и фиг. 3, 3а и 3c анкерная арматура выполнена в виде отдельных стержней 8, закрепленных на внутренней поверхности обечайки 6, с отгибом в нижней части. Стержень анкерной арматуры имеет участок отгиба 13 в нижней части, переходящим в нижнюю концевую часть 14, параллельную верхней части 15 стержня. При установке анкерной арматуры участок отгиба 13 стержня охватывает монтажное кольцо 7 закладного изделия и скрепляется своей нижней концевой частью 14 с внутренней поверхностью обечайки под монтажным кольцом посредством, например, сварки. Само монтажное кольцо 7 закладного изделия, закреплено ниже верхнего торца обечайки у ее средней части посредством, например, сварки.
Выполнение стержней анкерной арматуры закладного изделия изогнутыми в нижней части и установленными в соответствии с настоящим изобретением позволяет увеличить зазор между анкерными стержнями 11 и внутренней поверхностью обечайки на величину «d», см. фиг. 2 и фиг. 3c, которая равна диаметру монтажного кольца 7. Таким образом, величина 8 защитного слоя 9 имеет практически одинаковую толщину по периферии стенки стойки, как видно на фиг. 2 и 2b, и увеличена по сравнению с толщиной этого слоя в существующих конструкциях, которая, как правило, не превышает толщину обечайки закладного изделия. За счет такого конструктивного выполнения закладного изделия возрастает устойчивость торца стойки к возникновению депланации сечений, что повышает несущую способность стойки и опоры в целом.
Анкерная арматура может иметь различные конструктивные исполнения. В одном конструктивном исполнении она может быть выполнена из отдельных стержней, как показано на фиг. 3 и фиг. 3а. В другом конструктивном исполнении анкерная арматура может быть выполнена в виде П-образных стержней 8а, которые показаны на фиг. 4а, 4b. При этом ширина П-образного стержня такова, что он свободно располагается между двумя соседними стержнями напрягаемой продольной арматуры.
Как видно на фиг. 4а, 4b верхний краевой участок 16 загнут внутрь обечайки на величину «h», показанную на фиг. 4b, составляющую не менее суммы диаметра стержня продольной арматуры и диаметра стержня анкерной арматуры, так чтобы образовать пространство «с» не менее толщины стержней продольной арматуры. Это, с одной стороны, обеспечивает беспрепятственный проход стержней продольной арматуры при сборке каркаса с закладным изделием, а с другой стороны, дополнительно улучшает связь анкерной арматуры с материалом стенки стойки.
На фиг. 5а и 5b показаны участки разверток арматуры стойки с закладным изделием, анкерная арматура которого выполнена соответственно в виде отдельных стержней и в виде П-образных стержней. Здесь анкерная арматура закладного изделия связана только с материалом стенки 10 стойки, как также видно на фиг. 2. На фиг. 5b показано, что стержни 11 и 12 ненапрягаемой и напрягаемой арматуры свободно проходят краевой участок 16 загиба за счет пространства «с» на участке загиба, поскольку глубина пространства в месте отгиба составляет не менее диаметра стержней продольной арматуры.
При сборке каркаса стойки с закладным изделием анкерную арматуры можно скрепить с ненапрягаемыми стержнями продольной арматурой стенки стойки, что дополнительно повышает устойчивость торца стойки к возникновению депланации сечений и повышает несущую способность стойки.
На фиг. 5c и 5d показано, что стержни анкерной арматуры, выполненные как в виде отдельных стержней, так и в виде отдельных П-образных стержней, скреплены с ненапрягаемыми стержнями 11 продольной арматуры, например контактной сваркой с образованием точечного шва 17. Такая связь закладного изделия с арматурой стенки стойки дополнительно повышает прочность торца стойки к депланации сечений и надежность стойки в целом.
Закладное изделие устанавливается в процессе изготовления стойки и соединяется с материалом стенки 10 стойки посредством анкерной арматуры 8. Каркас стойки выполнен из продольной арматуры и поперечной арматуры (не показана).
В качестве продольной арматуры могут быть использованы металлические стержни или канаты (пряди). Продольная арматура выполнена из ненапрягаемых стержней 11 и напрягаемых стержней 12 установленного диаметра, расположенных вдоль стенки 10 стойки и соединены с монтажными кольцами арматуры стойки (не показаны), например, сваркой. Для продольного армирования используют стержни ненапрягаемой арматуры разной длины. Ненапрягаемые стержни полной длины используются также для заземления опоры. Может быть использовано смешанное продольное армирование, включающее в себя стержневую и канатную арматуру.
Поперечная арматура, соединяющая напрягаемую и ненапрягаемую арматуру, выполняется в виде односторонней однозаходной спирали, как правило, из низкоуглеродистой холоднотянутой проволоки.
Для удобства установки закладного изделия при сборке каркаса стойки закладное изделие может быть выполнено по меньшей мере из двух секций. На фиг. 6а и 6b показаны конструкции закладного изделия из двух и трех секций. Секционная конструкция закладного изделия позволяет упростить сборку закладного изделия с каркасом стенки в процессе изготовления стойки. Как показано на рис. 6а, обечайка разделена на две секции 6а, с прикрепленными к ним секциями монтажного кольца 7а и группы стержней анкерной арматуры 8. На концевых участках обечайки каждой секции выполнены соединительные части 18а и 18b. При установке секции обечайки закладного изделия скрепляются посредством соединительных частей на концевых участках с ответными концевыми участками обечайки. Подобное выполнение закладного изделия также использовано при разделении на три секции, как видно на фиг. 6b.
После сборки каркаса стойки и установки закладного изделия производится заливка материала, например бетонной смеси, с последующим формированием стойки методом центрифугирования.
В качестве материала стенки стойки вместо бетонной смеси может быть использован, например, полимербетон.
Настоящее изобретение, описанное и проиллюстрированное выше, следует рассматривать как предпочтительный пример осуществления, и могут быть различные изменения, касающиеся формы, расположения и взаимосвязи конструктивных элементов в пределах существа и объема изобретения, определенные в формуле изобретения.
Например, анкерная арматура может быть выполнена в виде перевернутых U-образных стержней. Могут быть использованы иные средства, обеспечивающие скрепление конструктивных элементов закладного изделия и анкерной арматуры закладного изделия со стержнями продольной арматуры стенки стойки.