Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРНАЯ СТОЙКА ДЛЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорным конструкциям в виде пространственной фермы для линии электропередачи высокого напряжения.

В настоящее время при строительстве воздушных линий электропередачи (ВЛ) широко применяются опоры ВЛ, выполненные на базе многогранных полых стальных стоек переменного по высоте правильного многоугольного сечения. При этом такие стойки выполняется с сечением в виде замкнутого правильного многоугольника, содержащего 8, 10, 12, 14 и т.д. граней.

Такие стойки обладают достаточной экономической эффективностью и несущей способностью, однако при необходимости увеличить несущую способность такой стойки потребуется увеличивать ее поперечное сечение или применять при изготовление стойки стальной лист большей толщины. Причем значительно увеличить несущую способность такого сечения за счет увеличения размеров трудно, так как размеры, с одной стороны, ограничены устойчивостью пластинок граней, а с другой стороны, необходимостью установки таких стоек на один фундамент.

Одним из недостатков таких стоек является их симметричная несущая способность, в то время как нагрузки, которые испытывают опоры ВЛ, как правило, почти всегда несимметричны. Так, обычно нагрузки рабочих режимов, направленные перпендикулярно оси ВЛ, существенно превышают нагрузки аварийных режимов, направленные вдоль оси ВЛ. При этом прочность стойки многогранного сечения должна выбираться в соответствии с наибольшей воздействующей нагрузкой. Таким образом, по одному из направлений воздействия нагрузок стойки опор ВЛ получаются недогруженными, в результате чего они имеют избыточный вес.

Увеличить несущую способность стойки возможно, разделив многогранную стойку на две половины, представляющие собой несущие пояса, и раздвинув эти несущие пояса друг от друга на некоторое расстояние, при этом соединив их между собой планками или раскосами. При таком выполнение стойки опоры ВЛ, механическая прочность стойки по оси, по которой выполняется раздвигание несущих поясов, существенно возрастает, т.к. с увеличением расстояния между поясами возрастает радиус инерции сечения по этой оси. Дополнительным преимуществом такого решения является то, что появляется возможность подъема на опору монтажного и ремонтного персонала по планкам или раскосам, соединяющим несущие пояса, тогда как возможность подъема по гладким многогранным стойкам замкнутого сечения отсутствует.

Известна опорная конструкция для линии электропередачи, представляющая собой пространственную ферму, содержащая фигурные пояса, расположенные на расстоянии друг от друга и соединенные между собой соединительными элементами с образованием замкнутого поперечного контура, каждый фигурный пояс выполнен многогранным, изогнутым 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, а соединительные элементы 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, каждый фигурный пояс выполнен четырехгранным из сплошного гнутого металлического листа или из сваренных между собой по высоте фермы отдельных металлических листов, центральная поверхность каждого пояса образована двумя под тупым углом друг к другу расположенными поверхностями, при этом все поверхности каждого фигурного пояса, расположенные наклонно к вертикальной оси пространственной фермы или параллельно последней, выполнены в форме равнобедренного треугольника или трапеции, а основание каждого треугольника или большее основание каждой трапеции расположено в основании фермы (RU, №2204672, Е04Н 12/10, опубл. 20.05.2003).

Данная конструкция опоры ВЛ принята в качестве прототипа.

Опорная конструкция по данному решению обладает высокой механической прочностью за счет выбора размеров поверхностей, формирующих при использовании трех граней определенную жесткость конструкции. Для получения заданной жесткости центральная поверхность каждого пояса, являясь плоской, выполняется достаточно развитой площади, что приводит к повышенному расходованию металлического листа и утяжелению фермы в целом.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по сохранению габаритов и сокращению расходования материалов.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении несущей способности при сохранении габаритных размеров.

Указанный технический результат достигается тем, что в опорной конструкции для линии электропередачи, представляющей собой пространственную ферму, содержащую два фигурных пояса, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных между собой через полки соединительными элементами типа планок или раскосов с образованием замкнутого поперечного контура неправильного многоугольника, каждый фигурный пояс выполнен многогранным, изогнутым в поперечной плоскости по всей высоте опорной стойки с образованием в сечении отдельных граней, поверхности каждых двух смежно расположенных граней каждого пояса по линии гиба расположены под углом относительно друг друга от 10° до 36°, а угол между каждой полкой и смежно расположенной с ней гранью выполнен больше угла между поверхностями каждых двух смежно расположенных граней каждого пояса.

Изобретение поясняется чертежом, где изображено поперечное сечение пространственной фермы опорной стойки.

Согласно изобретению опорная стойка представляет собой пространственную ферму многоугольного поперечного сечения для ЛЭП, включающую в себя выполненные из изогнутого в поперечной плоскости листового материала (стальные листы) фигурные пояса и прикрепленные к ним соединительные элементы, например элементы решеток в виде раскосов или планок, посредством которых указанные пояса связаны между собой. Опорная стойка решетчатой пространственной формы с поясами постоянного или переменного по длине сечения содержит фигурные пояса, расположенные на расстоянии друг от друга и соединенные между собой раскосами или планками с образованием замкнутого поперечного контура неправильного многоугольника.

Предлагается оптимизировать сечение стойки путем уменьшения внешних углов α между поверхностями соседних (смежных) граней несущих поясов. При уменьшении внешних углов α несущая способность сечения возрастает, так как сечение становится выше и материал ветвей располагается дальше от осей сечения, что приводит к увеличению радиуса инерции сечения.

Пример выполнения предлагаемого решения показан на чертеже. Несущие пояса представляют собой две половины усеченной пирамидальной конструкции, в сечении представляющей собой неправильный десятигранник, однако необходимо отметить, что число граней 1 стойки может быть любым. Углы гиба при изготовлении поясов одинаковы и равны в случае десятигранной стойки 36°, а в общем случае угол гиба равен от 10° до 36°. Размеры сечения по высоте стойки могут быть переменными. Полку 2 и просвет между полками 2 можно принять постоянными, тогда все раскосы 3 или планки, соединяющие несущие пояса между собой, будут одинаковой длины. По сути, предлагается использовать в конструкции стойки два несущих пояса, представляющие собой две половины неправильного многогранника, т.к. углы гиба β на полугранях (полках 2), находящихся в плоскости планок или раскосов, соединяющих несущие пояса, должны быть больше углов α. Введение решетчатых граней увеличивает размеры сечения в плоскости максимальных моментов, поэтому несущая способность предлагаемой стойки в этой плоскости, по сравнению со стойкой многогранной сплошного сечения, существенно возрастает. Или, при одинаковой несущей способности, предлагаемая стойка будет легче многогранной.

В общем случае, опорная стойка для линии электропередачи в виде пространственной фермы выполнена из двух фигурных поясов, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных между собой соединительными элементами с образованием замкнутого поперечного контура неправильного многоугольника.

Каждый фигурный пояс выполнен многогранным, изогнутым в поперечной плоскости по всей высоте опорной стойки с образованием в сечении отдельных граней 1, поверхности каждых двух смежно расположенные граней из которых по линии гиба 4 расположены под углом относительно друг друга. При этом поверхности каждых двух смежно расположенных граней 1 каждого пояса по линии гиба расположены под углом от 10° до 36°, а угол между каждой полкой (отгиб крайней грани, к которой присоединяются планки или раскосы) и смежно расположенной с ней гранью выполнен больше угла между поверхностями каждых двух смежно расположенных граней каждого пояса.

На чертеже представлен пример выполнения такого сечения на базе десятигранника, однако число граней может быть любым. В случае правильного десятигранника углы гиба равнялись 36 градусам. С уменьшением угла α несущая способность сечения возрастает, однако при очень малых α ребра не будут обеспечивать местную устойчивость пластинок между ними. В связи с этим можно предложить для подобных конструкций значения угла гиба от 10° до 36°.

Поверхности пояса могут быть выполнены в форме трапеции, равнобедренного или прямоугольного треугольника. При этом основание каждого треугольника или большее основание каждой трапеции должно быть расположено в основании фермы.

Плоскости поверхностей могут быть расположены наклонно к вертикальной оси пространственной фермы или параллельно последней.

Изобретение промышленно применимо, так как для его реализации не требуется специальной технологии, кроме той, что в настоящее время используется при изготовлении форменных конструкций.