Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРА С ПОДКОСОМ И СИСТЕМА ФУНДАМЕНТОВ ДЛЯ ОПОРЫ С ПОДКОСОМ

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорным конструкциям для линии электропередачи высокого напряжения (ЛЭП).

У свободностоящих стальных и железобетонных опор одноцепных трехфазных ЛЭП высокого напряжения с подвесной линейной изоляцией закрепление проводов осуществляется на горизонтальных консолях, закрепленных на стойке опоры. На опорах без подвески грозозащитного троса расположение консолей выполнено следующим образом: одна консоль расположена на вершине стойки, а две других - на некотором расстоянии ниже в одной вертикальной плоскости, при этом одна из консолей нижнего яруса имеет большую длину в силу того, что действующие правила устройства электроустановок (ПУЭ) не допускают расположения фаз в одной вертикальной плоскости (см. «Справочник по электрическим установкам высокого напряжения», М., Энергоатомиздат, 1989, с.385-426). Такое расположение консолей для крепления проводов с точки зрения воздействущих на опору нагрузок имеет два отрицательных последствия:

- несимметричное нагружение несущих элементов стойки опоры нагрузками от проводов из-за несимметричного расположения траверс;

- увеличение скручивающих усилий, воздействующих на опору в аварийном режиме при обрыве провода, закрепленного на более длинной траверсе.

Эти отрицательные последствия приводят к необходимости увеличивать сечения несущих элементов стойки опор, что приводит к увеличению материалоемкости и стоимости опор, а также фундаментов для этих опор.

Узкобазые опоры, к которым относится стойка согласно изобретению, опираются обычно на цилиндрический, стальной или железобетонный фундамент, который является продолжением стойки. При больших изгибающих моментах закрепление на одном фундаменте становится не рациональным, так как требует больших затрат материала и стоимость фундамента резко возрастает. Фундаменты, на которые опираются стойка и нижний конец подкоса, могут быть, в частности, грибовидными или иметь любую другую конструкцию.

Стальные опоры для высоковольных линий традиционного исполнения имеют относительно большие поперечные размеры, что затрудняет транспортировку сварных секций. По этой причине элементы опор, как правило, транспортируются россыпью и собираются на монтаже на болтах, что увеличивает трудоемкость и время монтажа.

В последнее время все более широкое применение находят опоры, состоящие из сварных секций с относительно небольшими поперечными размерами, при транспортировке которых не возникает больших затруднений. Пример решетчатой узкобазой опоры с поясами из гнутого профиля описан в статье: Гунгер Ю.Р. и др. «Разработка новых конструкций опор ВЛ из гнутых металлических профилей нетрадиционных форм», Электрические станции, №3, 2003.

Установка дополнительного подкоса для опоры позволяет решить вопросы устойчивости, так как такая конструкция позволяет уменьшить изгибающие моменты в нижней части стойки, массу стойки и затраты на закрепление опоры. Однако область, в которой эта конструкция эффективна, ограничена.

Подкос позволяет уменьшить изгибающие моменты от нагрузок в плоскости опоры. При креплении стойки к одному фундаменту для высоких опор при больших ветровых нагрузках существенными становятся изгибающие моменты при направлении ветра вдоль оси высоковольтной линии, которые подкос не снижают.

Известна одноцепная опора с подкосом, содержащая стойку, укрепленную нижним концом в грунте в фундаменте, смонтированные в верхней части стойки и расположенные по разные стороны относительно нее две консоли для размещения на этих консолях узлов крепления гирлянд подвесных изоляторов для нижних проводов и смонтированную в верхней части над указанными консолями дополнительную консоль для узла крепления гирлянды подвесных изоляторов для верхнего провода, а также подкос, одним концом закрепленный в грунте на фундаменте, а другим прикрепленный к стойке ниже консолей для нижних проводов (SU №1709048, Е04В 12/00, опубл. 30.01.1992).

Из этого же источника известна система фундаментов для опоры с подкосом, выполненной в виде укрепленной нижним концом к узлу крепления фундамента стойки и связанного с последней подкоса, одним концом закрепленного в узле крепления отдельного фундамента.

Известное решение принято в качестве прототипа для обоих заявленных объектов, объединенных единым изобретательским замыслом.

Недостатком данной опоры является ее высокий изгибающий момент в сечении стойки, обусловленный нерациональным креплением подкоса из-за использования традиционной схемы построения одноцепной опоры.

Сечение стойки у опоры с подкосом определяется моментом в сечении самой стойки на уровне узла крепления подкоса. Это момент от сил, лежащих выше этого сечения (нагрузка от фазы провода, нагрузка от фазы троса, давление ветра на часть стойки, расположенной выше сечения стойки на уровне узла крепления подкоса). Чем ближе это сечение к этим силам, тем меньше момент. А в известном решении нижние траверсы слева и справа от стойки расположены на одном уровне. Поэтому максимальная высота сечения стойки на уровне узла крепления подкоса определяется допустимым промежутком между отклоненным проводом и подкосом и, как правила, всегда расположена существенно ниже. В связи с этим для таких опор приходится увеличивать сечение опоры и применять сложные по конструкции и материалоемкие фундаменты. Так как фундамент под стойку и фундамент под подкос выполняются отдельно, то в силу геофизических изменений структуры грунта и последствий климатического воздействия возможны деформационные процессы в грунте и в самих фундаментах, приводящие к нарушению их позиционного положения относительно друг друга. Это приходится учитывать при создании фундамента, что выливается в удорожание последнего.

Данное известное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по снижению изгибающих нагрузок за счет рационального пространственного расположения элементов опоры с подкосом и обеспечения замкнутой силовой связи узлов крепления элементов опоры и подкоса к фундаментам.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности опоры с подкосом, уменьшении расхода материалов при изготовлении опор и фундаментов, что приводит к уменьшению стоимости ЛЭП.

Указанный технический результат достигается тем, что опора с подкосом, содержащая стойку, укрепленную нижним концом в грунте в фундаменте, смонтированные в верхней части стойки и расположенные по разные стороны относительно нее две консоли для подвески изоляторов для нижних проводов и смонтированную в верхней части над указанными консолями дополнительную консоль для подвески изоляторов для верхнего провода, а также подкос, одним концом закрепленный в грунте в фундаменте, а другим прикрепленный к стойке ниже консолей для нижних проводов, выполнена из соединяемых по высоте секций, нижняя из которых, выполненная расширяющейся в направлении к грунту, закреплена на двух фундаментах, при этом на уровне фундаментов подкос связан распорками с узлами крепления нижней секции опоры к фундаментам, а узлы крепления нижней секции опоры к фундаментам распоркой связаны между собой, причем подкос расположен в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось опоры перпендикулярно линии подвески проводов.

Кроме того, нижняя секция опоры может быть выполнена из двух частей с монтажным стыком по продольной оси опоры в плоскости расположения подкоса.

Особенностью заявленного изобретения является то, что опора и подкос в зоне фундамента связаны между собой горизонтально направленными распорками, связывающими оба фундамента опоры между собой и с фундаментом подкоса с образованием силового замкнутого треугольника. Кроме того, изобретение направлено на рациональное расположение подкоса по отношению к стойке и линии проводов.

Изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата чертежами.

На фиг.1 представлена опора с подкосом, первый вид;

фиг.2 - то же, что на фиг.2, вид сбоку;

фиг.3 - положение фундаментов и распорок, вид в плане;

фиг.4 - выполнение нижней секции из двух свариваемых при монтаже частей.

Согласно изобретению конструкция опоры включает собственно опору 1, выполненную в виде стойки или мачты. Опора выполнена из соединяемых по высоте секций, нижняя 2 из которых, выполненная расширяющейся в направлении к грунту, закреплена на двух фундаментах 3 (фиг.1, 2). Расширение опоры в нижней части в направлении линии подвески проводов позволяет более рационально воспринимать изгибающие моменты от ветра, направленного вдоль оси высоковольтной линии. В верхней части опора может быть решетчатой, с элементами из гнутого профиля или прокатных уголков, или сплошного сечения в виде многогранника, в нижней расширяющейся части стойка решетчатая. Данные примеры не исчерпывают всех вариантов исполнения стойки (деревянной, железобетонной...).

Нижняя секция 2 опоры может быть выполнена из двух частей 4 и 5 с монтажным стыком 6 по продольной оси опоры в плоскости расположения подкоса, проходящей через продольную ось опоры. Такое исполнение рационально для случая, если рациональная ширина одной или более нижних секций велика и транспортировка их в сварном варианте затруднительна. Разбивка каждой из этих секций на две в дальнейшем при монтаже подлежащих свариванию части с монтажным стыком по оси опоры для нижней секции показана на фиг.4.

В верхней части стойки смонтированы расположенные по разные стороны относительно ее продольной оси две консоли 7 для подвески изоляторов для нижних проводов и смонтирована в верхней части над указанными консолями дополнительная консоль 8 для подвески изоляторов для верхнего провода.

Для такой опоры с подкосом разработана система фундаментов, выполненная из фундамента стойки и отдельного фундамента для подкоса. При этом фундамент для подкоса выполнен в виде отдельного блока, а фундамент для нижней секции стойки, имеющей по крайней мере две разнесенные точки прикрепления к фундаменту, выполнен в виде двух отдельных блоков, расположенных на расстоянии друг от друга в направлении линии подвески проводов и на расстоянии от фундамента для подкоса, при этом на уровне фундаментов узлы крепления стойки к фундаментам связаны между собой распоркой, а узел крепления подкоса к фундаменту связан распорками с узлами крепления стойки к фундаментам.

Данную систему можно рассмотреть на конкретном примере.

Подкос 9 одним концом закреплен в грунте в фундаменте 10, а другим прикреплен к стойке ниже консолей 7 для нижних проводов. Подкос может быть решетчатым или сплошного сечения. Подкос расположен в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось опоры перпендикулярно линии подвески проводов. На уровне фундаментов узел крепления подкоса 9 связан распорками 11 с узлами крепления нижней секции 2 опоры к фундаментам 3, а узлы крепления нижней секции опоры к фундаментам 3 распоркой 12 связаны между собой (фиг.3). Фундаменты, на которые опираются опора и нижний конец подкоса, могут быть, в частности, грибовидными, как показано на фиг.1, 2, или иметь любую другую конструкцию.

При таком исполнении все фундаменты связаны между собой с образованием жесткой силовой взаимосвязи, формирующей условия, при которых три отдельных фундамента по функции равносильны одному общему для всех трех опорных точек фундаменту.

Рациональное расположение подкоса по отношению к линии проводов ЛЭП позволяет при таком исполнении фундаментов уменьшить массу стойки и фундаментов, а также их стоимость.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как получаемый результат базируется на рациональном взаимном пространственном расположении фундаментов и элементов опоры, несущих провода и удерживающих опору от воздействия внешних нагрузок