Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к строительству, в частности к опорным конструкциям в виде пространственной фермы для линии электропередачи высокого напряжения (ЛЭП).

Известна опорная конструкция в виде пространственной фермы многоугольного поперечного сечения для ЛЭП, включающая фигурные пояса, выполненные из листового материала, образующего при изгибе жесткий профиль, и прикрепленные к ним элементы решеток, при этом боковые пояса пространственной фермы выполнены трехгранными из отдельных металлических сплошных листов, изогнутых по всей высоте опорной конструкции, и включает в себя расположенные под тупым углом друг к другу плоскости в форме равнобедренных треугольников посередине и примыкающих к ним по двум боковым сторонам прямоугольников, образующих ребра жесткости поясов, причем плоскости треугольника и прямоугольников расположены наклонно к вертикальной оси пространственной фермы, а элементы решеток жестко прикреплены к крайним ребрам жесткости соседних боковых поясов и размещены с ними в одной плоскости каждой боковой грани пространственной фермы, при этом прямоугольные ребра жесткости соседних поясов расположены параллельно друг другу, концы элементов решеток смежных боковых граней фермы прикреплены к общим узлам на ее поясах, опорная конструкция в поперечном сечении у основания и узлах секционного соединения выполнена восьмиугольной, а вершина опорной конструкции в плане выполнена четырехугольной (RU, заявка 94020592, Е 04 Н 12/00, опубл. 1996).

Опорная конструкция по данному решению обладает высокой механической прочностью за счет выбора рациональной конфигурации поперечного сечения, переменного по всей длине бескаркасной пространственной фермы. Однако при увеличении нагрузок, воздействующих на опору, например для повышенных переходных опор, при использовании проводов большого сечения или в районах с большой скоростью ветра, возрастают изгибающие моменты, воздействующие на нижнюю часть опоры, и, начиная с некоторой величины значения изгибающих моментов, решение, предложенное в прототипе, не позволяет обеспечить требуемой механической прочности без увеличения базы фермы, что переведет предложенную конструкцию в разряд широкобазых опор. Это определено тем, что повышение механической прочности предложенной конструкции к восприятию изгибающих моментов может достигаться только двумя способами:

- увеличением толщины металлического листа, используемого для изготовления трехгранных поясов, и для этого способа существует предел по технологическим возможностям оборудования завода-изготовителя и по оптимальному соотношению толщины листа и формы пояса;

- увеличением базы (расстояния между противоположными боковыми гранями фермы).

Известна опорная конструкция для линии электропередачи, представляющая собой пространственную ферму многоугольного поперечного сечения, содержащую, по крайней мере, три фигурных пояса, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных между собой элементами решеток с образованием замкнутого поперечного контура, каждый фигурный пояс в основании выполнен с гранями из металлического сплошного листа, изогнутого в поперечной плоскости по всей высоте опорной конструкции с образованием заданной геометрической формы центральной поверхности, и расположенных под заданным углом к ней отогнутых поверхностей, образующих ребра жесткости пояса и выполненных заданной геометрической формы, плоскости указанных поверхностей пояса расположены наклонно к вертикальной оси пространственной фермы, а элементы решеток жестко 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, концы элементов решеток смежных боковых граней фермы прикреплены к общим узлам на ее поясах, каждый фигурный пояс в основании выполнен пятигранным с образованием расположенных пяти плоскостей, первая из которых является центральной, две другие боковые поверхности, смежные с центральной поверхностью, расположены по двум боковым ее сторонам под прямым углом к ней, две крайние поверхности, примыкающие к боковым поверхностям, расположены под тупым углом к боковым поверхностям, центральная поверхность пояса выполнена в форме равнобедренного треугольника, или прямоугольника, или трапеции (RU, пат №2197586, Е04Н 12/10, опубл. 27.01.2003).

Недостатком данной конструкции является то, что для обеспечения достаточной изгибной жесткости центральной поверхности фигурного пояса при выполнении ее плоской необходимо либо увеличивать толщину листа, либо увеличивать длину основания, что приводит к повышенному расходу металла.

Данная конструкция опоры ЛЭП принята в качестве прототипа.

В связи с этим целесообразно разработать пути увеличения механической прочности фермы к воздействию изгибающих моментов без увеличения толщины металлического листа, используемого для изготовления поясов, и без увеличения базы фермы.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по увеличению механической прочности пространственной фермы к восприятию изгибающих моментов без увеличения толщины металлического листа поясов и без расширения базы фермы.

Достигаемый при этом технический результат заключается в уменьшении расхода стали при изготовлении поясов и оптимизации форм поясов по высоте фермы в соответствии с действующими по высоте фермы нагрузками для увеличения механической прочности пространственной фермы к восприятию изгибающих моментов без увеличения толщины металлического листа поясов и без расширения базы фермы.

Указанный технический результат достигается тем, что в опорной конструкции для линии электропередачи, представляющей собой пространственную ферму, выполненную из фигурных поясов, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных между собой соединительными элементами с образованием замкнутого поперечного контура, каждый фигурный пояс выполнен изогнутым в поперечной плоскости по всей высоте опорной конструкции с образованием заданной геометрической формы центральной поверхности, выполненной в форме расположенных под тупым углом друг к другу двух равнобедренных треугольников, или прямоугольников, или трапеций, 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, каждый фигурный пояс в основании выполнен шестигранным из изогнутого в поперечной плоскости сплошного металлического листа или из сваренных между собой по высоте фермы отдельных металлических листов, с образованием расположенных шести плоскостей, расположенных наклонно к вертикальной оси пространственной фермы или параллельно последней, первые две из которых расположены под тупым углом друг к другу по всей высоте опорной конструкции и образуют центральную поверхность, две другие боковые поверхности, смежные с центральной поверхностью, расположены по двум боковым ее сторонам под тупым углом к смежно расположенной плоскости центральной поверхности, а две крайние поверхности, примыкающие к боковым поверхностям, расположены под тупым углом к боковым поверхностям.

Эти отличительные признаки являются новыми по сравнению с известными аналогами и в совокупности необходимыми для достижения нового технического результата, заключающегося в создании облегченной быстромонтируемой опорной конструкции для линии электропередачи высокого напряжения, обладающей повышенной устойчивостью и механической прочностью в нормальном и аварийном режимах.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид пространственной фермы опорной конструкции с шестигранным поясом.

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

Каждый фигурный пояс выполнен из металлического сплошного листа, изогнутого в поперечном сечении по всей высоте опорной конструкции, или из сваренных между собой по высоте фермы отдельных металлических листов с образованием расположенных под заданными углами друг к другу поверхностей, первая из которых, являющаяся центральной, может быть выполнена по форме в виде двух заданной геометрии фигур (например, равнобедренных треугольников или трапеций, или прямоугольников), две другие, примыкающие к центральной по двум боковым ее сторонам, являющиеся боковыми, также выполнены по форме в виде заданной геометрической фигуры (например, равнобедренного или прямоугольного треугольника или трапеции, или прямоугольника), а две плоскости, расположенные по бокам сторон боковых плоскостей, являющиеся крайними, также могут быть выполнены в виде заданной геометрической фигуры (например, равнобедренного или прямоугольного треугольника или трапеции, или прямоугольника). Плоскости, примыкающие к центральной по двум боковым ее сторонам, образуют ребра жесткости пояса.

Каждый фигурный пояс в основании выполнен шестигранным с образованием расположенных шести плоскостей, первые две из которых расположены под тупым углом друг к другу по всей высоте опорной конструкции и образуют центральную поверхность, две другие боковые поверхности, смежные с центральной поверхностью, расположены по двум боковым ее сторонам под тупым углом к смежно расположенной плоскости центральной поверхности, а две крайние поверхности, примыкающие к боковым поверхностям, расположены под тупым углом к боковым поверхностям.

Плоскости поверхностей шестигранного пояса расположены наклонно к вертикальной оси пространственной фермы или параллельно последней, а элементы решеток жестко прикреплены к крайним ребрам жесткости соседних поясов и размещены с ними в одной плоскости каждой крайней грани пространственной фермы, концы элементов решеток смежных боковых граней фермы прикреплены к общим узлам на ее поясах.

Ниже приводится пример конкретного исполнения изобретения.

Опорная конструкция для ЛЭП (чертеж) выполнена в виде пространственной фермы, которая включает фигурные угловые пояса 1 с центральной, например, треугольной в плане гранью, сформированной из двух по высоте опорной конструкции под углом друг к другу соединенных плоскостей 2, двумя, например, выполненными треугольными по форме боковыми гранями 3 и двумя, выполненными по форме прямоугольными, крайними гранями 4, а также и элементы решетки в виде раскосов 5.

Пространственная ферма опорной конструкции ЛЭП (чертеж) образована четырьмя фигурными поясами, соединенными между собой элементами решетки. Каждый пояс 1 фермы выполнен шестигранным из сплошного листа утолщенного металлического проката фигурного кроя, изогнутого на шесть плоских геометрических фигур в форме равнобедренного треугольника, образующего среднюю центральную грань 2 пояса 1, в форме треугольников, образующих боковые грани 3, и в форме прямоугольников, образующих две крайние грани 4 этого пояса фермы.

Две крайние плоские грани 4 примыкают под тупым углом к плоским боковым граням 3 пояса 1, а последние примыкают к центральной грани под тупым углом к смежно расположенным плоскостям, образующим центральную поверхность, и выполняют функцию ребер жесткости.

Одна крайняя грань 4 каждого соседнего пояса 1 размещена в плоскости, смежной с ними крайней грани фермы, и является одновременно составной частью этой боковой грани по всей ее высоте.

Элементы решеток в виде раскосов 5 прикреплены жестко внахлест к внутренним поверхностям крайних граней 4 соседних поясов 1 и размещены по всей высоте боковых граней, а раскосы 5 соседних боковых граней фермы состыкованы в общих узлах крепления смежного с ними пояса 1. Элементы решетки могут быть выполнены из уголкового или круглого профиля.

Длинномерная опорная конструкция может быть выполнена для удобства транспортировки и монтажа секционно из составных фигурно гнутых по краю листовых металлических полос, прикрепленных друг к другу верхними и нижними краями, например, с помощью встроенных с внутренней их стороны фланцевых соединений, выполненных из уголкового или плоского профиля, и сваркой.

Такая конструкция пространственной фермы из сплошных фигурно гнутых металлических листов с большей площадью сечения в основании опорной конструкции, чем площадь сечения у вершины опоры, имеет высокую механическую прочность к изгибающим и нагрузкам рабочих режимов и скручивающим нагрузкам аварийных режимов ЛЭП высокого напряжения.

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