1.本公开属于输电塔加固技术领域，尤其涉及一种基于角钢补强耗能的输电塔加固装置及方法。


背景技术：

2.目前，输电塔加固主要有方式：一是，在输电塔的主材上通过各种方法加辅助材，或直接采用另一规格的构件替换原结构中易发生损坏的薄弱构件，以加强构件的承载能力，达到提升铁塔稳定性的目的；二是通过在输电塔的节间增设横隔面，增强输电塔薄弱节间的抗剪能力和整体稳定性，提升结构的整体承载能力。
3.本公开发明人发现，目前的输电塔的主要加固方式存在以下问题：需要对输电塔的原杆件打孔，导致对原杆件性能的削弱，影响输电塔的传力路径和承载能力；或者对原有的受力构件进行临时拆卸方式，将使输电塔的塔材内力重分布，输电铁塔中的杆件受力更加复杂，导致输电铁塔的承载力确定不明确。


技术实现要素：

4.本公开为了解决上述问题，提出了一种基于角钢补强耗能的输电塔加固装置及方法，本公开可实现对输电塔上原结构无损伤的基础上进行加固，具有可靠性高、操作容易、适用性广以及施工方便等优点，同时，结构简单，具有良好的经济效益和足够的可靠性优点。
5.为了实现上述目的，第一方面，本公开提供了一种基于角钢补强耗能的输电塔加固装置，采用如下技术方案：
6.一种基于角钢补强耗能的输电塔加固装置，包括第一夹具、第二夹具、装置定位杆和加固角钢；
7.所述装置定位杆两端对称的设置有所述第一夹具和所述第二夹具；
8.所述装置定位杆两端的每组所述第一夹具和所述第二夹具，用于夹持所述加固角钢和待加固主材的两个直角边；所述第二夹具位于所述加固角钢和待加固主材的内侧，所述第二夹具上设置有耗能器；
9.所述加固角钢的内侧和所述待加固主材的内侧相对设置。
10.进一步的，所述第一夹具为设置有中间板的燕尾结构板，中间板上设置有用于贯穿所述装置定位杆的孔；所述装置定位杆上两个第一夹具的内侧对应设置。
11.进一步的，所述第二夹具位于所述第一夹具内侧。
12.进一步的，所述第二夹具包括中间板，以及铰接在所述中间板两侧的翼板；所述中间板上设置有用于贯穿所述装置定位杆的孔。
13.进一步的，两个翼板之间设置有耗能器；所述第一夹具的中间板和所述第二夹具的中间板之间还连接有螺栓。
14.进一步的，所述耗能器包括第一耗能器套筒、第二耗能器套筒、传力杆和弹簧；
15.所述弹簧的两端对称同轴设置有传力杆；所述传力杆与所述弹簧接触的端面直径大于所述弹簧的直径；
16.所述第一耗能器套筒和所述第二耗能器套筒对接，所述传力杆和所述弹簧位于所述第一耗能器套筒和所述第二耗能器套筒对接后的空间内，且两个传力杆远离所述弹簧的一端分别位于所述第一耗能器套筒和所述第二耗能器套筒的外部。
17.进一步的，所述弹簧内设置有耗能控制杆，所述耗能控制杆的长度小于所述弹簧的长度。
18.进一步的，两个传力杆位于所述第一耗能器套筒和所述第二耗能器套筒外部的一端，分别通过耗能器定位孔套接于所述翼板上。
19.进一步的，所述第一夹具和所述第二夹具与所述加固角钢之间均设置有橡胶垫片。
20.为了实现上述目的，第二方面，本公开还提供了一种基于角钢补强耗能的输电塔加固方法，采用如下技术方案：
21.一种基于角钢补强耗能的输电塔加固方法，采用了如第一方面所述的基于角钢补强耗能的输电塔加固装置；包括：
22.通过装置定位杆两端的第一夹具和第二夹具，将加固角钢和待加固主材进行固定，加固角钢和待加固主材内侧对应设置；
23.通过调节所述装置定位杆上位于所述第一夹具外侧的螺栓，将两个相对的第一夹具分别紧贴加固角钢和待加固主材的外侧；
24.所述第二夹具上的两个翼板通过耗能器紧贴在所述加固角钢和待加固主材的内侧；
25.通过调节所述第一夹具和所述第二夹具之间螺栓上的螺母，一步夹紧所述加固角钢和待加固主材。
26.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
27.1.本公开无需现场对输电塔的原材料打孔，有效避免了待加固的输电塔位于地处偏远时，因施工用电的获取存在很大的困难，而导致的施工难度较大的问题；同时，本公开无需对原有的受力构件进行临时拆卸，避免局部区域产生复杂的应力重分布后，导致输电铁塔在加固过程中处于危险状态的问题；
28.2.本公开可以根据加固要求对输电铁塔中承载不足的角钢构件进行加固，有效提高输电塔的整体稳定承载能力；
29.3.本公开具有构造简单、维护方便和效果明显的优点，可以有效地提高输电塔杆件承载力和整体稳定性。
附图说明
30.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
31.图1为本公开实施例1的局部示意图；
32.图2为本公开实施例1的使用状态示意图；
33.图3为本公开实施例1的使用状态俯视图；
34.图4为本公开实施例1的内侧钢夹具示意图；
35.图5为本公开实施例1的耗能器示意图；
36.其中，1、待加固主材，2、加固角钢，3、第一夹具，4、第二夹具，4-1、翼板，4-2、销轴，4-3、中间板，4-4、螺栓定位凹槽，4-5、耗能器定位孔，4-6、装置定位孔，5、螺栓，6、耗能器，6-1、第一耗能器套筒，6-2、传力杆，6-3、弹簧，6-4、第二耗能器套筒，6-5、耗能控制杆，7、装置定位杆，8橡胶垫片。
具体实施方式：
37.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
38.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
39.随着经济的迅速发展，对电能需求量迅速提升，电力能源已经成为社会发展的必需品，输电线路已经成为我国的生命线工程；然而输电塔结构本身也存在承载力不足或后期损伤，最终导致构件的破坏，甚至引发输电塔结构的倒塌，严重影响人们的正常生产生活，严重的甚至影响灾害救援工作；因此提高电网抵御自然灾害的能力，对于输电塔进行服役后的加固防护，保证电网在严重的自然灾害下安全稳定运行及供电安全具有重要意义。
40.正如背景技术中记载的，目前的输电塔的主要加固方式存在以下问题：需要对输电塔的原杆件打孔，导致对原杆件性能的削弱，影响输电塔的传力路径和承载能力；或者对原有的受力构件进行临时拆卸方式，将使输电塔的塔材内力重分布，输电铁塔中的杆件受力更加复杂，导致输电铁塔的承载力确定不明确。
41.实施例1：
42.如图1所示，本实施例提供了一种基于角钢补强耗能的输电塔加固装置，包括第一夹具3、第二夹具4、装置定位杆7和加固角钢2；
43.所述装置定位杆7两端对称的设置有所述第一夹具3和所述第二夹具4；
44.所述装置定位杆7两端的每组所述第一夹具3和所述第二夹具4，用于夹持所述加固角钢4和待加固主材1的两个直角边；
45.所述加固角钢4的内侧和所述待加固主材1的内侧相对设置；具体的，所述加固角钢4轴线方向(长度方向)与所述待加固主材1轴线方向一致，所述加固角钢4的两个直角边的外壁与所述待加固主材1的两个直角边的外壁相对；所述第一夹具3和所述第二夹具4放置在所述加固角钢4和所述待加固主材1的两侧，通过螺栓连接。
46.如图1和图3所示，在本实施例中，所述第一夹具3为设置有中间板的燕尾结构板，中间板上设置有用于贯穿所述装置定位杆7的孔；所述装置定位杆7上两个第一夹具3的内侧对应设置；具体的，所述第一夹具3和所述第二夹具4组合后的结构为由内外侧两部分的钢夹片组成，实际工作时，钢夹片外侧两块钢板成90
°
，使得内外侧钢夹片能够与所述待加固主材1贴合。
47.如图1和图3所示，在本实施例中，所述第二夹4具位于所述第一夹具1内侧。
48.如图4所示，在本实施例中，所述第二夹具4包括中间板4-3，以及铰接在所述中间板4-3两侧的翼板4-1，可以通过销轴4-2实现铰接，此处为现有技术或常规技术实现；所述
中间板4-3上设置有用于贯穿所述装置定位杆7的孔；
49.具体的，所述中间板4-3和两侧翼板4-1之间通过所述销轴4-2连接，两侧翼板4-2可绕所述销轴4-2相对转动。
50.如图3所示，在本实施例中，两个翼板4-1之间设置有耗能器6；所述第一夹具3的中间板和所述第二夹具4的中间板之间还连接有螺栓5；
51.具体的，如图4所示，所述第一夹具3的中间板和所述第二夹具4的中间板四周钻孔，通过四个装置定位杆7来控制每组加固装置的相对位置；所述第一夹具3的中间板和所述第二夹具4的中间板中间设置用于安装螺栓5的孔；所述第二夹具4的中间板4-3上有螺栓定位凹槽4-4，用来在拧紧螺栓时固定螺栓位置，两侧翼板4-1上有耗能器定位孔4-5。
52.所述的加固角钢3通过拧紧螺栓5上的螺母产生的挤压力与所述待加固主材1(所述待加固主材1为角钢)实现连接，角钢与夹具的接触部位设有橡胶垫片8，增大摩擦力防止加固角钢滑落；所述第一夹具3和所述第二夹具4与所述加固角钢2之间均设置有橡胶垫片8。
53.如图5所示，在本实施例中，所述耗能器6包括第一耗能器套筒6-1、第二耗能器套筒6-4、传力杆6-2和弹簧6-3；
54.所述弹簧6-3的两端对称同轴设置有传力杆6-2；所述传力杆6-2与所述弹簧6-3接触的端面直径大于所述弹簧6-3的直径；
55.所述第一耗能器套筒6-1和所述第二耗能器套筒6-4对接，所述传力杆6-2和所述弹簧位6-3于所述第一耗能器套筒6-1和所述第二耗能器套筒6-4对接后的空间内，且两个传力杆远离所述弹簧6-3的一端分别位于所述第一耗能器套筒6-1和所述第二耗能器套筒6-3的外部；
56.所述弹簧6-3内设置有耗能控制杆6-5，所述耗能控制杆6-5的长度小于所述弹簧6-3的长度。
57.具体的，所述耗能器6为多个，在本实施中可以设置为两个，每个耗能器6由两侧套筒，传力杆和劲性弹簧组成，两侧套筒刻有螺纹(所述第一耗能器套筒6-1的一端设置有内螺纹，所述第二耗能器套筒6-3的一端设置有外螺纹，实现套接)，通过旋转套筒来调整耗能器的整体长度，实现耗能器6的安装和调整耗能效果。
58.如图5所示，在本实施例中，两个传力杆位于所述第一耗能器套筒6-1和所述第二耗能器套筒6-3外部的一端，分别通过所述耗能器定位孔4-5套接于所述翼板4-1上。
59.如图2所示，所述的加固角钢3和所述待加固主材1的长度方向上，由所述第一夹具3、所述第二夹具4、所述螺栓5、所述耗能器6以及所述装置定位杆7组成的抱箍可以根据加固要布置多个；可以通过改变抱箍的数量和位置，调整该加固装置的加固效果。
60.对于特殊加固要求的待加固角钢，可以将加固角钢沿待加固角钢轴线方向通长，从而提高整个待加固角钢的受压承载力。
61.本实施例的工作原理或过程为：
62.如图1和图3所示，加固角钢2置于待加固主材1内侧，所述加固角钢2轴向与所述待加固主材1轴线方向(长度方向)一致，多个第一夹具3和第二夹具4沿所述加固角钢2轴向依次等距分布，在所述待加固主材1薄弱位置可增设所述第一夹具3和所述第二夹具4。所述第一夹具3和所述第二夹具4通过所述螺栓5上的螺母拧紧后与所述加固角钢2和所述待加固
主材1挤压连接。在所述第一夹具3、所述第二夹具4与所述加固角钢2和所述待加固主材1接触部位添加橡胶垫片8，来增大夹具与角钢之间的摩擦力，防止加固装置沿所述待加固主材1轴线方向运动。所述第一夹具3和所述第二夹具4的厚度小于等于所述待加固主材1的厚度。所述第一夹具3和所述第二夹具4沿轴向依次等距设置多个，可通过增加或减少所述第一夹具3和所述第二夹具4数量来调整加固效果。
63.如图1、图4和图5所示，通过四根装置定位杆7来保证每组夹具的相对位置，确保加固效果。通过所述第一旋转耗能器套筒6-1和所述第二耗能器套筒6-4或调整所述耗能控制杆6-5的长度来调整所述耗能器6的整体长度，保证可以通过所述翼板4-1上的所述耗能器定位孔4-5来进行位置的固定。通过旋转所述第一旋转耗能器套筒6-1和所述第二耗能器套筒6-4，或调整所述耗能控制杆6-5的长度，来压缩所述弹簧6-3来调所述整耗能器6的耗能性能，在风荷载或常见往复荷载作用下，所述弹簧6-3不参与工作，传力路径为所述待加固主材1或所述加固角钢2到所述第二夹具4，再由所述第二夹具4传递给所述传力杆6-2，再由所述传力杆6-2传递给所述耗能控制杆6-5。
64.在地震作用下或极端荷载作用下，所述耗能控制杆6-5将发生屈曲破坏，此时所述弹簧6-3将参与工作在角钢杆件突发小变形时使所述第二夹具4的两侧所述翼板4-1发生轻微转动，随后所述弹簧6-3工作使其复位，起到耗能缓冲的作用。
65.当原所述待加固主材1受轴向拉力或压力时，对于杆件的截面而言，增加本加固装置可以有效地将所述待加固主材1上的应力分散到所述加固角钢2上，对于所述待加固主材1的薄弱截面，应力可以有效地分散至所述加固角钢2上，从而降低所述待加固主材1所受应力，防止所述待加固主材1受压屈曲。而当所述待加固主材1受压失稳或局部屈曲时，对于角钢构件，所述加固角钢2可以增大受压截面面积，从而提高所述待加固主材1的承载力和稳定性。同时，在所述待加固主材1受压时，设在受压区的加固装置，可以起到提高受压构件的屈曲临界应力，抑制屈曲变形作用。
66.本实施例可以在适应多种荷载模式作用，有效提高输电塔的整体稳定承载能力；
67.本实施例无需现场对输电塔的原材料打孔，有效避免了而有些待加固的输电塔由于地处偏远，导致施工用电的获取存在很大困难从而施工难度较大，实施难度较大的问题；
68.本实施例无需对原有的受力构件进行临时拆卸，防止应力重分布而使铁塔在加固过程中处于危险状态；
69.本实施例构造简单，维护方便，效果明显，可以有效地提高输电塔杆件承载力和整体稳定性。
70.实施例2：
71.一种基于角钢补强耗能的输电塔加固方法，采用了如第一方面所述的基于角钢补强耗能的输电塔加固装置；包括：
72.通过装置定位杆两端的第一夹具和第二夹具，将加固角钢和待加固主材进行固定，加固角钢和待加固主材内侧对应设置；
73.通过调节所述装置定位杆上位于所述第一夹具外侧的螺栓，将两个相对的第一夹具分别紧贴加固角钢和待加固主材的外侧；
74.所述第二夹具上的两个翼板通过耗能器紧贴在所述加固角钢和待加固主材的内侧；
75.通过调节所述第一夹具和所述第二夹具之间螺栓上的螺母，一步夹紧所述加固角钢和待加固主材。
76.以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。