一种蜂窝式高强钢输电杆塔的制作方法 [0002] 近几年来，随着城市土地日益紧张，用电负荷迅速增加，供电网络已不满足用电负 荷发展的需要，势必要新建进城线路，对原有的城网线路进行增容改造。为此，城市规划部 门一般提供狭窄的高压线路走廊或利用绿化带作为高压架空线路的通道，普通自立式铁塔 因为根开宽，需要比较大的走廊，占的位置多，不适合在受限制的走廊内架设；如在同一路 径上铺设电缆线路，则投资非常大，工程建设单位往往难于接受，而且容易受城市施工的影 响，发生线路事故也不易检修；采用钢筋混凝土电杆，其纵向、环向裂纹问题，一直未能很好 的解决。而环形或多边形截面的钢管塔因其结构简单、受力清楚、加工制造容易、施工方便、 运行安全可靠、维护工作量小的特点，在新城区的高压架空线路中得到了广泛的应用。 [0003] 目前用于钢管塔的钢材强度等级一般不高，钢管材质多为Q235和Q345等强度等 级，强度不大，不适用于多回路大容量的送电线路。随着世界各国钢铁生产工艺的发展，钢 材的强度等级也逐步提高。近年来，高强钢在输电铁塔中逐步得到应用，2004年，在中国西 北750kV输电线路中，首次使用了 Q420高强钢；2007年，由中国河南省电力勘测设计院设 计的平顶山一洛南500kV线路工程中对Q460铁塔进行了设计应用；2010年，中国河南省电 力勘测设计院等研究、设计的我国首个Q690钢管塔，在中国电力科学研究院霸州特高压杆 塔试验基地顺利通过真型塔试验，获得成功；之后在平顶山一白河500kV线路工程中首次 进行了 Q690铁塔的试点应用，运行情况良好，表面Q690钢管塔的设计理论应用于实际工程 是安全可靠的。日本和南韩在钢管塔的设计、制造上也积累了很多的有益经验和数据。日 本的跨海线路工程普遍采用钢管结构，在第一条1000kV试验线路上也是采用高强度钢材 的钢管塔，而在一般的普通线路上，日本多回路钢管塔和钢管杆应用也十分地普遍。 [0004] 国际上相关输电铁塔应用高强钢的规范一般晚于高强钢的小规模实际应用，只 有规范完善后，才有利于高强钢的推广，中国规范GB50017-2003《钢结构设计规范》和 GB50545-2010《110kV?750kV架空输电线路设计规范》中钢材的最高强度等级为420MPa， 而一些国家的铁塔设计标准中给出的可选钢材品种较丰富，且其钢材最高强度等级也较 高，其中《美国输电铁塔设计导则》（ASCE10-1997)中的强度等级已达到686MPa。 [0005] 目前，用于输电线路的钢管塔塔身多为环形的钢管形式，通过对高强钢钢管的研 究，其推广应用存在以下几个问题： [0006] 第一，高强钢管厚度有限，容易发生局部屈曲问题，从而造成杆塔局部失稳； [0007] 第二，如果加工较厚的高强钢管，加工中容易出现层状撕裂问题；
[0008] 第三，较厚的高强钢管焊接难度较大，焊接质量不能保证。



[0009] 为了解决上述问题，本发明提供一种蜂窝式高强钢输电杆塔，提高了输电杆塔的 整体承载力和局部稳定性，并通过减小输电杆塔所用高强钢板的厚度，来防止加工中的层 裂现象和减小焊接难度，在一定程度上解决高强钢用于输电铁塔的困难，推动了高强钢在 输电杆塔中的应用。
[0010] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0011] 本发明提供的一种蜂窝式高强钢输电杆塔，包括坚直设置在基础上的塔身，所述 塔身上水平设有横担和地线支架，其改进之处在于：所述塔身由塔节连接而成，所述塔节包 括同轴设置的外层、夹层和加强层。
[0012] 其中，所述夹层与外层和加强层之间设有粘结层。
[0013] 其中，所述粘结层包括环氧树脂、固化剂和铜粉。
[0014] 其中，所述夹层为蜂窝状，与外层和加强层的间隙均介于3_?6_之间。
[0015] 其中，所述蜂窝夹层与外层和加强层的间隙相等。
[0016] 其中，所述外层、蜂窝夹层和加强层均采用屈服强度大于420MPa的高强钢板。
[0017] 其中，所述外层的壁厚tl为25_彡tl > 4. 5_ ;所述加强层的壁厚t2为tl彡t2 > 4. 5mm ;所述蜂窝夹层的壁厚t3为t3 < 4. 5mm。
[0018] 其中，所述高强钢板经冷弯为波形板后冲压弯曲焊接成所述蜂窝夹层。
[0019] 其中，所述高强钢板经冲压弯曲后焊接成所述外层和加强层。
[0020] 其中，所述外层和加强层的焊缝为直焊缝，所述外层焊缝与加强层焊缝位于同一 平面且朝向相反。
[0021] 其中，位于所述塔节两端处的外层、夹层和加强层之间通过焊接连接。
[0022] 其中，在所述塔节两端设有平接连接的法兰，所述平接式法兰与塔节之间设有加 劲板。
[0023] 其中，所述法兰与外层和加强层分别通过焊接连接。
[0024] 其中，所述法兰之间通过螺栓连接。
[0025] 其中，所述塔节两端连接法兰后的长度小于等于9米。
[0026] 其中，所述塔基为预埋在水平地面的外杯口型钢筋混凝土基础，由所述塔节连接 构成的塔身根部通过水泥固定设置在外杯口型钢筋混凝土基础中；所述塔身埋入的深度h 大于塔身最大外径d的1.5倍。
[0027] 其中，所述塔身与横担和地线支架之间设有连接节点，所述连接节点包括横纵交 叉设置的连接板和加强板，所述连接板和加强板与塔身之间通过焊接连接；所述横担和地 线支架通过螺栓与连接节点连接。
[0028] 与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
[0029] 1、本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔，采用的高强钢管可以使用径厚很大的钢 管，比起环形高强钢加工，本发明的高强钢管更容易加工，加工过程中可以有效避免层裂现 象。
[0030] 2、本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔，采用的高强钢管较薄，更容易焊接，且焊 接质量要好于较厚的环形钢板。
[0031] 3、本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔，采用的蜂窝夹层可以增加塔身的局部稳 定性，能够防止塔身局部屈曲。
[0032] 4、本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔，外层的设计起到了支撑杆塔的主要作 用。
[0033] 5、本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔，内层的加强层设计起到了支撑杆塔的次 要作用，其主要作用为固定蜂窝夹层的变形。
[0034] 6、本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔，采用的蜂窝夹层提高了输电杆塔的整体 承载力。
[0035] 7、本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔，整体的结构紧凑，科学合理，减少了输电 走廊的宽度，具有广阔的市场前景。




[0036] 图1是：薄板经辊压冷弯成波形的冷弯板侧面结构示意图；
[0037] 图2是：本发明提供的加强层的截面结构示意图；
[0038] 图3是：本发明提供的蜂窝夹层的截面结构示意图；
[0039] 图4是：本发明提供的外层的截面结构示意图；
[0040] 图5是：本发明提供的塔身的截面结构示意图；
[0041] 图6是：本发明提供的塔身和法兰的平接连接截面示意图：
[0042] 图7是：本发明提供的塔身与横担和地线支架的连接节点结构示意图；
[0043] 图8是：本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔的地基结构示意图；
[0044] 图9是：本发明提供的蜂窝式高强钢输电杆塔的整体结构示意图；
[0045] 图10是：本发明提供的塔身截面几何参数示意图；
[0046] 图11是：本发明提供的塔身局部侧视几何参数示意图；
[0047] 图12是：本发明提供的塔身局部俯视几何参数示意图；
[0048] 其中：1、塔身；2、外层；3、蜂窝夹层；4、加强层；5、外层的焊缝；6、蜂窝夹层的焊 缝；7、加强层的焊缝；8、粘结层；9、加劲板；10、法兰内焊缝；11、法兰外焊缝；12、螺孔；13、 法兰；14、横担；15、连接节点；16、连接板；17、加强板；18、连接螺孔；19、地线支架；20、钢 筋混凝土基础；21、水泥。


[0049] 下面结合附图对本发明的作进一步的详细说明。
[0050] 本实施例以蜂窝式高强钢输电杆塔为例，如图1至图12所示，本发明实施例提供 的蜂窝式高强钢输电杆塔包括：塔身1、外层2、蜂窝夹层3、加强层4、外层的焊缝5、蜂窝夹 层的焊缝6、内加强层的焊缝7、粘结层8、加劲板9、法兰内焊缝10、法兰外焊缝11、螺孔12、 法兰13、横担14、连接节点15、连接板16、加强板17、连接螺孔18、地线支架19、钢筋混凝土 基础20、水泥21。
[0051] 选择屈服强度不低于420MPa的高强钢板分别制作外层2、蜂窝夹层3和加强层4， 外层2的厚度tl、加强层4的厚度t2、蜂窝夹层3的厚度t3的关系为25mm > tl > t2 > 4. 5mm > t3〇
[0052] 首先，制作外层2和加强层4 :在JCO成型机上先将预弯钢板的一半进行分次冲压 成J型，再将钢板的另一半也用同样的方法冲压成C型，最后钢板形成开口的0型，然后对 〇型钢板的开口处进行焊接，焊接采用埋弧焊的焊接方式，最后形成的焊缝为直焊缝。
[0053] 其次，制作蜂窝夹层3 :将高强钢板经过轧辊碾压，冷弯加工成波形的压型板，在 JC0成型机上先将预弯的压型板的一半进行分次冲压成J型，再将压型板的另一半也用同 样的方法冲压C型，最后压型板形成开口的0型，然后对0型钢板的开口处进行焊接，形成 环状的蜂窝夹层3。
[0054] 最后，依次将蜂窝夹层3和加强层4装入外层2中，并通过环氧树脂胶8粘接为一 体；蜂窝夹层3与外层2和加强层4的间隙厚度为6mm >比> 3m，并且h = h2。在放置过 程中，外层2、蜂窝夹层3和加强层4保持同轴关系，外层的焊缝5与加强层的焊缝7位于同 一平面且朝向相反。
[0055] 其中，外层2和加强层4的径厚t与管径D比应满足公式I :
[0056]