一种输电塔

技术领域

本发明属于塔体结构技术领域，更具体的说，是涉及一种输电塔。

背景技术

随着社会的现代化进程，电的使用量不断加大，电网系统运行电压等级持续提高，对于高压输电塔的需求也在不断扩大，现有输电塔存在主材承载能力弱、制造成本高，抗风能力弱，安装过程复杂，耗时长等问题。

现有服役的输电塔由于设计年代较早和条件限制，安全度相对较低，所使用的杆件材质单一、强度值较低。在长时间服役的情况下，不可避免的出现变形、锈蚀等情况。且随着全球气候恶化，极端天气出现的情况增加，容易造成输电塔材料的腐蚀和局部结构破坏，最后使输电塔损坏无法使用。另外，由于输电塔结构强度不够，往往需要使用较多的钢材来增加荷载能力，还需要增加钢材的厚度，但同时也增加了输电塔本身的重量，使得输电塔负载提高，这些都给输电塔施工带来较大难度，并且经济性较差。

发明内容

为了解决输电塔的相关技术问题，本发明提供一种新型的输电塔，结构设计合理，能够提高塔体的承载能力，减小输电塔重量，降低生产和维修成本。

为了解决上述技术问题，本发明具体通过以下的技术方案予以实现：

一种输电塔，包括塔体，所述塔体包括主材、横材和斜材；

所述主材竖直设置，四根所述主材在平面上呈矩形排布；

四根所述主材之间设置三层所述横材，由上到下依次包括第一层所述横材、第二层所述横材和第三层所述横材；

每层所述横材包括均为水平设置的四根横杆和两根交叉杆；在每层所述横材中，每相邻两根所述主材之间连接有一根横杆，四根所述横杆在四根所述主材之间围成矩形，在该矩形中沿对角线位置设置有两根所述交叉杆，两根所述交叉杆相交于中点位置O；

四根所述主材之间设置所述斜材，所述斜材在所述横材之间形成三角形撑面；

第一层所述横材和第二层所述横材之间设置有四根第一层所述斜材，四根第一层所述斜材的顶端均连接于第一层所述横材的中点位置O，四根第一层所述斜材的底端分别连接于第二层所述横材的两根所述交叉杆的四个端部；

第二层所述横材和第三层所述横材之间设置有四根第二层所述斜材，四根第二层所述斜材的顶端分别连接于四根第一层所述斜材的底端，四根第二层所述斜材的底端分别连接于第三层所述横材的中点位置O；

第三层所述横材与四根所述主材的底端之间设置有四根第三层所述斜材，四根第三层所述斜材的顶端分别连接于四根第二层所述斜材的底端，四根第三层所述斜材的底端分别连接于四根所述主材的底端。

进一步地，所述主材、所述横材和所述斜材的表面可以镀有防腐涂层。

进一步地，所述主材可以采用Y型钢材。

进一步地，所述主材底端连接于塔基。

进一步地，第一层所述横材设置在所述主材顶端，第一层所述横材、第二层所述横材和第三层所述横材在所述主材上等距布置，且所述第二层横材和所述第三层横材将所述主材分成等距的三段。

进一步地，所述横材的所述横杆与所述主材通过连接件连接，所述交叉杆与所述主材或所述横杆通过连接件连接。

进一步地，还包括输电装置；所述输电装置由第一支撑件、第二支撑件、横担、横梁、斜撑连接构成。

四根所述第一支撑件的顶端连接于一点，底端分别连接于四根所述主材的顶端，形成四棱锥结构；

四根所述第一支撑件之间设置所述横担，所述横担位于所述第一支撑件高度方向的中部；

所述第一支撑件所形成的四棱锥结构两侧对称设置有四根横梁，所述横梁均为水平设置；同侧的两根所述横梁一端分别连接于同根所述横担的两端，另一端向外延伸并共同连接于P点，形成三角形撑面；两侧P点的连线通过所述横担中两根交叉杆的交点；

所述第一支撑件所形成的四棱锥结构两侧对称设置有四根所述斜撑，四根所述斜撑分别设置于四根所述横梁下方；同侧的两根所述斜撑的一端分别连接于同侧两根所述第一支撑件的底端，另一端共同连接于P点，形成三角形撑面；

所述第一支撑件所形成的四棱锥结构两侧对称设置有两根所述第二支撑件，两根所述第二支撑件的一端分别连接于两个P点，另一端共同连接于所述第二层所述横材的中点位置O。

更进一步地，所述横担包括均为水平设置的四根横杆和两根交叉杆；每相邻两根所述第一支撑件之间连接有一根所述横杆，四根所述横杆位于所述第一支撑件中段，且在所述第一支撑件之间围成矩形；所述横担的四根所述横杆之间沿对角线位置设置有两根交叉杆。

更进一步地，所述第一支撑件、第二支撑件、横担、横梁、斜撑的表面镀有防腐涂层。

本发明的有益效果是：

(一)本发明的输电塔，其塔体由主材通过斜材、横材交错连接的框架结构组成，形成多个三角形撑面，具有较好的稳定性和抗风性能，并且使用的杆件数量较少，很大程度减少了塔体的自重。

(二)本发明的输电塔，其输电装置由各个杆件组成了一个四凌锥结构和两个三角形撑面，三个顶端位置为后期投入使用做准备，且构成输电装置的所有截面都是三角形撑面，有很好的稳定性；并且输电装置与下端塔体连接形成一体，有很好的抗风性能。

(三)本发明的输电塔，其塔体以及输电装置的各部件钢材经过防腐处理，能够增加输电塔的使用年限，减少了日常维护费用，降低成本。

(四)本发明的输电塔，其塔体的主材可以采用Y型钢材，能够解决工作人员安装和维修时的登塔问题，且为工作人员的安全提供一定的保障。

附图说明

图1是本发明输电塔的结构示意图；

图2是本发明输电塔中塔体的结构示意图；

图3是本发明输电塔中输电装置的结构示意图；

图4是采用Y型钢材的主材截面图。

上述图中：1：塔体，101：主材，102：横材，1021：横杆，1022：交叉杆，103：斜材；2：塔基；3：输电装置，301：第一支撑件，302：第二支撑件，303：横担，304：横梁，305：斜撑。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1所示，本实施例公开了一种输电塔，包括塔体1、塔基2和输电装置3。塔体1承受输电塔的主要荷载，是输电塔抗风、抗弯矩和扭矩的主要载体。塔基2设置于塔体1下端，塔基2的下半部分埋于地下，上半部分和塔体1连接，主要作用是固定塔体1，避免输电塔发生位移和倾斜。输电装置3连接于塔体1上端，输电组件3为安装输电线路提供安装点，使高压线通过输电塔时根据输电组件3的预留位置安装。

结合图2所示，本发明的输电塔中，塔体1为主材101、横材102和斜材103交错连接组成的框架结构。

主材101包括四根，均为竖直设置，且在平面上呈矩形排布。塔基2设置于四根主材101的底端。

四根主材101之间设置有三层横材102，由上到下依次包括第一层横材102、第二层横材102和第三层横材102。三层横材102一方面连接主材101并为斜材103提供连接点，另一方面也使四根主材101更加稳定，增强塔体1承受荷载的能力。

第一层横材102设置在主材101顶端，第一层横材102、第二层横材102和第三层横材102在主材101上等距布置，且第二层横材102和第三层横材102将主材101分成等距的三段。三层横材102在三个平面上连接主材，可以加强主材的稳定性；且等间距分布使主材101受力均摊，避免受力不均匀而发生局部破坏；同时第一层横材102设置在主材101顶端，可与输电装置同时连接，加强了结构的整体性。

每层横材102包括均为水平设置的四根横杆1021和两根交叉杆1022。在每层横材102中，每相邻两根主材101之间连接有一根横杆1021，四根横杆1021在四根主材101之间围成矩形，在该矩形中沿对角线位置设置有两根交叉杆1022，两根交叉杆1022相交于中点位置O。其中，横杆1021与主材101通过连接件连接，交叉杆1022与主材101或横杆1021通过连接件连接。

这样，横杆1021连接四根主材101，防止主材101发生倾斜；交叉杆1022可以稳定横杆1021构成的四边形，避免发生位移。

四根主材101之间设置有斜材103，斜材103在横材102之间形成三角形撑面。

第一层横材102和第二层横材102之间设置有四根第一层斜材103，四根第一层斜材103的顶端连接于第一层横材102的中点位置O(两根交叉杆1022的相交点)，四根第一层斜材103的底端分别连接于第二层横材102的两根交叉杆1022的四个端部。

第二层横材102和第三层横材102之间设置有四根第二层斜材103，四根第二层斜材103的顶端分别连接于四根第一层斜材103的底端，四根第二层斜材103的底端分别连接于第三层横材102的中点位置O(两根交叉杆1022的相交点)。

第三层横材102与四根主材101的底端之间设置有四根第三层斜材103，四根第三层斜材103的顶端分别连接于四根第二层斜材103的底端(即第三层横材102的中点位置O)，四根第三层斜材103的底端分别连接于四根主材101的底端。

由此，三层斜材103可以帮助将主材101上部受力和弯矩有效地逐层传递到下部，对主材101的弯曲变形起到约束作用，提高防止变形能力，加强稳定性。

综上，本输电塔的塔体1主要由主材101、横材102、斜材103交错组成，四根主材101加大了塔体1的承载能力，横材102与斜材103的连接构成三角形撑面，提高了塔体1的稳定性能，且塔体1使用了少量钢材，减轻了塔体的质量，节约原材料。

塔体1的上部设置有输电装置3，现在投入使用的输电装置一般为矩形框架结构结合一组三角形撑面，其与塔体1连接点少，且本身长度较长，在受到大风、大雪等恶劣的天气时，容易发生局部破坏，进一步导致输电塔无法继续使用。

结合图3所示，本发明还进一步提供了一种输电装置3的新型结构，主要由第一支撑件301、第二支撑件302、横担303、横梁304、斜撑305连接构成。

第一支撑件301包括四根，四根第一支撑件301的顶端连接于一点，底端分别连接于塔体1的四根主材101顶端，形成四棱锥结构。由四根第一支撑件301连接成的四凌锥结构顶端作为架设输电线的支点，第一支撑件301满足承担荷载和弯矩的要求。

四根第一支撑件301之间设置有横担303，横担303位于第一支撑件301高度方向的中部，横担303包括均为水平设置的四根横杆和两根交叉杆。每相邻两根第一支撑件301之间连接有一根横杆，四根横杆位于第一支撑件301中段，且在第一支撑件301之间围成矩形；横杆与主材101通过连接件连接。横担303的四根横杆之间沿对角线位置设置有两根交叉杆，交叉杆与横杆或第一支撑件301通过连接件连接。横担303连接在第一支撑杆301之间，起到加强四根第一支撑件301连接的作用，防止四凌锥结构发生位移。

第一支撑件301所形成的四棱锥结构两侧对称设置有四根横梁304，所有横梁304均为水平设置。同侧的两根横梁304一端分别通过连接件连接于同根横担303的两端，另一端向外延伸并通过连接件共同连接于P点，形成三角形撑面；两侧P点的连线通过横担303中两根交叉杆的交点。同侧的两根横梁304汇集处的P点是架设输电线路位置，横梁304对该位置提供一定的拉力。

第一支撑件301所形成的四棱锥结构两侧对称设置有四根斜撑305，四根斜撑305分别设置于四根横梁304下方。同侧的两根斜撑305一端分别通过连接件连接于同侧两根第一支撑件301的底端(即同侧两根主材101的顶端)，另一端通过连接件共同连接于P点，形成三角形撑面。P点是架设输电线路位置，当P点受力时，斜撑305可以提供向上的支撑力。

第一支撑件301所形成的四棱锥结构两侧对称设置有两根第二支撑件302，两根第二支撑件302的一端分别连接于两个P点，另一端共同连接于第二层横材102的中点位置O。

可见，本发明提供的输电装置3是由第一支撑件301、第二支撑件302、横担303、横梁304、斜撑305连接构成的框架结构，其中主要构成了四凌锥结构和截面为三角形撑面的结构，这很大程度上增加了输电装置的稳定性能，同时输电装置3中的第二支撑件302连接在塔体1中，使输电装置3也具有一定的承载能力。

进一步地，塔体1的主材101、横材102和斜材103，以及输电装置3的第一支撑件301、第二支撑件302、横担303、横梁304、斜撑305的表面可以镀有防腐涂层，增加输电塔的使用年限，减少了日常维护费用。

进一步地，如图4所示，塔体1的主材101可以采用Y型钢材，Y型钢材设有T型翼板，工作人员登塔时，可以借助T型杆件方便登上输电塔，能够解决工作人员安装和维修时的登塔问题，且为工作人员的安全提供一定的保障。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。