CN103321469B - 一种特高压输电钢管塔钢管构件的选材方法 - Google Patents

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Abstract

一种特高压输电钢管塔钢管构件的选材方法，所述钢管构件包括钢管、焊接在所述钢管两端的锻造法兰本体以及与所述法兰本体配合连接的螺栓，所述钢管构件的选材方法为：W＝Wp+（WF1CF+0.5×WN1CN）+（WF2CF+0.5×WN2CN）；本发明方法能够实现钢管构件与两端焊接的锻造法兰一起进行设计选材，降低钢管塔重量，提高钢管塔结构的经济性。

Description

一种特高压输电钢管塔钢管构件的选材方法
技术领域
本发明涉及一种钢管塔钢管构件的选材方法，尤其涉及一种特高压输电钢管塔钢管构件的选材方法。
背景技术
随着输电线路输送容量及电压等级不断提高，杆塔荷载和塔重不断增加；带颈锻造法兰在特高压钢管塔中的应用逐渐增多，采用锻造法兰连接可以减少焊接工作量、稳定加工质量、提高工效；分析现在的特高压钢管塔加工图，选取部分典型主管进行锻造法兰的比重分析可知：(1)锻造法兰重量(本体和螺栓)占整根钢管构件(不考虑焊接联接板和加劲板)的比重在10％～30％左右；(2)由于法兰的重量相对固定，所以随着构件长度的变化，法兰比重也在变化，构件越短，法兰比重越大；(3)同一规格钢管，随钢材强度的提高，锻造法兰的比重相应增加；现有方法中，仅是通过《输电线路钢管塔构造设计规定》中列出的与钢管规格相匹配的锻造法兰标准化规格表确定锻造法兰的规格，但由于锻造法兰占钢管构件的比重较大，而目前常规的钢管选材方法忽视了锻造法兰对钢管构件重量的影响，造成实际结构中钢管构件(含锻造法兰)的重量并未达到最小，造成耗钢量增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢管塔钢管构件的选材方法，本发明方法能够实现钢管构件与两端焊接的锻造法兰一起进行设计选材，降低钢管塔重量，提高钢管塔结构的经济性。
本发明的具体方案为：一种特高压输电钢管塔钢管构件的选材方法，所述钢管构件包括钢管、焊接在所述钢管两端的锻造法兰本体以及与所述法兰本体配合连接的螺栓，所述钢管构件的选材方法为：
W＝Wp+(WF1CF+0.5×WN1CN)+(WF2CF+0.5×WN2CN)
式中：W为钢管构件优化设计目标重量；
WP为一根钢管重量；
WF1、WF2为两端锻造法兰本体重量；
WN1、WN2为两端锻造法兰全部螺栓重量；
CF、CN—锻造法兰本体和螺栓与钢管的造价比值系数。
采用上述技术方案，本发明的技术效果有：本发明考虑锻造法兰对钢管构件重量的影响，由于法兰结构尺寸受钢管直径影响较大，钢管直径降低会引起法兰重量减小，结合锻造法兰对钢管构件进行选材，使整体塔重可降低1％，不仅可节约铁塔造价，而且运输及安装成本也能有所降低。
附图说明
图1是本发明钢管构件的安装示意图；
图2是本发明中钢管构件的结构示意图；
图3是本发明钢管构件中锻造法兰本体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1、图2和图3所示，一种特高压输电钢管塔钢管构件的选材方法，所述钢管构件包括钢管1、焊接在所述钢管两端的锻造法兰本体2以及与所述法兰本体配合连接的螺栓3，所述钢管构件的选材方法为：
W＝Wp+(WF1CF+0.5×WN1CN)+(WF2CF+0.5×WN2CN)
式中：W为钢管构件优化设计目标重量；
WP为一根钢管重量；
WF1、WF2为两端锻造法兰本体重量；
WN1、WN2为两端锻造法兰全部螺栓重量
CF、CN—锻造法兰本体和螺栓与钢管的造价比值系数。
所述钢管构件的重量为所述钢管重量、所述两端的锻造法兰本体重量以及二分之一数量的所述螺栓重量之和。
本发明另一优选实施方式为，当所述钢管两端的锻造法兰本体规格相同，所述钢管构件的选材方法为：
W＝Wp+2WF1CF+WN1CN
式中：W为钢管构件优化设计目标重量；
WP为一根钢管重量；
WF1为两端锻造法兰本体重量；
WN1为两端锻造法兰全部螺栓重量；
CF、CN—锻造法兰本体和螺栓与钢管的造价比值系数。
本发明另一优选实施方式为，当本发明以重量最佳为优选方案，在所述钢管构件的选材方法中，所述造价比值系数CF、CN为1。
本发明另一优选实施方式为，当本发明以造价最佳为优选方案,在所述钢管构件的选材方法中，根据市场行情决定各部件造价的相对比值CF、CN，比如同一时期钢管造价为8000元/吨，锻造法兰为15000元/吨，螺栓为10000元/吨，则CF＝15000/8000＝1.875，CN＝10000/8000＝1.25。
本发明另一优选实施方式为，所述锻造法兰本体2为带颈法兰。
为了说明考虑法兰重量对选材的影响，特进行了试验，单根钢管构件的轴心受压承载能力不低于7500kN，材质为Q345，并按《输电线路钢管塔构造设计规定》中的钢管规格库进行选材，分成常规设计(不考虑法兰)及选材时考虑法兰重量影响和考虑法兰造价三种选材情况，钢管构件长度范围为5m～9m，具体试验结果见下表。
表中考虑法兰重量和考虑法兰造价的两种方案的比值均为与常规设计数值的比，“/”表示按本发明方法选材后规格未改变。由上表可知，当考虑法兰重量影响和考虑法兰造价影响的两种方案，虽然相对于常规设计钢管重量增加，但法兰重量大幅度减小，使钢管构件整体重量减小，造价随之降低。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种特高压输电钢管塔钢管构件的选材方法，所述钢管构件包括钢管(1)、焊接在所述钢管两端的锻造法兰本体(2)以及与所述法兰本体配合连接的螺栓(3)，其特征在于：所述钢管构件的选材方法为：
W＝Wp+(WF1CF+0.5×WN1CN)+(WF2CF+0.5×WN2CN)
式中：W为钢管构件优化设计目标重量；
WP为一根钢管重量；
WF1、WF2为两端锻造法兰本体重量；
WN1、WN2为两端锻造法兰全部螺栓重量；
CF、CN—锻造法兰本体或螺栓与钢管的造价比值系数。
2.如权利要求1所述的选材方法，其特征在于：所述钢管两端的锻造法兰本体规格相同，所述钢管构件的选材方法为：
W＝Wp+2WF1CF+WN1CN
式中：W为钢管构件优化设计目标重量；
WP为一根钢管重量；
WF1为两端锻造法兰本体重量；
WN1为两端锻造法兰全部螺栓重量；
CF、CN—锻造法兰本体和螺栓与钢管的造价比值系数。
3.如权利要求1所述的选材方法，其特征在于：以重量最佳为优选方案，在所述钢管构件的选材方法中，所述造价比值系数CF、CN为1。
4.如权利要求1所述的选材方法，其特征在于：所述锻造法兰本体(2)为带颈法兰。
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