一种螺栓刚性连接的重型高精度设备架高钢塔的支撑脚的制作方法

1.本发明涉及重型高精度设备野外安装技术领域，尤其涉及一种螺栓刚性连接的重型高精度设备架高钢塔的支撑脚。


背景技术：

2.对于一些重型高精度光电设备，在使用时需要通过架高钢塔安装在野外不规整地面，为了保证设备的安装效果，需要在钢塔底部部分支腿下侧设置支撑脚，一方面对设备进行调平，另一方面要对钢塔提供一定的支撑。
3.现有一般设备的支撑脚设计大多是考虑静态支撑及其承重强度,其处理方法也极其简单，地势上弥补支撑点高度，材料和结构上满足承载强度即可,很少考虑动载荷下的支撑稳定性。
4.而一些重型高精度光电设备在使用过程中可能还需要不断地旋转调整探测角度和方向，在设备启停时产生的惯性冲击以及在连续旋转的过程中会产生离心力等各种作用力(动态载荷)，都将引发整体结构上的震动，若支撑脚结构不稳定，设备工作精度将受到极大的影响。此外，在野外使用还需要考虑台风，地震等外力(动态载荷)对整体结构造成稳定性影响。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本发明的目的是提供一种螺栓刚性连接的重型高精度设备架高钢塔的支撑脚，在静态载荷和动态载荷下均能够提供稳定支撑，保证重型高精度设备的工作精度，且结构简单、成本低廉。
7.(二)技术方案
8.为了实现上述目的，本发明提供了一种螺栓刚性连接的重型高精度设备架高钢塔的支撑脚，包括连接钢板、底钢板和h型钢构件，h型钢构件位于连接钢板和底钢板之间；
9.h型钢构件包括腹板和两个翼缘板，两个翼缘板平行间隔设置，腹板设置在两个翼缘板之间，且两端分别与两个翼缘板垂直连接，在每个翼缘板的外侧分别设有多个肋板，多个肋板沿翼缘板的长度方向间隔设置；
10.翼缘板为等腰梯形板，肋板为直角梯形板，直角梯形的直角边侧面与翼缘板连接，腹板的上侧面、等腰梯形板的上底侧面以及肋板的上底侧面齐平，形成上连接平面，腹板的下侧面、等腰梯形板的下底侧面以及肋板的下底侧面齐平，形成下连接平面；
11.连接钢板与上连接平面连接，且连接钢板上分布有多个连接过孔，用于供连接螺栓穿过；
12.底钢板与下连接平面连接，且底钢板上分布有多个固定过孔，用于供固定螺栓穿过。
13.可选地，连接钢板与钢塔底部预设的连接底板形状相同，连接钢板通过连接螺栓
与连接底板刚性连接，且连接钢板外周侧与上连接平面的边界对齐。
14.可选地，底钢板至少在腹板的长度方向上的尺寸大于下连接面，用于放置压块。
15.可选地，每个连接螺栓连接有两个螺母。
16.可选地，连接过孔为四个，四个连接过孔中任意两个连接过孔之间呈对称分布；
17.固定过孔为四个，四个固定过孔中任意两个固定过孔之间呈对称分布；
18.在周向上一组不相邻的两个连接过孔的中心连线的正投影与在周向上其中一组不相邻的两个固定过孔的中心连线的正投影重合。
19.可选地，每个翼缘板的外侧设有两个肋板，两个肋板分别位于腹板的延长线两侧，且与腹板的延长线的距离相同。
20.可选地，翼缘板的厚度大于肋板的厚度。
21.可选地，翼缘板和肋板的斜侧面的斜度均与钢塔支腿的斜度相同。
22.可选地，连接钢板和底钢板均矩形板。
23.可选地，连接钢板、底钢板、腹板、翼缘板和肋板的材质相同，且连接钢板、底钢板、腹板、翼缘板和肋板的材质强度不小于连接底板的材质强度；和/或
24.腹板、翼缘板和连接底板的厚度相同。。
25.(三)有益效果
26.本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的螺栓刚性连接的重型高精度设备架高钢塔的支撑脚，包括连接钢板、底钢板和h型钢构件，h型钢构件位于连接钢板和底钢板之间，h型钢构件包括腹板和两个翼缘板，翼缘板为等腰梯形板，肋板为直角梯形板，两个翼缘板平行间隔设置，腹板设置在两个翼缘板之间，且两端分别与两个翼缘板垂直连接，在每个翼缘板的外侧分别设有多个肋板，多个肋板沿翼缘板的长度方向间隔设置。h型钢构件的上连接平面小于下连接平面，连接钢板与上连接平面连接，底钢板与下连接平面，该结构能够较好的实现力的分散，提高支撑脚的整体结构强度，无论在静态载荷还是在动态载荷下均能够提供稳定支撑，保证重型高精度设备的工作精度，且结构简单、成本低廉。
附图说明
27.本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
28.图1是本发明实施例中一种支撑脚的轴测结构示意图；
29.图2是图1中支撑脚的另一角度结构示意图；
30.图3是图1中一种支撑脚的另一角度结构示意图；
31.图4是本发明实施例中一种h型钢构件的结构示意图；
32.图5是图1中支撑脚在一种极限状态下的受力变形示意图。
33.图中：
34.1：连接钢板；
35.2：底钢板；
36.21：固定过孔；
37.3：h型钢构件；
38.31：腹板；
39.32：翼缘板；
40.33：肋板；
41.4：连接底板；
42.5：连接螺栓；
43.6：螺母。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.参见图1～图4所示，本发明实施例提供的螺栓刚性连接的重型高精度设备架高钢塔的支撑脚，包括连接钢板1、底钢板2和h型钢构件3，该h型钢构件3位于连接钢板1和底钢板2之间。
46.参见图1和图所示，h型钢构件3包括腹板31、两个翼缘板32。其中，两个翼缘板32平行间隔设置，腹板31设置在两个翼缘板32之间，且两端分别与两个翼缘板32垂直连接，在每个翼缘板32的外侧分别设有多个肋板33，多个肋板33沿翼缘板32的长度方向间隔设置。
47.翼缘板32采用等腰梯形板，相比矩形板，等腰梯形板的力的分散效果更好。肋板为直角梯形板，直角梯形的直角边一侧与翼缘板32垂直连接，下底侧与底钢板2连接。腹板31的上侧面、等腰梯形板的上底侧面以及肋板33的上底侧面齐平，形成上连接平面，腹板31的下侧面、等腰梯形板的下底侧面以及肋板33的下底侧面齐平，形成下连接平面。如此，则h型钢构件3的下连接平面大于上连接平面，有利于力的发散。在翼缘板32的外侧设置肋板33，一方面加强翼缘板32的刚度，另一方面增加上、下连接平面的接触面积，使整体具有更好的结构稳定性。
48.连接钢板1与上连接平面连接，且连接钢板1上分布有多个连接过孔(因被连接螺栓按遮挡在图中未显示)，用于供连接螺栓4穿过。
49.底钢板2与下连接平面连接，且底钢板2上分布有多个固定过孔21，用于供固定螺栓(图中未示出)穿过。需要说明的是，固定螺栓优选采用预埋地脚螺栓。
50.还需要说明的是，优选地，腹板31和肋板与翼缘板32之间、连接钢板1和底钢板2与h型构件之间均采用焊接固定的方式。
51.使用时，根据安装地的实际情况，在重型高精度设备架高钢塔的部分支腿下侧设置连接底板4，用于与支撑脚连接。连接底板4与连接钢板1平行紧贴连接，并采用螺栓将连接底板4与连接钢板1刚性连接固定。连接钢板1和底钢板2与h型构件3刚性连接，h型钢构件3上小下大，较好的实现力的分散，提高支撑脚的整体结构强度，无论在静态载荷还是在动态载荷下均能够提供稳定支撑，保证重型高精度设备的工作精度，且结构简单、成本低廉。
52.在一些实施方式中，连接钢板1与钢塔底部预设的连接底板4的形状相同，连接钢板1通过连接螺栓5与连接底板4刚性连接，且连接钢板1外周侧与上连接平面的边界(翼缘板和肋板上底侧面的最大边界处)对齐，能够在保证结构强度的同时，进一步节约用料。
53.在一些实施方式中，为了更好的加固支撑脚，底钢板至少在腹板31的长度方向上
的尺寸大于下连接面，从而能够在该方向上h型钢构件3的两侧放置压块，进一步加固支撑脚。需要说明的是，压块可以根据需要选择，例如，定制配重块、砖块、石块等，在此不做限定。还值得说明的是，根据需要，可以只采用固定螺栓固定，也可以只采用压块固定，还可以固定螺栓和压块同时使用。
54.在一些实施方式中，为了保证连接上的刚度，连接钢板1和底钢板2均矩形板。在矩形板的四个角处分别设置一个连接过孔，四个连接过孔之间呈对称分布，即四个连接过孔中任意两个连接过孔之间呈对称分布。
55.为了保证连接的牢固度，同时方便拆装，优选地，采用普通的连接螺栓5配备两个螺母6使用，具有较好的防松固定效果，且拆装方便。
56.为了保证连接的刚度，以及受力分散的对称性，在一些优选实施方式中，连接过孔为四个，四个连接过孔中任意两个连接过孔之间呈对称分布。固定过孔21也为四个，四个固定过孔21中任意两个固定过孔21之间呈对称分布。在周向上一组不相邻的两个连接过孔的中心连线的正投影与在周向上其中一组不相邻的两个固定过孔21的中心连线的正投影重合。
57.为了方便连接过孔和固定过孔21的布置，优选地，连接钢板11和底钢板2均矩形板。
58.在满足强度的同时，为了尽量节约材料，保证力的力的分散的对称性，在一些优选实施方式中，每个翼缘板32的外侧(背离腹板31的一侧)设有两个肋板33，两个肋板33分别位于腹板31的延长线两侧，且两个肋板33与腹板31的延长线的距离相同。
59.在一些优选实施方式中，翼缘板32的其中一斜侧面与支腿平行。翼缘板32和肋板33的斜侧面的斜度均与钢塔支腿的斜度相同。即翼缘板32的腰和肋板33的斜腰与下底夹角，同钢塔支腿与地平面夹角一致，使力沿钢塔支腿方向直线传递，保证局部和整体受力一致。需要说明的是，钢塔为现有结构，在本技术中不再赘述。
60.本实施例支撑脚的结构使翼缘板32处的受力相对集中，为了进一步提高结构强度，同时尽量节约材料，优选地，翼缘板32的厚度大于肋板22的厚度。进一步优选地，腹板31、翼缘板32和连接底板4的厚度相同。更进一步地，腹板31、翼缘板32和连接底板4的材质也相同，具体可根据需要选择材质，例如，采用q235钢、45号钢等材质。
61.在一些优选实施方式中，连接钢板1、底钢板2、腹板31、翼缘板32和肋板33材质强度不小于连接底板4的材质强度，能够更好的保证在极限情况下，支撑脚的崩坏要晚于钢塔。例如，在一个具体实施方式中，连接钢板1、底钢板2、腹板31、翼缘板32、肋板33以及连接底板4的材质均为q235钢。再例如，在另一个实施方式中，连接底板4的材质为q235钢，连接钢板1、底钢板2、腹板31、翼缘板32、肋板33以及连接底板的材质均为45号钢。
62.针对一个具体的支撑脚，通过ansys软件进行了应力分析以及一个极限状态下模拟，一极限状态下的受力变形示意图参见图5所示。分析的模型具体如下：h型钢构件3包括一个腹板31、两个翼缘板32，两个翼缘板32之间的间隔为90mm，翼缘板32的下底宽度为300mm，上底宽度为200mm。腹板31与翼缘板32的厚度均为10mm。每个翼缘板32的外侧间隔设置两个肋板33，两个肋板33的间隔距离为98mm，肋板33的厚度为6mm。连接钢板1和底钢板2均为矩形，连接钢板1是边长为200mm的正方形，与上连接平面的尺寸相同，底钢板2在腹板31长度方向上的尺寸为500mm，大于同方向的下连接平面尺寸，另外相对的两侧之间的尺寸
与同方向的下连接平面的尺寸相同即为300mm。连接过孔为四个，分别设置在连接钢板1的四角，相邻连接过孔的中心距离为160mm，连接过孔的直径为14mm。固定过孔21同样为四个，四个固定过孔31与四个连接过孔之间为同心布置，相邻固定过孔21之间的中心距离为220mm，固定过孔21的直径为14mm。h型钢构件的高度(连接钢板1与底钢板2之间的距离)为100mm。支撑脚中各板之间均采用焊接固定，各板的材料均为q235钢。
63.经应力分析和极限状态模拟可知，支撑脚的受力被较好的分散，根据实施例的结构设计，受力被分散后，结构与受力情况相匹配，避免应力过于集中，无论在静态载荷还是在动态载荷下均能够提供稳定支撑，其变形也基本可控，能够较好的保证重型高精度设备的工作精度，且结构简单、成本低廉。
64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
65.此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。