输电塔加固用夹具、输电塔加固装置及其加固方法技术领域
本发明涉及工程维修领域，特别是涉及一种输电塔加固用夹具、输电塔加固装置
及其加固方法。
背景技术
现有的输电塔部分存在建成时间久，设计标准低等情况，此类型的输电塔可靠度
低，同时抗风性能差。在恶劣天气，尤其是大风天气下，容易发生倒塔等事故，威胁到人员的
安全，同时影响了工业生产及人民生活，给国家造成了严重的经济损失。
对旧输电塔进行改造可加强输电塔的强度，例如在原输电塔主材上钻孔并与增加
的副主材连接，但是由于操作人员需要爬上输电塔进行相应操作，钻孔操作难度大；还可在
原输电塔主材上焊接副主材，但操作难度同样很大，同时无法保证焊接质量，同时若对输电
塔的原塔体进行改造会对原塔体的受力结构产生影响，改造过程中会削弱原塔体的强度，
危险系数大，且改造过程复杂，延长了改造过程中电网的停电时间。
发明内容
基于此，本发明在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单且能提高输电塔强
度的输电塔加固用夹具、输电塔加固装置及其加固方法。
其技术方案如下：
一种输电塔加固用夹具，包括主体与配合件，所述主体包括夹持部与连接部，所述
夹持部与所述连接部连接，所述夹持部与所述配合件配合夹持输电塔主材，所述夹持部与
所述配合件的侧边均伸过所述输电塔主材的两侧边，所述配合件的侧边伸过所述输电塔主
材的两侧边的位置处均设有第一固定孔，所述夹持部在与所述第一固定孔的对应位置处均
设有第二固定孔，所述配合件与所述夹持部通过紧固件与所述第一固定孔、所述第二固定
孔的配合固定于所述输电塔主材上，所述连接部用于与所述输电塔主材的加强件连接。
下面对一种技术方案进行进一步说明：
在其中一个实施例中，所述输电塔主材为角钢，所述夹持部包括第一夹持板与第
二夹持板，所述第一夹持板的一端与所述第二夹持板的一端呈夹角连接，所述配合件为与
所述输电塔主材配合的弯折板，所述配合件与所述第一夹持板、所述第二夹持板配合夹持
所述输电塔主材，所述第一夹持板与所述第二夹持板分别靠设于所述输电塔主材外侧的两
个侧面，所述配合件外侧的两个侧面分别靠设于所述输电塔主材内侧的两个侧面。
在其中一个实施例中，所述加强件为角钢，所述连接部包括第三夹持板与所述第
四夹持板，所述第三夹持板的一端与所述第四夹持板的一端呈夹角连接，所述第三夹持板
与所述第四夹持板分别靠设于所述加强件外侧的两个侧面。
在其中一个实施例中，所述输电塔主材为夹角呈90度的角钢，所述加强件为夹角
呈90度的角钢，所述第一夹持板与所述第二夹持板垂直连接，所述第三夹持件与所述第四
夹持件垂直连接，所述第一夹持板与所述第三夹持板为一体成型的平板结构，所述第二夹
持板、所述第四夹持板分别位于所述第一夹持板的两侧，所述第二夹持板与所述第一夹持
板、所述第四夹持板与所述第三夹持板的连接方式均为焊接。
在其中一个实施例中，所述第一固定孔至所述输电塔主材侧边的最小距离为3mm
至6mm，所述第一固定孔的数量大于或等于2个。
一种输电塔加固装置，包括多个上述输电塔加固用夹具与多个加强件，所述加强
件通过一个或多个所述输电塔加固用夹具固定于所述输电塔主材，相邻的所述加强件对
接，靠近所述输电塔塔脚板上的所述加强件与所述输电塔塔脚板上的靴板连接。
在其中一个实施例中，所述输电塔的所有主材上均设有多个所述加强件及多个所
述输电塔加固用夹具。
一种采用上述输电塔加固装置的输电塔加固方法，包括以下步骤：
根据输电塔的工程建设参数，在有限元软件中建立所述输电塔的数学模型，引入
外界环境参数，对所述输电塔的数学模型进行有限元分析；
根据对所述输电塔进行有限元分析的结果及所述输电塔的主材规格确定加强件
的规格，通过所述输电塔主材与所述加强件的规格确定输电塔加固用夹具的规格；
建立所述加强件及所述输电塔加固用夹具的数学模型并导入到所述输电塔的数
学模型中，将多个所述加强件、多个所述输电塔加固用夹具与所述输电塔的数学模型装配
到一起；
对装配后的输电塔的数学模型进行有限元分析，得出输电塔加固用夹具的数量、
输电塔加固用夹具在输电塔主材上的布置位置与输电塔加固用夹具上的紧固件的数量；
根据输电塔的数学模型，在输电塔主材的相应位置处布置所述输电塔加固用夹具
及所述加强件；
对输电塔进行受力与强度试验，根据实验结果调整所述输电塔加固用夹具位置；
重复上一步骤，直至输电塔的试验结果满足输电塔的强度及受力要求。
在其中一个实施例中，将多个所述加强件、多个所述输电塔加固用夹具与所述输
电塔的数学模型装配到一起，具体包括以下步骤：
在所述输电塔主材上设置多个所述输电塔加固用夹具，将夹持部与配合件分别安
装于所述输电塔主材的两侧，利用紧固件连接所述夹持部与所述配合件；
将一个加强件与一个或多个所述输电塔加固用夹具的连接部连接，相邻的所述加
强件首尾对接；
将靠近所述输电塔塔脚板上的所述加强件与所述输电塔塔脚板上的靴板连接。
在其中一个实施例中，所述外界环境参数为风速与风向。
下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：
上述输电塔加固用夹具通过夹持部与配合件配合夹持输电塔主材，夹持部与连接
部连接，连接部连接加强件，起到提高输电塔强度的作用，同时夹持部与配合件的侧边均伸
过输电塔主材的两侧边，夹持部与配合件连接的部位位于夹持部与配合件伸过输电塔主材
两侧边的位置处，夹持部与配合件的连接不需要对输电塔主材进行钻孔等处理，因此不会
进一步削弱输电塔主材的强度，同时由于不需要对输电塔主材进行处理，减少了在输电塔
上的高空作业时间，简化了操作过程，使输电塔的加固工作更加简单。
上述输电塔加固装置利用多个输电塔加固用夹具与多个加强件，加强件通过一个
或多个输电塔加固用夹具固定于输电塔的主材上，同时相邻的加强件对接，此时多个加强
件连接成为一个整体，再与输电塔塔脚板上的靴板连接。当输电塔受力时，其所受的力通过
输电塔加固用夹具传递至加强件上，由于此时加强件连接为一个整体，对输电塔起到支撑
作用，多个加强件与多个输电塔加固用夹具的协同配合使输电塔的强度提高。
上述输电塔加固方法，利用有限元软件建立输电塔的数学模型并进行有限元分
析，再确定加强件与输电塔加固用夹具的规格，将加强件、输电塔加固用夹具与输电塔主材
的数学模型配合在一起，再利用有限元分析得出输电塔加固用夹具的数量、输电塔加固用
夹具在输电塔主材上的布置位置与输电塔加固用夹具上的紧固件的数量，最后通过试验确
定最终的输电塔加固用夹具的夹持位置。上述方法利用有限元软件对输电塔进行分析，先
得出理论上的输电塔加固用夹具的数量、夹持位置及其紧固件的数量，再通过试验调整上
述数值，有限元分析与试验的结合确保了输电塔加固装置增加输电塔强度的效果，同时有
限元分析减少了试验的工作量。
附图说明
图1为输电塔加固装置的装配示意图；
图2为图1中A处的放大示意图；
图3为图2的B-B剖面示意图；
图4为输电塔加固方法的步骤流程图；
图5为输电塔加固方法中步骤S300的具体步骤流程图。
附图标记说明：
100、输电塔加固用夹具，110、主体，111、夹持部，111a、第一夹持板，111b、第二夹
持板，112、连接部，112a、第三夹持板，112b、第四夹持板，120、配合件，200、输电塔主材，
300、加强件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1及图2所示，一种输电塔加固装置，包括多个输电塔加固用夹具100与多个加
强件300，加强件300通过一个或多个输电塔加固用夹具100固定于输电塔主材200，相邻的
加强件300对接，靠近输电塔塔脚的加强件300与输电塔塔脚板上的靴板连接。输电塔加固
用夹具100用于连接加强件300与输电塔主材200，使输电塔主材200与加强件300协同受力，
同时多个加强件300对接，靠近输电塔塔脚的加强件300与输电塔塔脚板上的靴板连接，形
成了对输电塔的支撑，保证了输电塔主材200与加强件300协同受力的效果。而输电塔的所
有主材上均设有多个加强件300及多个输电塔加固用夹具100，此时输电塔的所有主材均被
加固，此时所有主材的强度一致，可防止某一根主材因强度不够导致损坏的情况发生。
在本实施例中，加强件300为角钢，相邻的加强件300之间通过钢板连接，连接方式
为螺栓连接，靠近输电塔塔脚的加强件300与输电塔塔脚板上的靴板通过螺栓配合连接或
直接焊接。
在本实施例中，为保证输电塔加固装置的效果，在输电塔的所有主材上均设置多
个加强件300与多个输电塔加固用夹具100，但当输电塔长期受到固定方向的力时，考虑到
经济性，可针对性的在一根或多根受力较大的主材上设置上述多个加强件300与多个输电
塔加固用夹具100。
如图2及图3所示，输电塔加固用夹具100包括主体110与配合件120，主体110包括
夹持部111与连接部112，夹持部111与连接部112连接，夹持部111与配合件120配合夹持输
电塔主材200，夹持部111与配合件120的侧边均伸过输电塔主材200的两侧边，配合件120的
侧边伸过输电塔主材200的两侧边的位置处均设有第一固定孔，夹持部111在与第一固定孔
的对应位置处均设有第二固定孔，配合件120与夹持部111通过紧固件与第一固定孔、第二
固定孔的配合固定于输电塔主材200上，连接部112用于与输电塔主材200的加强件300连
接。输电塔主材200的加强件300通过输电塔加固用夹具100与输电塔主材200连接，输电塔
加固用夹具100利用夹持部111与配合件120夹持输电塔主材200，同时夹持部111与配合件
120的侧边均伸过输电塔主材200的两侧边，夹持部111与配合件120连接的部位位于夹持部
111与配合件120伸过输电塔主材200两侧边的位置处,因此夹持部111与配合件120的配合
不需要在输电塔主材200上进行钻孔等加工，降低了操作人员在输电塔上进行高空操作的
难度，同时不会对输电塔主材200的强度造成进一步的削弱，防止其因此发生倒塔等事故。
如图3所示，输电塔主材200为角钢，夹持部111包括第一夹持板111a与第二夹持板
111b，第一夹持板111a的一端与第二夹持板111b的一端呈夹角连接，配合件120为与输电塔
主材200配合的弯折板，配合件120与第一夹持板111a、第二夹持板111b配合夹持输电塔主
材200，第一夹持板111a与第二夹持板111b分别靠设于输电塔主材200外侧的两个侧面，配
合件120外侧的两个侧面分别靠设于输电塔主材200内侧的两个侧面。由于输电塔主材200
为角钢，将夹持部111与配合件120均设为板件，同时靠设在输电塔主材200的两侧，可使夹
具更好的传递输电塔所受的力，保证加强件300对输电塔主材200的支撑效果，同时夹持部
111、配合件120与输电塔主材200的形状相配合，安装时更容易进行装配的操作，减少了高
空作业的时间。
如图3所示，加强件300为角钢，连接部112包括第三夹持板112a与第四夹持板
112b，第三夹持板112a的一端与第四夹持板112b的一端呈夹角连接，第三夹持板112a与第
四夹持板112b分别靠设于加强件300外侧的两个侧面。从加强件300的经济性及加固效果综
合考虑，将角钢用作加强件300，为配合加强件300的结构，将连接部112设为呈夹角连接的
第三夹持板112a与第四夹持板112b，此时加强件300与输电塔主材200可更好的协同受力，
加强件300对输电塔的支撑效果较好。
如图3所示，输电塔主材200为夹角呈90度的角钢，加强件300为夹角呈90度的角
钢，第一夹持板111a与第二夹持板111b垂直连接，第三夹持件与第四夹持件垂直连接，第一
夹持板111a与第三夹持板112a为一体成型的平板结构，第二夹持板111b、第四夹持板112b
分别位于第一夹持板111a的两侧，第二夹持板111b与第一夹持板111a、第四夹持板112b与
第三夹持板112a的连接方式均为焊接。在本实施例中，角钢的夹角均为直角，因此相应的夹
持部111与连接部112的夹持也为直角，同时第一夹持板111a与第三夹持板112a为一体成型
的结构，作为输电塔加固用夹具100的主要结构，可保证输电塔加固用夹具100的强度，同时
第二夹持板111b与第四夹持板112b焊接在上述主要结构上，确保了对输电塔主材200所受
的力的传递效果。此外，第二夹持板111b与第四夹持板112b也可为一体成型结构，再将第一
夹持板111a与第三夹持板112a焊接到由第二夹持板111b、第四夹持板112b形成的一体成型
结构上。
在本实施例中，相邻的夹持板的夹角均为90度，但根据角钢规格的不同，同时对输
电塔、夹具及加强件300的协同受力分析，可对上述夹角进行相应的调整。
如图2所示，第一固定孔至输电塔主材200侧边的最小距离H为3mm至6mm，第一固定
孔的数量大于或等于2个。由于输电塔加固用夹具100需要夹紧输电塔主材200，因此输电塔
加固用夹具100的夹持部111与配合件120的连接部位应靠近输电塔主材200的边缘，当距离
H为3mm至6mm时，夹持部111与配合件120对输电塔主材200的夹持效果较好，同时在输电塔
主材200的两个侧边均设置两个及两个以上的螺栓连接结构。
如图4所示，一种采用上述输电塔加固装置的输电塔加固方法，包括以下步骤：
S100、根据输电塔的工程建设参数，在有限元软件中建立输电塔的数学模型，引入
外界环境参数，对输电塔的数学模型进行有限元分析；
S200、根据对输电塔进行有限元分析的结果及输电塔的主材规格确定加强件300
的规格，通过输电塔主材200与加强件300的规格确定输电塔加固用夹具100的规格；
S300、建立加强件300及输电塔加固用夹具100的数学模型并导入到输电塔的数学
模型中，将多个加强件300、多个输电塔加固用夹具100与输电塔的数学模型装配到一起；
S400、对装配后的输电塔的数学模型进行有限元分析，得出输电塔加固用夹具100
的数量、输电塔加固用夹具100在输电塔主材200上的布置位置与输电塔加固用夹具100上
的紧固件的数量；
S500、根据输电塔的数学模型，在输电塔主材200的相应位置处布置输电塔加固用
夹具100及加强件300；
S600、对输电塔进行受力与强度试验，根据实验结果调整输电塔加固用夹具100位
置；
S700、重复上一步骤，直至输电塔的试验结果满足输电塔的强度及受力要求。
上述输电塔加固方法先利用有限元分析软件，得出输电塔加固用夹具100的数量、
布置位置及其紧固件的数量，再通过试验对输电塔加固用夹具100的布置位置进行调整，得
出符合输电塔强度及受力要求的输电塔加固用夹具100的数量、布置位置及其紧固件的数
量，有限元分析与试验的结合确保了输电塔加固装置增加输电塔强度的效果，同时有限元
分析减少了试验的工作量。
如图5所示，上述输电塔加固方法的步骤S300中，将多个加强件300、多个输电塔加
固用夹具100与输电塔的数学模型装配到一起，具体包括以下步骤：
S310、在输电塔主材200上设置多个输电塔加固用夹具100，将夹持部111与配合件
120分别安装于输电塔主材200的两侧，利用紧固件连接夹持部111与配合件120；
S320、将一个加强件300与一个或多个输电塔加固用夹具100的连接部112连接，相
邻的加强件300首尾对接；
S330、将靠近输电塔塔脚的加强件300与输电塔塔脚板上的靴板连接。
按照的装配方式将多个加强件300、多个输电塔加固装置装配到输电塔主材200
上，可更好的模拟实际情况中输电塔加固装置对输电塔的加固效果，从而减少试验时的工
作量。
所述外界环境参数为风速与风向。在本实施例中，由于输电塔加固装置主要用于
台风等极端天气下的输电塔，因此在引入外界环境参数时应考虑到风速对输电塔的影响。
同时输电塔也可能面临下雪或冻雨等不同情况，此时引入外界环境参数也应考虑到具体的
天气状况，调整或引入新的外界环境参数，例如输电线覆冰厚度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。