110kV線路中的鋼管電桿經(jīng)濟性分析

【摘 要】近年來我國各地區(qū)的城市建設取得了飛躍發(fā)展，輸電線路的建設成了擺在電力建設部門面前的頭等大事。如何在電力建設中取得既經(jīng)濟又實惠的成績，不能不考慮鋼管電桿在實際工作中的經(jīng)濟效益，文章重點就鋼管電桿占地少、維護方便、強度高、新穎美觀、防腐能力強的特點進行了闡述和分析。

【關鍵詞】110KV；鋼管電桿；經(jīng)濟效益

在我國東北地區(qū)使用比較多的鋼管桿很多都是錐形的自立單桿，通常很少用到一些荷載較大的桿塔用多桿或雙桿結構。鋼管桿的特點就是細長、薄壁的構件，屬于一種受彎、受壓或壓彎的特殊構件，存在一定的受壓區(qū)，所以在設計上一定要合理科學的進行安排，否則就可會直接導致結構出現(xiàn)局部失穩(wěn)或者整體的失穩(wěn)。通常情況，在鋼管桿的穩(wěn)定性的設計中都包含有兩個方面的內(nèi)容，即局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定。構件的局部失穩(wěn)一般都是指在實際鋼管結構所能承受的壓力達一個臨界值的時候，構件局部就會改變繼續(xù)維持整個平面的平衡狀態(tài)，從而出現(xiàn)了凹曲等現(xiàn)象，不過構件還能繼續(xù)維持珍整個整體穩(wěn)定平衡。在設計過程中通常都是利用相應限制實際鋼管的徑厚比，已達到確保鋼管壁的出現(xiàn)局部屈曲而不先于整個構件的整體屈曲，所以說整體穩(wěn)定是整個控制設計荷載的最為關鍵的技術。

1.水泥雙桿與鋼管電桿的設計比較

1.1水泥雙桿

在東北地區(qū)，水泥雙桿是110KV線路上經(jīng)常使用的一種電桿，無論是在設計上還是在運行上都已有有著相當成熟的經(jīng)驗，其具體的技術經(jīng)濟指標已經(jīng)被業(yè)內(nèi)人士所掌握。所以，橫擔和吊桿的計算、砼電桿的內(nèi)力計算、叉梁計算不作相應的分析和計算。下面重點就氣象、設計、設計荷載幾方面的條件作一探討。我們把設計氣象的條件標示為溫度范圍-40-380C，在-100C以下，沒有覆冰的時候最大風速為30m/s，而如果出現(xiàn)5mm覆冰的情況下，最大風速設計為10m/s。設計條件是，一般情況下設計的水平檔距離是300m，垂直檔的間距是400m，立桿通過離心進行制造，采用固定橫桿和線夾。選用的直徑一般都是230mm，園錐度1/75的拔梢桿段、垂直檔的間距是400m，用Ⅱ級鋼筋，C40級混凝土，壁厚500mm，按9m+9m分段，全長18m，立桿接頭用電焊連接。設計荷載，電桿內(nèi)力的計算通常只是考慮出現(xiàn)意外事故的情況下，確保根部彎矩和桿頭橫擔處最大，據(jù)設計值橫擔處立桿彎距M1=15366N?m，桿根彎矩M4=45750N?m。經(jīng)驗算均滿足立桿強度要求。

1.2鋼管電桿

鋼管電桿在線路中是用作直線段的主桿型，全部為單桿結構。其設計氣象條件同前。其一，桿頭尺寸：地線距桿頂0.00m，擔長0.30m；上擔距桿頂2.50m，擔長1.90m；下?lián)嗌蠐?.50m，擔長2.60m；上導線保護角為22.310、19.360；地線對導線的保護角滿足規(guī)程要求的300及250。其二，導線、避雷線數(shù)據(jù)：導線、避雷線的計算數(shù)據(jù)見表1。

表1導線、避雷線計算表

其三，電桿的高度與檔距：設計選擇電桿高度分別為18m和21m。其四，鋼管電桿直徑、厚度、應力及允許彎矩的計算，最大扭矩的計算：

計算公式

當選用導線型號為LGJ-185/30時，斷線張力Q=0.35x σdxS=0.35x216.76x11.6=880kg。選用直徑S=(D2-d2) π/4=41.6cm2，厚度σ=0.5m的A3鋼管，鋼管截面積S=(D2-d2) π/4=(272-262)π/4=41.6m2，σ=1257kg/cm2＜[σ]=1600kg/cm2，故可選用最小梢徑D=27cm，最大厚度0.5cm的撥梢鋼管。

最大允許彎矩M及允許應力[σ]計算公式：

M=[σ].W=x[]

當選用A3優(yōu)質普通鋼材，[σ]=1600kg/cm2，分別計算如下：18m鋼管電桿分為兩段，上段是梢徑為27cm，厚度為0.5cm，長度為9m的撥梢鋼管，符號是S27-9，下段是梢徑為39cm，厚度為0.5cm，長度為9m的撥梢鋼管，符號是X89-9。21m鋼管電桿分為兩段，上段是梢徑為27cm，厚度為0.5cm，長度為12m的撥梢鋼管，符號為S27-9，下段是梢徑為43cm，厚度為0.7cm，長度為9m的撥梢鋼管，符號是X43-9。據(jù)大風情況下電桿的最大彎矩計算出公式計算18m、21m鋼管電桿各段未端的值。并以此選擇和驗證各種桿高的各段長度及各段未截面的最大允許彎矩是否滿足要求。

2.經(jīng)濟性比較

表2 水泥雙桿與鋼管電桿經(jīng)濟性比較

注1：導線、絕緣子、金具用量相同，表中未列出

鋼管電桿與水泥雙桿每千米投資數(shù)據(jù)比較見上表。從表中具體數(shù)據(jù)可以看出，鋼管電桿如果是使用18m鋼管電桿，經(jīng)濟檔的間距大約是200m，具有相當可觀的優(yōu)越性。鋼管電桿重量較輕，外形美觀，結構簡單，架空地線少，施工方便，走廊窄占地少，工程的實際造價和水泥雙桿相差無幾。鋼管桿屬于柔性結構，在可變荷載（風載）作用下，就有可能會產(chǎn)生大的瞬間彈性變形，當卸荷之后，彈性變形恢復，雖然可能產(chǎn)生一定的塑性變形，但與彈性變形相比是極其微小的，并不影響結構的正常使用，這一點是鋼管結構的優(yōu)越性，在設計中應充分利用。

3.結束語

因為鋼管電桿回輸電線路通常都是位于耕地中，所以如果選用雙桿帶拉線或水泥單桿的桿型，這樣不但耕種不便、占地面積比較大，而且還容易產(chǎn)生拉線受損傷，所以不屬于優(yōu)勝方案。如果選用貓頭型直線鐵塔或上字型直線鐵塔的塔型，雖然已有標準的設計，但是其用鋼材的數(shù)量過多，投資相對比較大，經(jīng)常也不被采用。而東北沿海地區(qū)的土質鹽堿度相對比較大，鹽堿對水泥電桿有一定的腐蝕性，流沙往往會導致施工的時候桿坑挖不下去而需采用埋樁基礎?；谝陨显?，對水泥雙桿不帶拉線和鋼管電桿2種桿型的地上部分進行了計算分析，以擇優(yōu)選擇。參考文獻

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