輸電線路跨越塔結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法

楊 勇（國網(wǎng)重慶市電力公司北碚供電分公司，重慶 400700）

0 引 言

電網(wǎng)運行過程中需要很多鐵塔結(jié)構(gòu)作為支撐，是保證輸電線路正常輸電的重要設(shè)施。通常，鐵塔都是呈現(xiàn)立體造型結(jié)構(gòu)，在架空線路中的應(yīng)用十分廣泛，同時在超高壓輸電線路的運行中發(fā)揮著非常重要的作用。由于各種因素的影響，鐵塔的使用性質(zhì)存在很大不同，以致出現(xiàn)了多種類型。電力工程的建設(shè)離不開鐵塔，它是確保輸電線路正常供電的基礎(chǔ)，對其安全性、穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用[1]。因此，加強對鐵塔的設(shè)計意義重大，且要根據(jù)鐵塔的使用性質(zhì)不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確保不同組件的正常和鐵塔的穩(wěn)固性，保證輸電線路正常供電。為了保證鐵塔能夠為輸電線路提供更好的支撐作用，應(yīng)當(dāng)加強鐵塔建設(shè)環(huán)節(jié)的管理，以保證其穩(wěn)固性，有效控制成本，避免造成環(huán)境污染。

1 鐵塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的詳細(xì)事項

對輸電線路鐵塔進(jìn)行設(shè)計的過程中，必須要保證鐵塔的穩(wěn)固性，確保其強度和剛度，同時應(yīng)當(dāng)考慮外力作用對鐵塔的影響。還應(yīng)當(dāng)考慮成本問題，盡量避免不必要的浪費。此外，需重視預(yù)定結(jié)構(gòu)，以安全性為前提，有效節(jié)約能源[2]。但是，在安全性和節(jié)約能源之間必定會存在一些矛盾。所以，優(yōu)化鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得愈發(fā)重要。

1.1 塔身坡度的優(yōu)化設(shè)計

塔身坡度對鐵塔的重量具有非常重要的影響，直接映現(xiàn)著主要材料的規(guī)格、斜材的長度額等。對于塔身坡度，如何使其變得更加科學(xué)合理，在設(shè)計過程中可以將動態(tài)規(guī)劃法、試算法映入其中，來確保均勻的主材受力，最大程度地增強鐵塔剛度，從而實現(xiàn)鐵塔的滿應(yīng)力。

1.2 塔身布材格局的優(yōu)化設(shè)計

在進(jìn)行鐵塔的設(shè)計過程中，首先必須達(dá)到水平夾角與斜材的關(guān)系要求，將斜材的作用發(fā)揮到最大化。這個過程實際是對塔身節(jié)間進(jìn)行優(yōu)化的過程，確保塔身之間主材長度以最適合的狀態(tài)發(fā)揮作用，由此避免過多的填充材料的應(yīng)用，使得塔身的結(jié)構(gòu)變得最優(yōu)，減少塔身的重量。

1.3 塔身隔面的設(shè)置

將隔面很好地設(shè)置于塔身變坡位置上，可以有效平衡塔身主材所傳遞的扭矩，有效確保塔身結(jié)構(gòu)能夠有做好的剛度。如果破段在塔身的設(shè)計上不變，應(yīng)當(dāng)以小于5倍寬度的標(biāo)準(zhǔn)來布置隔面的距離，同時必須要在5個主材分段的間距之下確保其幾何架構(gòu)不會改變。

1.4 塔頭尺寸的優(yōu)化設(shè)計

塔頭尺寸的設(shè)計可以通過間隙圓對其進(jìn)行設(shè)計，摒棄在設(shè)計過程中還要對多種塔頭進(jìn)行的對比，通過優(yōu)化計算得出最優(yōu)結(jié)果。設(shè)計時應(yīng)當(dāng)以塔的重量最輕為標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化塔頭設(shè)計[3]。

1.5 局部結(jié)構(gòu)中細(xì)部的優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化鐵塔斜主材的連接點，能夠有效減小連接板的大小，直接影響塔身的重量。將倒K材設(shè)置于橫擔(dān)部位的根部區(qū)域上，可以有效降低塔件的長度，同時減少彎曲事故對橫擔(dān)主材連接板產(chǎn)生的影響。

2 鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計選型的有效途徑分析

對于高壓輸電線路而言，在其建設(shè)過程中，一般不會看對地高度給鐵塔造成的影響。相較于同種類的塔型，鐵塔的高度通常不計最高高度。所以，塔型的高度可以進(jìn)行直接確定。而高壓鐵塔倘若沒有進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，影響塔腳的跟開度數(shù)，將會對鐵塔穩(wěn)固性造成很大影響。如果遇到長時間不供電的情況，就會對其安全性造成很大威脅。因此，科學(xué)進(jìn)行鐵塔選型至關(guān)重要。

2.1 傳力路徑的相關(guān)優(yōu)化

要想全面掌握鐵塔結(jié)構(gòu)的受力情況，研究傳力路徑至關(guān)重要。將K型節(jié)點設(shè)置于直線塔以及承力塔瓶口的首節(jié)間位置上，能夠有效降低塔身底部斜材發(fā)生欠佳的受壓問題。同時，將K型材設(shè)置于塔身旁邊的一檔斜材中，能夠有效減少傳遞于塔材上的橫擔(dān)剪切力，對避免塔身偏斜具有重要作用。

2.2 桿件連接應(yīng)當(dāng)緊湊，有效減少節(jié)點板用量

在塔材單基耗量方面，相較于國外，我國目前尚較重。不僅具有壓應(yīng)力穩(wěn)定公式計算的關(guān)系存在，而且存在機(jī)械性能差異性，對節(jié)點板用量造成了很大影響。節(jié)點構(gòu)造設(shè)計上，近年來受到了廣泛重視。加勁板、加勁角鋼必須設(shè)置在連接板上，進(jìn)一步增強其強度，以確保塔身的穩(wěn)固性[4]。

應(yīng)當(dāng)不斷改進(jìn)直線塔地線橫擔(dān)與支架二者之間的連接，有效減少節(jié)點板的面積。加強螺栓強度，有效降低螺栓的使用量。然而，采用此方法要實現(xiàn)理想的效果，存在很大難度。對此問題開展詳細(xì)的研究顯示，多是因為孔壁擠壓對其起著重要的控制作用。對國外鐵塔桿件的設(shè)計進(jìn)行多數(shù)量螺栓連接案例進(jìn)行參考，一般是將主材與斜材桿件進(jìn)行有效連接，有效減少連接板數(shù)量，降低螺栓的用量，不僅強度不減，而且減少了塔重。

2.3 加長桿件構(gòu)造的長度，有效減少包鐵連接的數(shù)量

過去塔廠由于鍍鋅水平的限制，給塔桿的長度造成了很大影響，大大增加了塔材連接的部位，通常8 m是塔桿的最大長度。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，塔廠也在不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，鍍鋅水平有了很大提高?，F(xiàn)在，塔桿鍍鋅已經(jīng)達(dá)到12 m，技術(shù)取得突破，為更長塔桿的設(shè)計創(chuàng)造了極佳條件。

3 結(jié) 論

在我國，電力事業(yè)占據(jù)非常重要的地位，對國家的發(fā)展具有決定性影響，是確保各行各業(yè)供電穩(wěn)定性和安全性的基礎(chǔ)。電能的輸送依靠輸電線路得以實現(xiàn)，而輸電線路的建設(shè)離不開電力鐵塔的支撐。近年來，經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，電力行業(yè)突飛猛進(jìn)，在電網(wǎng)建設(shè)過程中需要的鐵塔數(shù)量越來越多。加強輸電線路鐵塔設(shè)計，不僅能夠增加輸電線路的穩(wěn)定性，而且能夠有效節(jié)約能源，減少不必要的浪費。因此，必須科學(xué)設(shè)計輸電線路鐵塔，保證其質(zhì)量，為供電安全貢獻(xiàn)力量。

[1] 李碧荷.220kV架空供電輸電線路的勘測與鐵塔定位設(shè)計[J].海峽科學(xué)，2015，（7）：42-44.

[2] 羅 希.高壓輸電線路設(shè)計與施工技術(shù)探析[J].中國集體經(jīng)濟(jì)，2015，（22）：178.

[3] 徐國鈞.我國輸電鐵塔型材應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)化措施[J].基建管理優(yōu)化，2014，（3）：14-15.

[4] 常建偉，徐德錄，張東英，等.我國輸電線路鋼管塔制造技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J].鋼結(jié)構(gòu)，2015，（9）：46-50.