淺談高壓線塔架結構設計要點 - 下載本文

淺談高壓線塔架結構設計要點

摘要:鐵塔通常是用金屬材料軋制成的型鋼和鋼板做基本構件,采用焊接或螺栓連接等方法,按照一定結構組成規則連接起來的鋼結構構件。在電力輸送環節起著重要的作用,本文從塔架的外形尺寸、荷載標準、基礎設計等方面對輸電塔架的設計要點進行了簡要論述。 關鍵詞:塔架結構;尺寸;荷載;基礎 1引言 一條送電線路由發電廠開始,到用電單位結束,中間要穿越村莊、農田、森林和高山,跨越河流、公路、鐵路等,塔架結構作為送電線路的重要組成部分,起著支撐和架空電力線的作用。在送電線路工程中,高壓和超高壓送電線路工程,是國家經濟建設的生命線工程,線路中的高壓線塔架結構擔負著架空電力線的重任,不言而喻其作用是極其重要的。 鐵塔具有強度高、重量輕、制造簡單等優點,因此,在電網中起骨干作用的重要干線,輸送負載容量較大的線路(500KV以上的超高壓線路)和運輸不方便、地形較復雜以及跨越塔、大轉角塔、耐張塔一般采用鐵塔。 2高壓線鐵塔塔身結構設計 2.1塔架外形尺寸的確定 塔架外形尺寸主要包括塔架呼稱高、橫擔長度、上下橫擔的垂直距離、地線支架高度、雙地線掛點之間水平距離等。塔架用來支持導線和地線,其外形尺寸主要取決于導線地線電氣方面的因素。如導線對地、對交叉跨越物的空氣間隙距離,導線之間、導線與地線之間的空氣間隙距離,導線與塔桿部分的空氣間隙距離,地線對邊導線的防雷保護角,雙地線對中導線的防雷保護,考慮帶電檢修帶電體與地電位人員的空氣間隙距離等。 塔架的呼稱高是指塔架下橫擔下緣到設計地面的垂直距離,其數值的確定主要考慮導線與地面、建筑物、樹木、鐵路、河流、管道、索道、各電壓等級的電力線路的安全距離的要求。 2.2塔架荷載設計 2.2.1荷載分類 塔架的荷載主要分為三類,即可變荷載、永久荷載和特殊荷載。可變荷載主要包括:導線及地線,絕緣子及附件和結構構件與塔桿上的各種固定設備等重力荷載;永久荷載主要包括:風和冰雪荷載,導線與地線張力,安裝檢修的各種附加荷載,結構變形引起的次生荷載以及各種振動力荷載。特殊荷載指地震引起的地震荷載,以及在山區或特殊地形地段,由于不均勻結冰所引起的不平衡張力的荷載。 作用于塔架上的荷載按其作用方向分為垂直荷載、橫向荷載、縱向荷載。垂直荷載就是指垂直于地面方向作用的荷載,如作用于塔架上的所有重力荷載。橫向荷載是指順橫擔方向作用的水平荷載,如塔架、電線風荷載的橫向分量,電線轉角張力的橫向分力等。縱向荷載是指垂直于橫擔方向的水平荷載,如斷線張力、錨線及緊線張力等得縱向分力。 2.2.2荷載的設計組合基本原則 作用在塔架上的荷載很多,這些荷載不是同時出現的。因此,各類塔架在設計計算時,必須考慮各種不同荷載的組合,并乘以相應的荷載組合系數。按照《規程》規定應考慮線路的運行情況(正常荷載組合)、斷線情況(斷線荷載組合)、安裝情況(安裝荷載組合)、特殊情況(特殊荷載組合)四種荷載組合形式進行塔架的強度,穩定及變形計算。 計算塔架風荷載時,考慮可能風向,即0度、45度、60度、90度。這些風向是以橫擔垂直方向作為參考坐標軸度量的。可以看出,0度風是與縱向荷載方向一致的,而90度風是與橫向荷載方向一致的。應注意,每一個風向是有正反兩個可能方向的,計算時應考慮不利風向和情況。 2.2.3鐵塔架構布置 特塔主材:主材坡度,一般塔頭部分小一些,從下橫擔至腿部坡度取大一些,有時為了減輕基礎作用力,適應軟弱地基要求,

而將塔腿部分坡度取更大一些,但一個塔的主材坡度變化應盡量少,主材的坡度一般取1/6至1/10。

為了使節間主材應力得到充分利用,節省節點板材料。主材節間與斜材布置應該相協調。各主材節間可布置成不等距,斜材與主材交點在塔身正、側面錯開。

主材與主材接頭宜采用對接內外包鋼,以避免偏心受力,并保證與主材等強。如需采用外包鋼,外包鋼的肢寬比主材自身應大一級。

鐵塔斜材:塔身斜材一般多采用單斜材、雙斜材(又稱交叉斜材)和K型斜材三種。單斜材適用于塔身較窄受力較小的塔型。叉型斜材適用于塔身較寬和受力較大的塔型。K型斜材只在塔身很寬,而受力又比較大,有要求具備較大剛度的塔型中使用。 橫隔面:對窄基塔,采用單橫隔材。對寬基塔,采用交叉橫隔材。當塔身很寬時,一般采用十字型加方型的結構,,這樣可以減小橫隔材的長細比。

斜材的布置應注意使主斜材受力都能充分發揮,可從各節間控制構件的長細比,利用鐵塔正、側面斜材的不同布局取得應滿足應力的設計效果,這要求設計人員反復調整,以求最優方案。 3.塔架基礎設計 3.1塔架基礎形式

塔架基礎應根據塔架形式、地形、工程地質、水文、施工及運輸等條件,綜合考慮確定。送電線路基礎的類型按其施工特點和承載力特性大致可分為六類,即大開挖基礎類、掏挖擴底基礎類、爆擴樁基礎類、巖石鋪樁基礎類、鉆孔灌注樁基礎類、傾覆基礎類。

3.2埋深影響因素

塔架的基礎埋深對塔架的安全運行、施工進度和工程造價等均有很大影響,設計時應考慮以下幾個因素:①作用于地基上的荷載大小②水文地質條件③基礎形式④季節性凍土地基的凍脹和融陷 3.3地基壓力計算

地基壓力是指基礎傳遞給地基持力層頂面處的壓力。地基壓力是分布力,他取決于地基與底板的相對剛度,荷載大小,基礎埋深和土的性質等多種因素。塔架基礎底板,無論是剛性底板還是柔性的,它的剛度均大大超過地基土的剛度,因此可把它看做絕對剛體。理論和實驗證明,基礎受軸心壓力作用時,基礎底面下的地基壓力分布呈非線性,且隨荷重大小、土的性質和基礎埋深等因素不同呈不同的壓力圖形,實際工程中,一般采用簡化的線性地基壓力分布圖形進行計算。計算時要分清是軸心荷載作用、單向偏心荷載作用還是雙向偏心荷載作用。一系列的計算之后,一定要進行地基強度驗算與地基變形計算,對沉降量和穩定性要有相應的應對措施。 4結語

在送電線路工程中,高壓和超高壓送電線路工程,是非常重要的生命線工程,線路中的高壓線塔架結構擔負著架空電力線的重任,所以在設計建造時,我們的設計人員一定要全面合理的考慮各方面的因素,確保塔架結構的安全、穩定的運行。 參考文獻

[1]陳祥和,田啟華.輸電桿塔設計.[M].中國三峽出版社.2000.10

[2]劉樹棠.輸電桿塔結構及其基礎設計.[M].中國水利水電出版社.2006.07





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