送电线路铁塔机构优化的设计

【摘要】送电线路铁塔的连接滑移和节点弹性，均被认为是影响送电线路铁塔受力特性的主要因素。随着地下资源和空间的开发利用呼声的高涨，展开采动区铁塔力学计算模型与塔一线体系两者共同作用机理方面的研究，对上部结构的安全性和地下空间资源的可用性的指导具有重要的意义。所以本文对送电线路铁塔机构优化的设计进行了以下探讨。

【关键词】送电线路；铁塔机构；优化设计

【中图分类号】TM726 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0290-01

一直以来，送电线路铁塔的连接滑移和节点弹性，均被认为是影响送电线路铁塔受力特性的主要因素。随着地下资源和空间的开发利用呼声的高涨，展开采动区铁塔力学计算模型与塔一线体系两者共同作用机理方面的研究，对上部结构的安全性和地下空间资源的可用性的指导具有重要的意义。

以沿海大风地区的铁塔为着眼点，控制铁塔结构的主要因素有：塔身的坡度、主建材的材质、斜材布置、节问最优的计算长度、塔腿布置等。由于这次设计的铁塔组装方便，基本没采用基础主柱加高的方法来弥补地形高差，对地形的适应能力强，很大的减少了塔基开挖力度和基础混凝土的用量，获得了很好的经济社会效益。

通过滑移性能试验，对单、两个螺栓连接节点进行分析，研究了螺栓连接的荷载一位移关系、螺栓连接滑移机理和连接节点的破坏形态，同时，也推导出了有滑移杆件的轴向刚度。根据模糊数学的隶属度概念，从节点的弹性位移着手，从而实现了节点的模糊转角，导出了空间弹性梁单元的单刚矩阵，得出模糊转角位移的隶属度与弹簧刚度的映射关系。

巧借矿区沉陷预测预报系统MSPS，我们对地下开采引起的动态地表变形进行了初步预计。考虑到既定塔一线体系下方不同工作面布置对导、线应力和弧垂、铁塔杆件内力、支座反力和塔顶综合位移，我们建立塔一线体系三维有限元模型对之进行了系统研究，从而提出了地下开采过程中塔一线体系的共同工作机理。针对工作面推进方向与线路方向的三种关系的问题，专家对塔一线体系进行了安全评估，亦给出了与之相对应的评价指标。

以此为基础，提出了对已建塔一线体系工作面布置原理，采动区新建塔一线体系设计等相关建议。

1.在铁塔计算的处理方面的优化

档距的分配直线塔挂双绝缘子串时，前后垂直荷载按4：6分配；耐张塔前后挂点垂直、水平荷载按照3：7分配。我们搭建转角塔是为了避免安装工况控制塔材及基础作用

力的作用，档距的一侧代表档距取300m，另一侧代表档距取500m.

风荷载调整系数βz的取值对于2-3型直线塔，当全高超过60m时，风荷载调整系数应分段计算，但加权平均值应不低于1.6。

塔身正侧面风压增大系数的影响通过计算是众多周知的，由于大风区转角塔的选材主要由导、地线的张力及断线张力控制，因此塔身正侧面风压影响较小；而直线塔刚巧与之相反，直线塔的主材受塔身正侧面风压有一定的影响，在大风区尤为明显。而选材相对于导、地线的型号的影响甚小。若塔身正侧面风压取得过大，塔材显得不经济，取得过小又不安全。在用道亨软件计算的过程中，正面风压增大系数（Fa），侧面风压增大系数（Fb）均未考虑补助。材、节点板、螺栓的面积，如何计算与估算补助材、节点板等在不同塔身节问的挡风面积将对沿海大风区直线塔的计算有重要的意义。通过多次统计与比较，对本工程常用塔身布局正侧面风压增大系数计算方式如F：

正面风压增大系数Fa=100+正面补助材净面积/正面受力材净面积侧面风压增大系数Fb=100+侧面补助材净面积/侧面受力材净面积

2.塔身坡度的优化

塔身坡度对铁塔重量有至关重要的影响，因为它将直接影响主材规格、斜材的布置形式、基础作用力等的经济指标。合理的塔身坡度会使主材受力更加充分且均匀。如：本工程新设计的铁塔（SJ332A-36）为保证铁塔具有足够的刚度，在塔建的过程中，还应确定适当的变坡开口尺寸。

3.塔身斜材布置的优化

我们在布置斜材时，都是参照对主材最优计算而得到的长度来进行，致使其充分受力。本工程的直线塔，分为塔身上部，中部及下部，塔身上部斜材采用的小交叉式节问控制在1.2-1.3m，塔身中、下部的大交叉式节问控制在1.4-1.5m是适宜的。转角塔因荷载较大且为防止斜材同时受压的情况发生，塔身第一节问斜材采用倒K结构，然后由上至下依次采用3等分、4等分大交叉式节问进行布材，而节问高度随主材的变化控制在1.3-1.6m。通过布置，使塔身斜材与水平面的夹角控制在40°～50°之间，完全发挥了斜材的受力特性，摆脱过去一味以1.5m固定节问的传统做法，使得主、斜材问的连接角度更灵活，减少偏心及节点板的使用，降低了塔重。

一组高低腿中最高腿的高度与铁塔全根开的比值控制在0.8-0.9是比较合适。依据上述原则，结合本工程初设阶段的报告，该地区主要以丘陵为地貌，地面高程50.0～250m，相对高差20～220m，山坡坡度，自然坡度20°～35°，山体自然稳定。因本工程主材采用Q420材质，铁塔根开得到了很大的改善，所以每一组高低腿最小级差设为1m，且最高腿与最低腿的坡度控制在28°-35°间，可以有效地减小塔基开挖面。

这样才能使铁塔组装方便，地形适应能力强，因为减少了采用基础主柱加高的方式来弥补地形高差，于是就大大缩减了塔基开挖及基础混凝土的用量，从而获得了良好的经济社会效益。但技术是不断发展变化的，这就要求我们不断地学习，不断总结经验，才能有创新，使我们的设计更完善，理论更成熟，从而能够更好地为实际服务。

参考文献

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