輸電線路大跨越鋼管塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1、輸電線路大跨越鋼管塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 【摘要】現(xiàn)如今我國(guó)地大物博，河流眾多，很多的江河已經(jīng)成為了超高壓架空輸電線路工程的有利屏障。近幾年來(lái)，我國(guó)興起了許多的大跨越工程，在這些大工程中，跨越塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)工程中最關(guān)鍵的項(xiàng)目之一。經(jīng)過(guò)十幾年的研究和探索，跨越塔的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也在不斷的豐富，它的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化，由最開(kāi)始的單一形式到目前的鋼筋混凝土、組合角鋼、焊接鋼板和鋼管結(jié)構(gòu)等多種形式結(jié)合的良好局面。 【關(guān)鍵字】大跨越；鋼管塔；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分析 前言 在我國(guó)實(shí)施西電東輸、三峽外輸、互域聯(lián)網(wǎng)的背景下，輸電線路大跨越鋼管塔就這樣的產(chǎn)生了。本文主要從跨越塔結(jié)構(gòu)形式發(fā)展回顧，鋼管塔的內(nèi)力計(jì)算、斷面選擇和

2、材質(zhì)選用，如何計(jì)算鋼管塔節(jié)點(diǎn)的形式與連接方式，鋼管塔的構(gòu)造要求這四個(gè)方面來(lái)分析輸電線路大跨越鋼管塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析。 一、跨越塔結(jié)構(gòu)形式發(fā)展回顧 按結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)分類(lèi)的話，大跨越塔的塔型主要有四種，分別是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、焊接鋼板格結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)、組合角鋼板格構(gòu)式結(jié)構(gòu)和鋼管結(jié)構(gòu)。它們都各具特色，在工程的應(yīng)用和設(shè)計(jì)上都經(jīng)歷了很多的考驗(yàn)。在1957年，有一個(gè)設(shè)計(jì)成功的案例，那就是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成的輸電路線高塔的鋼筋混凝土煙囪塔，這在當(dāng)時(shí)有很大的反響。另外，在1990年時(shí)所建立的南京大勝關(guān)跨越塔也是采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且還能夠正常運(yùn)行。 與此同時(shí)，組合角鋼跨越塔的應(yīng)用非常的廣泛，在國(guó)內(nèi)，就有很多以這種結(jié)

3、構(gòu)建成的塔，如：徐上線鎮(zhèn)江大跨越塔和珠江大跨越塔，其他地區(qū)的一些小規(guī)模的跨越工程也采用了簡(jiǎn)單方式的組合角鋼鐵塔的結(jié)構(gòu)型式。 就目前的發(fā)展來(lái)看，在大跨越鋼管塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著重要位置的當(dāng)屬鋼管塔的結(jié)構(gòu)型式了，同時(shí)對(duì)這種型式的研究和推廣也一直在進(jìn)行著，由此看來(lái)，鋼管塔結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展前景是值得期待的。 二、鋼管塔的內(nèi)力計(jì)算、斷面選擇和材質(zhì)選用 （1）鋼管塔的內(nèi)力計(jì)算 一般來(lái)說(shuō)，輸電線路中大跨越鋼管塔的內(nèi)力計(jì)算主要是在其模型完成后用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行的。對(duì)于有一定高度的大跨越鋼管塔，采用的是用內(nèi)力分析軟件分析方法，因?yàn)檫@種方法對(duì)計(jì)算這樣高度的塔的精確度會(huì)更高。若鋼管塔建立的過(guò)高或者塔頭橫擔(dān)較長(zhǎng)時(shí)，此時(shí)采

4、用線性分析是不可行的，主要原因是這種分析方法產(chǎn)生得誤差太大了，所以還要將結(jié)構(gòu)的高振型和結(jié)構(gòu)的二次效應(yīng)考慮進(jìn)去。 （2）構(gòu)件的斷面選擇 選擇構(gòu)件的斷面時(shí)，要結(jié)合多種因素，如結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、強(qiáng)度等，還要考慮構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的局部穩(wěn)定以及長(zhǎng)細(xì)比，徑厚比。當(dāng)內(nèi)力大小一定的時(shí)候，斷面直徑的增加能夠節(jié)約材質(zhì)，減輕塔重，但是直徑的加大又會(huì)使得擋風(fēng)面積的增大，風(fēng)荷載的變大。另外，當(dāng)管壁變薄之后，又會(huì)造成徑厚的增加，這樣很有可能會(huì)產(chǎn)生管壁局部穩(wěn)定的問(wèn)題，因此只有將眾多因素都考慮在內(nèi)，才可以保證所選斷面的準(zhǔn)確性和應(yīng)用的實(shí)用性。 （3）材質(zhì)選擇 在近幾年中，鋼管跨越塔電壓的分類(lèi)，跨越鋼管的間距都在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)主材內(nèi)力

5、的需求也逐漸增加，但是選用鋼管材料受到了多方面的限制，也一直遭遇著瓶頸。直至2001年，吳淞口大跨越塔建成的非常好，輸電效率和效果都極為明顯，當(dāng)時(shí)鋼管的材料選用的是q3908，后來(lái)應(yīng)用這種材質(zhì)就越來(lái)越多了。目前使用較多的主要是高強(qiáng)度板材q420、q460，它們主要應(yīng)用到大跨越輸電線路塔上。 三、鋼管塔節(jié)點(diǎn)形式和連接方式的選用 在輸電線路大跨越鋼管的結(jié)構(gòu)中，常采用的節(jié)點(diǎn)形式主要有主材和斜材連接、橫擔(dān)等橫桿和主材連接這兩種。第二種的節(jié)點(diǎn)形式又分為了四種，分別是交叉斜材、斜材與橫材、斜材與輔助材、交叉斜材與橫材。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算都應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的實(shí)用范圍和條件，有時(shí)候還要增加少量的加勁板來(lái)增加其剛度。就拿

6、橫擔(dān)和主材處的連接節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)吧，需要對(duì)增加壁的厚度，因?yàn)橹挥羞@樣才能夠保證主材的局部穩(wěn)定。 鋼管塔的節(jié)點(diǎn)連接方式主要有四種，分別是法蘭連接、t、u、型插板連接。節(jié)點(diǎn)連接方式的選用要由塔的結(jié)構(gòu)部位、受力情況和構(gòu)造的要求來(lái)決定，并且它要連接在不同的地方，主要原因是這樣不僅能夠保證結(jié)構(gòu)有一定的受力能力還可以讓鋼管塔的加工和安裝工作更高效率的完成，與此同時(shí)，還可以解決結(jié)構(gòu)、加工、施工中所出現(xiàn)的各種矛盾。u型插板一般用于受力比較大的斜材連接上；t型插板大多情況下用于內(nèi)力較小、管截面積較大的構(gòu)件連接上；相反，型插板用于內(nèi)力大、管截面小的構(gòu)件連接上，如此一來(lái)，插板既提供了截面積又使強(qiáng)度得到了保證。 四、鋼管塔

7、的構(gòu)造要求 一般來(lái)說(shuō)，鋼管塔的構(gòu)造是非常簡(jiǎn)單的，但是節(jié)點(diǎn)處的連接處的受力情況總是很復(fù)雜，主要是有的地方會(huì)出現(xiàn)三處受力的狀況。所以在設(shè)計(jì)鋼管塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)造時(shí)，要避免出現(xiàn)這些情況，在地線掛點(diǎn)處、橫擔(dān)和塔身連接處、塔腿底板處要特別注意了，因?yàn)檫@些部位的結(jié)構(gòu)要盡可能的符合設(shè)計(jì)的要求，避免受力不均的情況的出現(xiàn)。 （1）大于八毫米的插板在焊接前要剖口，大于二十毫米的插板在焊接前要進(jìn)行預(yù)熱。 （2）在焊接后板和薄壁鋼管時(shí)，焊接縫的高度要控制好，不能過(guò)高或過(guò)低，因?yàn)槟菢訒?huì)使母材受損傷，進(jìn)而影響鋼管的承受能力。 （3）在布置塔腿法蘭、加勁板時(shí)，要注意不要產(chǎn)生碰撞。 （4）在焊接相貫的時(shí)候，要在斜材的根部開(kāi)一個(gè)排水

8、孔，這樣既能夠防止鍍鋅時(shí)產(chǎn)生漏鋅的情況，又能夠排空雨水。與此同時(shí)，還可避免根部被腐蝕和出現(xiàn)冰膨脹的現(xiàn)象。 （5）拿交叉斜材交叉點(diǎn)的相貫接頭說(shuō)，應(yīng)當(dāng)加大其中的一段的直徑，這樣就可以避免有相同直徑的情況的產(chǎn)生。 （6）塔體附屬設(shè)施和主體部分的連接要格外注意，因?yàn)檫@幾處不僅要滿足強(qiáng)度要求，還需保證其不變形。另外走道、平臺(tái)處還需注意其舒適度。 一般來(lái)說(shuō)，鋼管塔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是物件重量輕、構(gòu)件的數(shù)量少、桿件長(zhǎng)度長(zhǎng)等，因此在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工制圖時(shí)，一定要將各方面的因素考慮在內(nèi)，只有這樣才能夠提高加工運(yùn)作的效率。 五、結(jié)語(yǔ) 綜上所述，鋼管結(jié)構(gòu)是輸電線路大跨越的主要結(jié)構(gòu)形式，并且是電力系統(tǒng)的重要組成部分。本文主要從四個(gè)方面講述了鋼管塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析。由此看出，鋼管塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的，在今后的發(fā)展中，要進(jìn)行更合理的完善和建立更全面的管理系統(tǒng)，從而保證鋼管塔的穩(wěn)定。 參考文獻(xiàn)： 1蘭長(zhǎng)俊.輸電線路大跨越鋼管塔的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析j.低碳世界，2014，11：53-54. 2梁德飛.輸電線路大跨越鋼管塔的結(jié)構(gòu)可靠度分析j.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2009，s1：249-252. 3明進(jìn)文.輸電線路大跨越鋼管塔的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討j.電子測(cè)試，2015，12：79-82. 4鄧洪洲，吳昀，劉萬(wàn)群，金曉華.大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)研究j.特種結(jié)構(gòu)，2006年03期 5陳允平