減小KV雙回路直線塔鋼材用量

PAGE減小500kV雙回路直線塔鋼材用量成果報告河南省電力勘測設(shè)計院二○○九年二月鄭州目錄1小組概況2選題理由3現(xiàn)狀調(diào)查4設(shè)定目標(biāo)5分析原因6確定要因7制定對策8實施對策9檢查效果10鞏固措施11總結(jié)回顧與今后打算附件一：500kV雙回路直線塔應(yīng)用效果證明附件二：500kV雙回路直線塔運行情況證明附件三：500kV雙回路直線塔施工情況證明輸電線路QC小組輸電線路QC小組23-1小組概況表1-1小組簡介小組名稱輸電線路QC小組課題名稱減小500kV雙回路直線塔鋼材用量所屬部門線路室輔導(dǎo)員組類型攻關(guān)型課題編號2008K12注冊編號2008-12成立日期2008小組成員簡介序號姓名性別年齡文化程度職務(wù)單位組內(nèi)分工男33本科組長設(shè)計院組長：組織活動及質(zhì)量教育，主持方案研討，制定對策。女23碩士副組長設(shè)計院副組長：協(xié)助組長組織活動，對策實施，成果總結(jié)等。男42本科主任設(shè)計院組員：審定方案和對策，組織協(xié)調(diào)，推進實施，檢查效果。男34本科主任工程師設(shè)計院組員：制定對策及實施，效果檢查。女43本科組員設(shè)計院組員：現(xiàn)狀調(diào)查，參與方案研討，對策實施。男36本科組員設(shè)計院組員：現(xiàn)狀調(diào)查，參與方案研討，對策實施。男28本科組員設(shè)計院組員：現(xiàn)狀調(diào)查，方案研討，對策實施。男25碩士組員設(shè)計院組員：現(xiàn)狀調(diào)查，方案研討，對策實施，活動記錄。備注：小組成員共8人，平均年齡33歲。其中，高工5人，工程師3人，文化程度均為大學(xué)本科及以上?；顒忧闆r活動起止日期2008年03月～2008年12月活動次數(shù)11次接受QC教育時間52小時出勤率100%國網(wǎng)公司的要求國家電網(wǎng)公司決定開展輸變電工程全壽命周期設(shè)計建設(shè)工作，以建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”輸電線路為目標(biāo)，以國網(wǎng)公司的要求國家電網(wǎng)公司決定開展輸變電工程全壽命周期設(shè)計建設(shè)工作，以建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”輸電線路為目標(biāo)，以“新技術(shù)、新工藝、新材料”的采用為手段，建設(shè)“兩型三新”輸電線路。市場競爭需要我國電力設(shè)計市場逐步開放，大型輸電線路普遍采用設(shè)計招投標(biāo)制度，全國各設(shè)計單位都努力降低鐵塔用鋼量，以期獲得線路的設(shè)計合同，在競爭中獲勝。院對本部門要求目前，同國內(nèi)先進水平相比，我院500kV輸電線路雙回路直線塔用鋼量偏大，我院要求線路室進行優(yōu)化設(shè)計，降低雙回路直線塔鋼材用量，趕超國內(nèi)先進水平。存在的問題雙回路直線塔結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠優(yōu)化，鐵塔主材強度較低，鋼材用量普遍偏大。選擇課題減小500kV雙回路直線塔鋼材用量小組成員選擇我院常用塔型500kV雙回路直線塔SZ1、SZ2進行調(diào)查。3現(xiàn)狀調(diào)查小組成員選擇我院常用塔型500kV雙回路直線塔SZ1、SZ2進行調(diào)查?，F(xiàn)狀調(diào)查一——現(xiàn)狀調(diào)查一——***電廠送出工程500kV雙回路直線塔SZ1、SZ2與國內(nèi)先進水平鐵塔（國網(wǎng)輸電線路通用設(shè)計）鋼材用量比較表3-1表3-1***電廠送出工程雙回路直線塔塔重情況調(diào)查塔型呼程高m我院塔用鋼量kg國內(nèi)先進水平塔用鋼量kg我院塔偏重值kgSZ1直線塔3024624.924001.2622.73326096.425493.6602.83628382.827727.5655.33929524.728760.1763.64230897.030154.5742.5SZ2直線塔3330733.829946.6786.23632705.131961.9743.23934289.733493.5795.24236436.935663.7772.24537759.336960.6798.7調(diào)查人：×××制表人：×××2008.03.16同國內(nèi)先進水平相比，我院設(shè)計的塔用鋼量偏大0.7噸左右。結(jié)論一：同國內(nèi)先進水平相比，我院設(shè)計的塔用鋼量偏大0.7噸左右。結(jié)論一：現(xiàn)狀調(diào)查二現(xiàn)狀調(diào)查二——降低輸電鐵塔鋼材用量方法調(diào)查輸電線路角鋼鐵塔由角鋼（主材、斜材、輔助材）、節(jié)點板、連接角鋼、螺栓、掛線板、塔座板組成，有效降低以上構(gòu)件的用量就能有效降低鐵塔的重量。小組成員***查閱文獻并結(jié)合工程實際經(jīng)驗及力學(xué)原理，分析總結(jié)了降低塔重的方法，主要有以下幾個方面：優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置；提高角鋼鋼材強度，采用高強鋼★；優(yōu)化節(jié)點板及接頭角鋼；結(jié)論二結(jié)論二：通過調(diào)查總結(jié)出有效降低輸電鐵塔鋼材用量的方法，其中“采用高強鋼★”值得重點關(guān)注?，F(xiàn)狀調(diào)查三現(xiàn)狀調(diào)查三——輸電塔中使用高強鋼的理論比較分析表3-2跨越直線塔KYZX1采用普通鋼材與采用高強鋼塔重比較Q345（kg）Q460（kg）塔身塔腿主材35250.73325353.663過渡段3436.0373025.933橫擔(dān)主材2242.7402993.251三項合計40929.51031372.847減少用鋼量9556.663備注：塔高101m，分析程序為TTA。內(nèi)容摘自劉麗敏，《高強鋼在特高壓輸電塔中的應(yīng)用》，同濟大學(xué)碩士學(xué)位論文。調(diào)查人：×××制表人：×××2008.03.22位置鋼材位置鋼材采用高強鋼后，KYZX1塔的塔身塔腿、過渡段及橫擔(dān)主材重量可減少約9噸，同理推算40米高的輸電鐵塔在同一部分采用高強鋼后，KYZX1塔的塔身塔腿、過渡段及橫擔(dān)主材重量可減少約9噸，同理推算40米高的輸電鐵塔在同一部分采用Q460高強鋼后可減少鋼材約3噸。結(jié)論三：現(xiàn)狀調(diào)查四現(xiàn)狀調(diào)查四——高強角鋼制造能力及制造標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查小組成員***運對國內(nèi)塔廠高強鋼生產(chǎn)能力以及現(xiàn)行鋼鐵制造標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)查：隨著我國冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，高強度鋼材的生產(chǎn)已不再困難，其制造質(zhì)量提高較快且日趨穩(wěn)定，這在一定程度上使輸電線路鐵塔采用高強度鋼材成為可能。唐山鋼鐵公司、唐山粵豐鋼鐵公司具有Q460角鋼的生產(chǎn)能力。2、為了解決我國無更高強度角鋼制造標(biāo)準(zhǔn)的問題，冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院聯(lián)合有關(guān)單位制定了中華人民共和國冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵塔用熱軋角鋼》YB/T4163-2007,已于2007年9月1日正式實施，把我國熱軋角鋼的屈服強度擴大到Q460,為Q460角鋼的制造和工程應(yīng)用提供了依據(jù)。我國已經(jīng)具備生產(chǎn)高強鋼材的條件，并且制定實施配套的標(biāo)準(zhǔn)性文件。結(jié)論四：現(xiàn)狀調(diào)查現(xiàn)狀調(diào)查五——“Q460高強鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用研究”科研課題“Q460高強鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用研究”是國家電網(wǎng)公司的科研課題之一，由×××設(shè)計院和中國電力科學(xué)研究院共同承擔(dān)相關(guān)研究工作。其主要科研內(nèi)容見表3-3。表3-3表3-3“Q460高強鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用研究”課題科研內(nèi)容編號試驗名稱試驗地點試驗時間1真型塔試驗中國電力科學(xué)研究院2007.082Q460高強鋼鐵塔焊接和熱加工研究中國電力科學(xué)研究院2007.01-2008.043Q460高強鋼軸心壓桿試驗西安建筑科技大學(xué)2007.10-2008.044Q460高強等邊單角鋼兩端偏心受壓構(gòu)件試驗西安建筑科技大學(xué)2008.03-2008.045Q460高強等邊單角鋼一端偏心受壓構(gòu)件試驗西安建筑科技大學(xué)2008.046Q460高強等邊單角鋼子結(jié)構(gòu)試驗西安建筑科技大學(xué)2008.047Q460高強角鋼螺孔及螺桿的極限強度試驗西安建筑科技大學(xué)2008.048Q460高強鋼接頭強度試驗西安建筑科技大學(xué)2008.04備注：以上試驗均為我院承接國網(wǎng)公司項目“Q460高強鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用研究”的內(nèi)容。制表人：王經(jīng)運2008.04.02a)順利通過60o大風(fēng)115%超載b)60o大風(fēng)超載試驗破壞瞬間圖3-1真型塔試驗60o大風(fēng)工況a)頭部、身部照片b)腿部照片圖3-2真型塔試驗Q460鐵塔破壞后部分試驗照片部分試驗照片試驗得出Q460高強等邊角鋼的基本使用原則：對于只承受拉力的角鋼，采用高強鋼有突出優(yōu)勢，推薦使用試驗得出Q460高強等邊角鋼的基本使用原則：對于只承受拉力的角鋼，采用高強鋼有突出優(yōu)勢，推薦使用的Q460高強鋼最小規(guī)格肢寬為80mm，只要拉桿的肢寬不小于80mm，應(yīng)積極采用Q460角鋼，且此時不再受其寬厚比的限制；受壓控制的Q460角鋼，其長細(xì)比的適用范圍為0～80。非常重要非常重要“Q460高強鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用研究”課題成功進行為工程實際中使用Q460高強鋼提供重要的技術(shù)支持及寶貴的實驗數(shù)據(jù)，使輸電鐵塔中應(yīng)用高強鋼成為可能。結(jié)論五：4設(shè)定目標(biāo)4.1目標(biāo)依據(jù)目標(biāo)依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查及研究結(jié)論目標(biāo)依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查及研究結(jié)論遵循21世紀(jì)示范輸電工程指導(dǎo)思想，設(shè)計節(jié)約鋼材和投資的線路《架空輸電線路桿塔設(shè)計技術(shù)規(guī)定》“Q460高強鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用研究”科研課題的成功進行★4.2目標(biāo)值從現(xiàn)狀調(diào)查中可見:我院設(shè)計的塔比國內(nèi)先進水平重約0.7噸（現(xiàn)狀調(diào)查一），采用Q460高強鋼可降低塔重3噸左右（現(xiàn)狀調(diào)查三），小組成員討論后一致認(rèn)為通過優(yōu)化設(shè)計還可以降低塔重1噸左右，由此得出本次活動的目標(biāo)。500kV雙回路直線塔單基重量降低4~5噸，各塔型鋼材用量平均減少15%左右。目標(biāo)500kV雙回路直線塔單基重量降低4~5噸，各塔型鋼材用量平均減少15%左右。目標(biāo)降低15%降低15%圖4-1鋼材用量百分比現(xiàn)狀值及目標(biāo)值4.3目標(biāo)的可行性分析表4-表4-1目標(biāo)的可行性分析目標(biāo)的可行性分析人力★領(lǐng)導(dǎo)重視，由線路室主任掛帥；★抽調(diào)專業(yè)技術(shù)骨干和經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員組成本小組；物力★有專門的鐵塔結(jié)構(gòu)計算軟件TTA和鐵塔制圖軟件STW，計算和制圖手段較強；★★我國冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，高強度鋼材的生產(chǎn)已不再困難，其制造質(zhì)量提高較快且日趨穩(wěn)定。技術(shù)★有豐富的500kV線路鐵塔設(shè)計經(jīng)驗；★精通鐵塔結(jié)構(gòu)的計算理論和設(shè)計、制圖規(guī)范；★★進行充分的科研論證，即科研項目“Q460高強鋼在輸電鐵塔中的應(yīng)用研究”的成功進行；★★高強度角鋼制造標(biāo)準(zhǔn)《鐵塔用熱軋角鋼》（YB/T4163-2007）的實施。精神★齊心協(xié)力、開拓創(chuàng)新、勇攻難關(guān)。制表人：***2008.4.125分析原因雙回路直線塔偏重因果分析樹圖制圖：郭詠華2008.04.20要因在現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，小組成員根據(jù)雙回路直線塔的特點，通過多次討論，從“人員”、“軟件”、“材料”、“設(shè)計雙回路直線塔偏重因果分析樹圖制圖：郭詠華2008.04.20要因設(shè)計隊伍太年輕同類型設(shè)計項目經(jīng)驗較少設(shè)計隊伍太年輕同類型設(shè)計項目經(jīng)驗較少設(shè)計軟件缺少一些計算模塊設(shè)計軟件缺少一些計算模塊鐵塔主材選材強度較低采用的連接螺栓強度等級低學(xué)習(xí)不夠鐵塔主材選材強度較低采用的連接螺栓強度等級低學(xué)習(xí)不夠參考資料少參考資料少結(jié)構(gòu)布置不優(yōu)化對鐵塔的優(yōu)化設(shè)計理論、方法掌握有限結(jié)構(gòu)布置不優(yōu)化對鐵塔的優(yōu)化設(shè)計理論、方法掌握有限設(shè)計人員經(jīng)驗指數(shù)偏低可借鑒的鐵塔優(yōu)化資料不多鐵塔主材截面大或復(fù)雜現(xiàn)有設(shè)計軟件功能不夠完善設(shè)計人員經(jīng)驗指數(shù)偏低可借鑒的鐵塔優(yōu)化資料不多鐵塔主材截面大或復(fù)雜現(xiàn)有設(shè)計軟件功能不夠完善主材接頭螺栓數(shù)量多主材接頭螺栓數(shù)量多設(shè)計設(shè)計方案不佳資料設(shè)計材料軟件人員資料設(shè)計材料軟件人員500kV雙回路直線塔500kV雙回路直線塔鋼材用量偏大6確定主要原因小組成員對因果分析樹圖中的7個末端因素逐條進行分析討論，結(jié)果見表6-1。表6-1要因分析序號末端因素分析論證是否要因1學(xué)習(xí)不夠鐵塔的優(yōu)化設(shè)計需要專業(yè)的優(yōu)化理論知識指導(dǎo)，可以通過向院內(nèi)外的專家學(xué)習(xí)請教可較快掌握，不是要因。否2設(shè)計隊伍太年輕同類型設(shè)計項目經(jīng)驗較少通過向老同志學(xué)習(xí)間接設(shè)計經(jīng)驗，親自進行設(shè)計實踐，加強經(jīng)驗積累，可獲得設(shè)計經(jīng)驗，不是要因。否3設(shè)計軟件缺少一些計算模塊結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的計算量特別大，現(xiàn)行鐵塔計算軟件（自立式鐵塔內(nèi)力分析軟件TTAIGT2.0版）只能計算占鐵塔總角鋼數(shù)量40%左右的受力材，不能計算占總角鋼數(shù)量60%的輔助材，手算一個塔型一種布置方案的全部輔助材需要約72小時，現(xiàn)行鐵塔制圖軟件不能計算制圖控制尺寸，手算一個塔型的控制尺寸需要約56小時，花費大量時間，受設(shè)計工期的制約，無法進行更多方案的比選。是要因。是4采用的連接螺栓強度等級低對受力大的連接接頭，可采用強度等級高的螺栓，以減小螺栓用量和接頭尺寸。目前，高強度等級的螺栓較易采購，該問題不難解決，不是要因。否5結(jié)構(gòu)布置不優(yōu)化塔身變坡數(shù)量、塔身坡度、塔身開口、主材分段、斜材坡度、輔材布置等不優(yōu)化、節(jié)點板及接頭角鋼的節(jié)點處理方法的好壞直接顯著地影響塔重，是要因。是6鐵塔主材選材強度較低鋼材強度直接影響構(gòu)件的承載力，特別是受拉構(gòu)件和構(gòu)件長細(xì)比小于80的受壓構(gòu)件，這種影響是巨大的，是要因。是7參考資料少盡量收集鐵塔優(yōu)化設(shè)計資料，通過行業(yè)技術(shù)信息網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)可查詢有關(guān)資料，到兄弟單位也能借閱相關(guān)資料，該問題容易解決，不是要因。否確定要因制表×××2008.04.20確定要因設(shè)計軟件缺少一些計算模塊；設(shè)計軟件缺少一些計算模塊；結(jié)構(gòu)布置不優(yōu)化；鐵塔主材選材強度較低。7制定對策根據(jù)找出的主要原因，我們制定了相應(yīng)的對策與措施：表7-1制定對策序號要因?qū)Σ遅HAT目標(biāo)WHY措施HOW負(fù)責(zé)人WHO地點WHERE時間WHEN1設(shè)計軟件缺少一些計算模塊針對手算工作量大的計算項目編制補充程序提高計算效率1、編寫鐵塔輔材計算程序；2、編寫鐵塔制圖控制尺寸計算程序?！痢痢猎O(shè)計院2008.4～5月2結(jié)構(gòu)布置不優(yōu)化優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置，進行節(jié)點和接頭的緊湊設(shè)計尋求最優(yōu)結(jié)構(gòu)布置1、優(yōu)化塔身開口、坡度；2、優(yōu)化主材分段；3、優(yōu)化斜材坡度；4、優(yōu)化輔助材布置。5、斜材交主材外皮，取消或減小節(jié)點板；6、主角鋼接頭采用雙剪連接，減小接頭角鋼長度?！猎O(shè)計院2008.5～8月3鐵塔主材選材強度較低塔身主材采用Q460高強鋼提高塔身主材單個構(gòu)件的承載能力研究Q460角鋼的力學(xué)性能，確定構(gòu)件有效提高承載力的長細(xì)比范圍及截面型式；應(yīng)用高強鋼研究成果，并進行合理的節(jié)間優(yōu)化?！痢猎O(shè)計院2008.3～5月制表：××2008.04.208實施對策小組全體成員按照對策表的要求，分工合作，共同攻關(guān)，克服困難，落實每一項措施。8.1實施對策一——補充缺少的計算模塊開始交互式指定輔助材類型自動繪制輔助材單線圖交互式輸入輔助材內(nèi)力及類型參數(shù)交互式選擇單線圖中同類輔助材程序自動完成輔助材優(yōu)化計算及單線圖繪制開始交互式指定輔助材類型自動繪制輔助材單線圖交互式輸入輔助材內(nèi)力及類型參數(shù)交互式選擇單線圖中同類輔助材程序自動完成輔助材優(yōu)化計算及單線圖繪制輔助材計算程序由郭詠華編制（程序思路輔助材計算程序由郭詠華編制（程序思路見圖8-1），采用lisp語言，××負(fù)責(zé)測試。（二）鐵塔制圖控制尺寸計算程序也由××編制，采用lisp語言，××負(fù)責(zé)測試。實施效果實施效果使用輔助材計算程序進行SZ1及SZ2塔型輔助材優(yōu)化計算和繪圖，只需要2小時左右，使用鐵塔制圖控制尺寸計算軟件計算SZ1及SZ2塔型的制圖控制尺寸，需要約2小時，效率顯著提高（見圖8-2）。為在有限的時間內(nèi)進行多方案比選、有效減低鐵塔用鋼量提供有利支持。效率顯著提高256722圖8-2活動前后計算時間對比效率顯著提高256722圖8-2活動前后計算時間對比8.2實施對策二——優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置鐵塔的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一項繁雜的工作，牽涉面廣，計算量大，包括優(yōu)化塔身開口、坡度、主材分段、斜材坡度、輔助材布置、進行節(jié)點和接頭的緊湊設(shè)計。小組安排李本良、趙金麗、張曉輝、鄧錦輝、王經(jīng)運具體實施。8.2.在綜合考慮電氣間隙、受力、變形、安全和經(jīng)濟的基礎(chǔ)上，小組成員李本良分別對上中下三段塔身開口進行了多方案的電算比較，找出了最優(yōu)坡度，見圖8-5。小組成員××深入研究，找到優(yōu)化主材分段方法。小組成員××深入研究，找到優(yōu)化主材分段方法。對于受壓控制桿件：壓桿由強度和穩(wěn)定同時控制其承載力，計算出各規(guī)格角鋼的凈面積，由該面積用強度公式求最大抗力，并以此力用穩(wěn)定公式反推對應(yīng)的最大計算長度，此長度就是理論上的經(jīng)濟計算長度。用此長度及其稍大值作為節(jié)間長度擬定的參考和依據(jù)對于受壓控制桿件：壓桿由強度和穩(wěn)定同時控制其承載力，計算出各規(guī)格角鋼的凈面積，由該面積用強度公式求最大抗力，并以此力用穩(wěn)定公式反推對應(yīng)的最大計算長度，此長度就是理論上的經(jīng)濟計算長度。用此長度及其稍大值作為節(jié)間長度擬定的參考和依據(jù)。計算受壓控制桿件理論上的經(jīng)濟長度流程：計算受壓控制桿件理論上的經(jīng)濟長度流程：已知構(gòu)件凈面積A已知構(gòu)件凈面積An,通過軸心受壓強度計算公式8-1可計算出軸心拉力或軸心壓力設(shè)計值N；N/An≤m·f（8-1）其中N——軸心拉力或軸心壓力設(shè)計值；m——構(gòu)件強度折減系數(shù)；An——構(gòu)件凈截面面積；f——鋼材的強度設(shè)計值。2）通過軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計算公式8-2計算出穩(wěn)定系數(shù)φ；N/(φ·A)≤mN·f（8-2）其中φ——鐵塔軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；A——構(gòu)件毛截面面積；mN——壓桿穩(wěn)定強度折減系數(shù)；3）由φ值查表得出構(gòu)件長細(xì)比Kλ；4）由公式8-3計算出長度L0。Kλ=K·L0/r（8-3）對于受拉控制的桿件：在規(guī)定的λ范圍內(nèi)盡量加大節(jié)間長度，減少輔助材耗量，同時減少了擋風(fēng)面積，降低了塔身風(fēng)壓，改善了受力。對于受拉控制的桿件：在規(guī)定的λ范圍內(nèi)盡量加大節(jié)間長度，減少輔助材耗量，同時減少了擋風(fēng)面積，降低了塔身風(fēng)壓，改善了受力。由于主材內(nèi)力較大，為保證鐵塔整體剛度，塔身采用方形斷面，主材按最小軸布置。由于主材內(nèi)力較大，為保證鐵塔整體剛度，塔身采用方形斷面，主材按最小軸布置。我院及兄弟院設(shè)計的同類承力塔的統(tǒng)計資料表明：塔身按最小軸布置時，主材節(jié)長一般為1.5m～2.0m，基本接近經(jīng)濟長度。針對下段塔身，為了達到較好的優(yōu)化效果，結(jié)合斜材布置對主材節(jié)長以0.125m步長從1.5m～2.0m進行了多方案計算對比，設(shè)計出了較好的方案，見圖8-3。主材節(jié)間變短，降低規(guī)格，斜材坡度變緩，降低規(guī)格，輔助材規(guī)格減小，總體上，活動后單位長度鋼材降低。主材節(jié)間變短，降低規(guī)格，斜材坡度變緩，降低規(guī)格，輔助材規(guī)格減小，總體上，活動后單位長度鋼材降低。實施效果a)活動前主材分段b)活動后主材分段圖8-3活動前后塔身主材分段對比8.2.3組員***對塔身斜材的坡度進行的多方案的優(yōu)化比較，見表8-1。表8-1斜材布置方案斜材布置方案小交叉大交叉輔助材較少，節(jié)點板數(shù)量多厚度小，斜材力臂大規(guī)格小但總長度大。制表：鄧錦輝2008.05.26結(jié)構(gòu)簡單，傳力路徑簡捷，主材因斜材交點上移、控制彎矩減小而減小了受力,降低規(guī)格。斜材總長小但力臂小規(guī)格大，輔助材用量也較大。制表：鄧錦輝2008.05.26實施效果實施效果針對本工程具體情況，針對本工程具體情況，通過電算對比找出經(jīng)濟的斜材坡度，見圖8-5。8.2.4優(yōu)化輔助材布置優(yōu)化輔助材考慮因素優(yōu)化輔助材考慮因素1）計算長度；1）計算長度；2）分段；3）有無倒“V”結(jié)構(gòu)（見圖8-4）；4）側(cè)向支撐。實施效果實施效果a)活動前a)活動前b)活動后圖8-4活動前后下部橫擔(dān)與塔身連接對比小組成員趙金麗基于以上4方面考慮進行了方案對比和優(yōu)選，找出了最優(yōu)布置（見圖8-5），有效減少塔身輔助材的用量（見圖8-4）。主材節(jié)間減小，規(guī)格降低，節(jié)約鋼材。取消豎桿，增加倒取消豎桿，增加倒

V結(jié)構(gòu)，傳力路徑更加明確，有效減少橫隔面輔助材用量。8.2.5小組成員××認(rèn)真分析斜材同主材的連接方式，確定出受力合理且最節(jié)省鋼材的方案，具體見表8-2。表8-2斜材同主材的連接方式斜材同主材的連接方式傳統(tǒng)做法本次做法斜材準(zhǔn)線交主材準(zhǔn)線，斜材連鋼板，鋼板連主材，斜材和主材不搭接，連接鋼板尺寸大。斜材準(zhǔn)線交主材外皮，斜材直接連接到主材上，斜材和主材搭接，取消（當(dāng)連接螺栓為2～3個時）或減小節(jié)點板（當(dāng)連接螺栓為4個及以上時）。制表：周旸2008.05.26小組成員××運研究兩種主角鋼的接頭形式，分析兩種不同形式的優(yōu)劣，找出針對本結(jié)構(gòu)最優(yōu)的設(shè)計，具體見表8-3。表8-3主角鋼的接頭形式主角鋼的接頭形式單剪雙剪（本次做法）接頭角鋼長，接頭偏重。接頭角鋼長度小，接頭重量輕。成功進行節(jié)點和接頭的緊湊設(shè)計，有效減少節(jié)點板、螺栓和接頭角鋼用量。實施效果制表：周旸2008.05.成功進行節(jié)點和接頭的緊湊設(shè)計，有效減少節(jié)點板、螺栓和接頭角鋼用量。實施效果平均每基塔降低鋼材重量3386.7kg，平均每基塔降低鋼材重量3386.7kg，降低比例10.8%，具體數(shù)值見表8-4。對策1、2實施效果非常好！表8-4對策1、2實施前后雙回路直線塔重量對比塔型呼稱高活動前塔重活動后塔重對策1、2減少重量比例kgkgkgkg%SZ1302462419567274211.1332609620852279110.736279252280824778.8392952423610310910.542308972527526718.6SZ2333073323871391212.7363270525930361911.0393428927036392811.5423643628526435811.9453775929799426011.7平均31098.824727.43386.710.8制表：××2008.05.268.3實施對策三——塔身主材采用高強度鋼材小組成員××小組成員××全程參與Q460高強鋼課題的試驗研究，熟悉高強角鋼的力學(xué)特性及使用條件，確定出本工程使用高強鋼的依據(jù)。表8-5對策3實施前后雙回路直線塔重量對比塔型呼稱高活動前塔重鐵塔中Q460鋼材重量活動后塔重對策3減少重量比例%kgkgkgkgkg%SZ1302462450641956723159.4332609654732085224539.5362792559672280826399.5392952463792361028059.6423089768442527529519.6SZ2333073358732387129509.7363270562862593031569.7393428966982703633269.8423643671642852635529.8453775975772979937009.4平均31098.86332.524727.42984.79.6制表：××2008.05.26SZ1、SZ2塔身主材是SZ1、SZ2塔身主材是受壓控制，其長細(xì)比為0～80，依據(jù)高強鋼力學(xué)性能及使用原則“受壓控制的Q460角鋼，其長細(xì)比的適用范圍為0～80”SZ1、SZ2兩種塔型的塔身主材采用Q460高強鋼，其他部分仍沿用傳統(tǒng)的選材方法。SZ1、SZ2兩種塔型的塔身主材采用Q460高強鋼，其他部分仍沿用傳統(tǒng)的選材方法。設(shè)計中成功使用高強鋼材，提高了設(shè)計水準(zhǔn)，降低鋼材用量，具體數(shù)值見表8-5。實施效果平均每基塔降低鋼材重量2984.7kg平均每基塔降低鋼材重量2984.7kg，降低比例9.6%，具體數(shù)值見表8-5。對策3實施效果非常好！坡度、開口優(yōu)化，受力更加合理，節(jié)約鋼材用量。主材節(jié)間變短，降低規(guī)格，斜材坡度變緩，降低規(guī)格，輔助材規(guī)格減小，總體上，活動后單位長度鋼材用量降低。取消豎桿，增加倒

V結(jié)構(gòu)，傳力路徑更加明確，有效減少橫隔面輔助材用量。主材節(jié)間減小，規(guī)格降低，節(jié)約鋼材。坡度、開口優(yōu)化，受力更加合理，節(jié)約鋼材用量。主材節(jié)間變短，降低規(guī)格，斜材坡度變緩，降低規(guī)格，輔助材規(guī)格減小，總體上，活動后單位長度鋼材用量降低。取消豎桿，增加倒

V結(jié)構(gòu)，傳力路徑更加明確，有效減少橫隔面輔助材用量。主材節(jié)間減小，規(guī)格降低，節(jié)約鋼材。a）SZ1直線塔活動前單線圖b）SZ1直線塔活動后單線圖坡度、開口優(yōu)化，受力更加合理，節(jié)約鋼材用量。主材節(jié)間變短，降低規(guī)格，斜材坡度變緩，降低規(guī)格，輔助材規(guī)格減小，總體上，活動后單位長度鋼材用量降低。取消豎桿，增加倒

V結(jié)構(gòu)，傳力路徑更加明確，有效減少橫隔面輔助材用量。主材節(jié)間減小，規(guī)格降低，節(jié)約鋼材。坡度、開口優(yōu)化，受力更加合理，節(jié)約鋼材用量。主材節(jié)間變短，降低規(guī)格，斜材坡度變緩，降低規(guī)格，輔助材規(guī)格減小，總體上，活動后單位長度鋼材用量降低。取消豎桿，增加倒

V結(jié)構(gòu)，傳力路徑更加明確，有效減少橫隔面輔助材用量。主材節(jié)間減小，規(guī)格降低，節(jié)約鋼材。c）SZ2直線塔活動前單線圖d）SZ2直線塔活動后單線圖圖8-5活動前后鐵塔單線圖對比9檢查效果經(jīng)過本小組全體成員的不懈努力，不僅找出了500kV雙回路直線塔偏重的癥結(jié)所在，而且用短短幾個月時間集中精力攻關(guān)，圓滿完成了每項措施，達到制定的總目標(biāo)和目標(biāo)值，取得了良好的效果。9.1小組活動前后雙回路直線塔重量的比較表9-1活動前后雙回路直線塔重量對比塔型呼稱高活動前塔重鐵塔中Q460鋼材重量活動后塔重總計減少重量比例kgkgkgkgkg%SZ13024624506419567505720.53326096547320852524420.13627925596722808511618.33929524637923610591420.04230897684425275562218.2SZ23330733587323871686222.33632705628625930677520.73934289669827036725421.24236436716428526791021.74537759757729799796021.1平均31098.86332.524727.46371.420.4制表：王經(jīng)運2008.09.25圖9-1活動前后雙回路直線塔圖9-1活動前后雙回路直線塔鋼材用量百分比100%100%85%85%79.6%79.6%由表9-1、圖9-1可以看出，經(jīng)過小組活動，各適用條件的雙回路直線塔單基重量降低達到6.4噸左右，各塔型鋼材用量平均減少20.4%由表9-1、圖9-1可以看出，經(jīng)過小組活動，各適用條件的雙回路直線塔單基重量降低達到6.4噸左右，各塔型鋼材用量平均減少20.4%，達到并超過了設(shè)定的目標(biāo)值(見表9-1)。其中通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材約3.4噸，即減少總重量的10.8%（見表8-4）；采用高強鋼節(jié)約鋼材約3噸，即減少總重量的9.6%(見表8-5)。9.2直接經(jīng)濟效益小組活動后的成果已應(yīng)用于我院新設(shè)計的平頂山～洛南、華豫電廠～信陽變、禹州電廠～許昌變等一批500kV線路工程，節(jié)約了大量鋼材（見表9-2），取得了顯著的經(jīng)濟效益。從表9-2可知：3個工程中采用小組活動后的塔型，比采用典型設(shè)計共節(jié)約鋼材1620噸（其中通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材856噸，采用高強鋼節(jié)約鋼材764噸）；材料、加工、運輸、安裝等綜合費用節(jié)省共計人民幣1522萬元（其中通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材1086萬元，采用高強鋼節(jié)省鋼材436萬元）。表9-2活動前后雙回路直線塔經(jīng)濟參數(shù)對比塔型呼稱高工程使用數(shù)量每基節(jié)省鋼材一基節(jié)約成本對策1、2節(jié)省對策3節(jié)省總計節(jié)?、佗冖垆摬某杀句摬某杀句摬某杀緈基基基kg萬元kg萬元kg萬元kg萬元S827383.523191.350574.8336520352444.9244511309.0216961122.2461472431.2361614451164.883650112.69030450.6173954163.239156559145.580343101.97342441.11537671434256356225.23719249.64151723.27870972.8SZ23350068626.51946423.9148488.63431232.53697367756.46840586.86032034.8128725121.6391610272546.9109695139.39340853.9203104193.242145479107.599768125.28216247.3181930172.545810779607.5110343134.18865253.4198995187.5合計8561091086763915436.416200241522備注：表中500kV線路①為平頂山～洛南，②為華豫電廠～信陽變，③禹州電廠～許昌變。制表：王經(jīng)運2008.10.109.3間接經(jīng)濟效益根據(jù)國家和河南省電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，500kV輸電線路建設(shè)項目會越來越多，隨著新項目的不斷開工建設(shè)，優(yōu)化后的雙回路直線塔也會得到更加廣泛的應(yīng)用，必將節(jié)省更多的鋼材，為國家創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益，節(jié)省更多的工程投資。按目前全國電網(wǎng)建設(shè)年需要采購180萬噸鐵塔、每噸鐵塔綜合造價（含材料、加工和安裝等之后的總費用）1萬元計算，優(yōu)化后的線路每年可以節(jié)省鋼材約30～40萬噸，降低造價24～32億元。單獨從鐵塔成功采用Q460高強鋼的