架空输电线路铁塔结构与基础设计要点
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架空输电线路铁塔结构与基础设计要点
摘要：现代社会经济发展水平的不断提高使得各个行业、领域对电能的需求量持续增加，用电负荷也不断提升，架空输电线路在运行中所对应的输送容量以及导线截面持续增大。与此同时，城市地区架空输电线路还面临着线路走廊越来越窄，交叉跨越现象越来越多，跨越高度越来越大的问题。在这一背景下，对架空输电线路铁塔结构与基础的设计显得尤为重要。
关键词：架空输电线路；铁塔结构；基础设计；窄基铁塔
目前，架空输电线路一直都在电力供应系统中发挥着越来越重要的作用。从中国经济发展的情况来看，企业正对电力供应方面提出更高的要求。在针对架空输电线路进行设计的过程中，一方面要能够保证整个铁塔的安全和稳定，另外一方面还需要保证铁塔投入过程中产生的经济效益。但是目前这国架空输电线路在设计的过程中还存在着诸多问题，进而也会导致各种类型事故的发生。因此尤其需要结合目前架空输电线路建设的实际情况找出目前输电线路设计中的不合理之处，以便能够更好地提高整个架空输电线路的安全性和稳定性。
1输电线路铁塔的基本介绍
在对架空输电线路铁塔结构与基础设计的时候，不仅要考虑到铁塔的稳定性而且要保证铁塔的安全。如果架空输电线路铁塔结构与基础设计不合理，那么这个架空输电线路铁塔的建设就是失败的，不仅影响以后电力的正常运行而且会发生输电线路的事故。不断的提高架空输电线路铁塔结构与基础设计水平，从而有效地保障输电线路的运行安全。
输电线路铁塔就是常说的电力铁塔，整个铁塔结构主要由塔头塔身、塔腿三大部分组成。根据用途的不同输电线路铁塔的彤状也是千变万化的，例如按用途分有：耐张塔、直线塔、转角塔、换位塔、终端塔和跨越塔等，按其形状一般分为酒杯型、猫头型、上字型、干字型和桶型五种。输电线路铁塔塔架是由几片平面结构构成。为了将各片平面桁架组合起来成为一个几何不变的塔架结构，则需要设置横隔。横隔应设置在各横截面处，横隔面是塔身平均宽度的2.0-25倍。
2输电线路铁塔的结构设计关键环节
2.1塔头铰接点设置
铰接点一直在架空输电线路上占据着非常重要的地位。最近几年，都会通过在三铰拱塔头的中间加入平连杆来更好地提高输电线路铁塔的建设质量。但是从国外调查的过程来看，国外的输电线路的三铰拱塔头的中间却没有因此加入平连杆。以国内外工程经验表明，两种布置方式都可以提供具备稳定性的铁塔结构。
2.2杆系布置
对于杆塔的选型，应根据架空线路的走向和通路区域的地质、水文条件进行合理选择，并根据节点的结构特点和杆塔自身的作用来确定杆系布置方式。首先，导线的横担下方平面斜材布置。一般采用的是斜交式，且多采用导线横担与主材直接斜交连接，这样在承受外力载荷时也能避免变形。这样，类似的结构都可以在铰接点设置短角钢，以加强其抗纵向荷载的作用。第二部分为水平搭腿连杆布置。采用水平横梁时，需要用力学模型进行系统分析，根据横梁从静态到静态的变化过程，在搭腿结构中设置水平横梁，并通过杆塔试验，计算其误差率，确保达到杆塔结构的荷载要求。
3评定输电线路铁塔的主要方法
①有效评定拉弯构件强度。在评定过程中，尤其需要按照相关的规范和要求来计算拉弯构件的强度。确保铁塔杆件可以满足有关规程规范中的强度要求。
②压弯构件的局部稳定性。很多输电线路的铁架在桁架体系内部分杆件受压后，多半会因为轴向压力和弯矩的共同作用而变得非常不稳定，从而造成杆件失稳。如果在过程中杆件平面外失稳的情况一旦出现，那么势必会在之后对整体输电线路铁塔的稳定性造成很大的影响。 ③保证计算构件的刚度。尤其需要来限制构件长短比例来更好地计算构件的刚度。在计算的过程中，尤其需要让长细比小于长细比限值，这个要求主要是要求铁塔刚度的。在铁塔受力计算过程中，所有长细比都要更好地符合相关规范的要求。
4架空输电线路铁塔基础优化
在对架空输电线路铁塔结构基础进行优化设计的过程中，必须遵循以下三点基本原则：①优化设计前期，应当对沿线工程水文条件、地质条件和气象条件进行详尽地调查。②制订科学的铁塔杆塔位置排定原则，即在线路敷设经过各类作物林区时不砍伐通道。如果垂直距离受到影响，则对个别部位进行剪枝或削顶处理。③做好对架空输电线路沿线主力杆塔造影的优化设计工作。具体而言，结构基础设计中可采取的优化措施有以下几点。
4.1强化架空输电线路铁塔基础
输电线路杆塔基础常见类型包括钢管杆、水泥杆和直立式铁塔系列基础三类。其中，钢管杆基础可见非原状混凝土、非原状土台阶式和非原状土直柱式柔性这三类；水泥杆基础则可见非原状土无拉线盘和非原状土有拉线盘这两类；直立式铁塔系列基础在基础类型方面划分更细，共有16种类型。在杆塔基础的选型中，如果混凝土浇筑难度较大，则可以优先选择金属式基础或预制装配式基础。如果涉及电杆及拉线，则建议选择预制装配式基础。在基础设计过程中，以安全为前提，对架空输电线路铁塔基础受力性能进行分析。新基础计算的基本前提是铁塔基础所处区域地基基础承载力符合设计要求。但是，如果地基基础为淤泥质土或淤泥，则应当重新设计。在对架空输电线路铁塔基础进行优化设计的过程中，必须充分评价工程实践中的施工条件、杆塔形式以及沿线地质条件对铁塔结构稳定性的影响，在最大程度上确保架空输电线路铁塔结构的基础稳定性和位移允许性。
4.2有效降低杆塔接地电阻
在进行架空输电线路设计的过程中，尤其需要通过有效地降低杆塔的电阻水平来更好地提高抗雷的水平。具体可以采用如下的措施来进行：第一，可以使用接地模块的方式来有效改善电阻率偏低的情况；第二，要尽可能地采用酸碱、碱性物质和木炭等非导电的物质如石墨材料等来有效地降低塔杆内部的电阻；第三，可以通过增设降阻剂的方法来有效地降低杆塔内部的接地电阻。
4.3优化输电线路基础路径和塔型搭配
城市紧凑型多回路钢管杆走廊或钢管塔走廊在技术上能满足输电线路的实际要求，且钢管杆造型美观，安装快捷，占地面积小，还与城市地势较为平坦、走廊宽度小、线路施工方便等特点相适应，因此得以迅速发展。对于架空输电线路而言，线路走廊宽度主要会受到风偏、安全距离和塔头尺寸三方面参数的影响。其中，安全距离的波动范围小，因此，控制架空输电线路走廊宽度的关键在于合理控制风偏和塔头参数。结合实践经验来看，为有效限制导线风偏，对塔头尺寸进行控制，可采取固定挂点的直线式杆塔和固定跳线的耐杆塔。同时，考虑到城市地区架空输电线路有大截面和多回路发展的趋势，因此在基础设计环节中，可适当增大绝缘子部件、避雷线、接地和金具的安全系数。
结语：
铁塔的结构和基础约占整个架空线路本体造价的60%左右，因此一直在架空输电线路的设计过程中占据着非常重要的地位。架空输电线路设计的结构和质量将会关系到整个架空输电线路投入运营之后的经济效益。在分析了输电线路基本结构、输电线路铁塔结构设计的关键环节、评定输电线路的主要方法和优化架空输电线路的基础与铁塔结构的基本措施几个环节之后，主要结论如下：在进行架空输电线路设计的过程中，尤其需要不断地完善和优化铁塔与基础设计的要点，将铁塔结构及与之连接的基础有效配合，只有这样才能让铁塔架空输电线路在运营的过程中发挥出更好的功能，从而保证架空输电线路更加安全和稳定地运行。
参考文献：
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[2]杨星.输电线路铁塔基础设计与优化研究[J].华东科技，2017（10）：144-145. [3]熊晓雨.架空输电线路铁塔结构与基础设计分析[J].住宅与房地产，2018（34）：84.
