浅析输电线路铁塔基础设计

浅析我国输电线路铁塔结构设计 莫锡

摘要：输电线路铁塔是架空输电线路的基础设施，并且在输送电力过程中发挥着重要作用。本文结合输电线路铁塔结构设计的相关理论，主要研究了优化设计的建议，希望为电力输送的安全、畅通提供帮助。

关键词：输电线路；铁塔结构；设计

前言

近年来，我国电力事业高速发展，电网不断升级，输电线路向高电压、大容量、多回路和紧凑型发展，随着同塔多回路工程、大截面导线工程、大跨越工程的建设，塔型越来越大，承受的荷载也越来越大。这就对输电铁塔的结构设计、钢材强度提出了更高的要求。同时铁塔结构设计也直接影响着输电系统的稳定性，由此深入研究输电线路铁塔结构设计就有着重要的现实意义。

1.我国输电线路铁塔结构设计的现状

我国输电线路铁塔目前用材主要以热轧角钢型材为主，辅以少量钢管，钢材的品种以Q235和Q345两种为主，铁塔采用热镀锌防腐，使用年限约为50年；与发达国家相比，品种少、强度值偏低、可选择余地小。为了使输电铁塔经济合理，满足建设要求和设计需求，铁塔建造材料的强度就必须大幅提高。

当构件设计荷载较大时，传统的角钢截面将不能满足设计需求，因此一般要通过采用组合断面的方法来满足铁塔构件的承载能力要求，这必然导致铁塔杆件数量及钢材规格增多，节点构造复杂，安装工作量增大，从而造成投资和资源消耗的增加，影响我国电力行业在国际市场上的竞争力。由此加强铁塔结构设计研究，充分发挥材料的承载性能，以提高电网的经济效益和社会效益，是输电线路建设过程中的重要课题。

2.铁塔结构设计应注意的问题

2.1杆端弯矩对双回路钢管塔的影响

特高压输电铁塔，由于焊接的连续性、节点板刚性连接等原因的影响，桁架杆件在节点处受到很大的嵌固作用，在一定程度上限制了杆件间夹角的变化，造成杆件弯曲，形成了杆端弯矩，使得构件及节点局部应力的不均匀、杆件和节点易发生破坏。相关实践也表明：对于钢管塔的大部分构件，由于杆端弯矩产生的应力占全部应力的15%左右，可充分利用钢管优良的塑性性能来抵抗杆端弯矩的不利影响；当杆端弯矩产生的应力超过15%时，应考虑杆端弯矩的影响，避免出现塑性过度发展，在实际操作中，可通过预留适当的裕度来考虑[1]。

浅谈送电线路铁塔基础结构设计及改造措施

摘要：针对送电线路铁塔塔身结构设计, 从轴心受力构件的强度计算公式和稳定计算公式入手, 得出塔身主材角钢最优计算长度的推导方法, 送电线路铁塔在支座不均匀沉降作用下主材和斜材的轴向力分布规律，数值计算结果与足尺铁塔试验结果吻合良好及相关的设计方法

关键词：送电线路铁塔；结构设计；环境措施；加固改造

1送电线路铁塔设计序言

铁塔是一种底面积小而高度大的构筑物，并且铁塔结构上有导地线连接组成送电线路。地表不均匀沉陷引起铁塔倾斜对铁塔这种高而柔的结构来说是最不利的，这在学者中已达成共识。目前，采动区建构筑物的抗变形研究集中在普通的砖混、框架及铁塔桥等结构中。对送电线路铁塔抗采动变形性能的研究才刚刚起步，研究主要集中在既定送电线路铁塔下采煤技术和采动影响下送电线路铁塔采动变形规律铁塔倾斜原因及其纠倾两个方面。并对由于开采沉陷导致输电铁塔发生倾斜或者破坏，采取了一些加固处理措施

2 送电线路铁塔结构设计的问题

(1)铁塔螺栓连接滑移机理尚不明确。不同孔型和孔径时热浸镀锌构件连接节点的滑移荷载与滑移量关系、不同孔型和孔径时滑移荷载变化情况、能否利用沿杆件轴向的长圆孔来耗能及铁塔结构中螺栓连接节点滑移的“利”与“弊”的评判都有待研究。

(2)送电线路铁塔节点的刚性缺乏定量判定标准。送电线路铁塔的杆件连接有多种方式，这些连接都是“非刚非铰”。哪种连接形式的刚性大，哪种连接刚性小，是偏向于铰接还是偏向于刚接至今没有一个统一的标准，而节点的连接刚性又决定铁塔结构整体计算模型，并最终影响铁塔结构的屈曲承载力。因此，有必要研究铁塔结构连接节点的特性。另外，知道了送电线路铁塔节点的刚性大如何在分析计算过程中考虑节点的弹性也是一个亟待解决的课题。

(3) 采动区塔－线体系共同作用机理尚未研究。在送电线路系统的设计过程中，导、地线与铁塔结构通常是分开进行的。一般前者由电气专业的工程师设计，然后把导、地线荷载提供给结构工程师，当作外力施加在铁塔上，对其进行设计计算。当塔－线体系处于采煤工作面上方时，地表不均匀沉陷致使铁塔倾斜，连接于铁塔上的导、地线两端会产生不平衡张力，这对整个送电线路会产生什么样的影响及基底附加应力分布如何有待研究。另外，工作面推进过程中，不同的工作面推进方向与线路方向情况下，塔－线体系各力学性能参数随工作面推进距离的规律，哪种工作面布置方式有利，哪种不利也有待研究。更重要的是，工作

架空输电线路铁塔结构与基础设计分析

架空输电线路是传输大功率电能的一种主要方式，其所涉及的输电线路铁塔结构与基础设计是关键的技术问题。本文针对架空输电线路铁塔结构与基础设计进行分析。

架空输电线路铁塔结构主要由钢管、钢角、钢板等组成。结构设计按照美国标准，钢材主要采用ASTM A572 Gr.50、A588、A709 Gr.50等高强度低合金钢。在设计中需要考虑到铁塔的结构强度，满足载荷要求。主要载荷包括气动荷载，重力荷载和地震荷载。

气动荷载主要包括风荷载和冰荷载。风荷载是以最大三秒风速为依据计算，一般取1.2倍静态风荷载作为极限荷载；冰荷载是指导线、架和铁塔的冰覆盖时产生的雪、冰等重量，按照标准计算方法进行计算。

重力荷载包括线杆，配电架和地线等附载荷载。设计时应保证系统的稳定性和系统间距的安全保证。

地震荷载是以所在地区的地震烈度及地面基本加速度值作为依据计算。在设计铁塔结构时，需要考虑到地震荷载的影响，保证铁塔设计符合所在地区的地震设计强度。

架空输电线路铁塔的基础设计是铁塔结构设计的重要组成部分。基础工程包括基础类型选择、地质调查、基础机械计算和建设施工。

基础类型选择应根据地质情况和铁塔结构车位确定。通常的基础形式有混凝土墩式基础、混凝土桩式基础等。墩式基础多用于平地和河湖等平台，桩式基础多用于山区和沙漠等复杂地形。

地质调查是基础设计的前提。应考虑周边地面、地下水位和岩土情况，以便确定基础选取、基础承载力和抗侧力系数等重要参数。

基础机械计算是基础设计的核心。基础机械计算一般包括地基基础计算、隔水层计算和抗风计算等。应按照正常工作荷载和极限荷载进行计算，保证铁塔基础的稳定性和可靠性。

建设施工应遵守国家和地方标准。在施工过程中应严格控制土方开挖深度，合理接口铁塔结构，防止基础沉降、变形等产生不利影响。

输电杆塔及基础设计

随着电气设备的普及和城市化进程的加速，越来越多的电力输电线路需要建设。因此，输电杆塔的设计成为了一项十分重要的工程项目，它关系到整个电力工程的安全可靠性。本文将从输电杆塔及基础设计的角度出发，详细介绍输电杆塔的设计过程、设计要点和设计流程。

一、设计过程

设计输电杆塔的过程是一个复杂的系统工程，需要结合选址、材料、制造、运输、安装等多方面因素，完成电力工程的目标。其主要分为以下几个阶段：

1、需求分析

需求分析是设计输电杆塔的第一步。在需求分析的过程中，需要将客户的需求和电力工程的技术要求进行整合分析，并确定产生设计的根本基础。这一步非常重要，因为整个设计的方向和目标都将从这里开始确定。

2、设计方案制定

依据需求分析所得的结果，确定输电杆塔的功能、特点、结构，设计出合理的方案，并进行若干方案比较，确定最佳的设计方案。

3、材料选用

由于输电杆塔需要承受较大的风、雨、火等外力，所以材料的选择必须充分考虑材料的强度、抗腐蚀性等因素。常用的材料有钢、混凝土等。

4、制造与加工

制造与加工是设计过程中的一个非常重要的环节。这个环节的主要目的是根据设计方案制造出质量稳定、可靠耐用的输电杆塔。

5、运输

输电杆塔通常是由运输车辆运送到工程现场。因此，运输过程必须充分考虑安全和稳定性，保证输电杆塔到达现场时不会损坏或变形。

6、安装

输电杆塔的安装是一个非常关键的步骤，需要注意保证安全、稳定和可靠性。需要按照设计方案固定杆塔，将配件正确安装在杆塔上，并对输电线路进行必要的检测和测试。

二、设计要点

设计输电杆塔时，需要充分考虑以下要点，以确保输电杆塔在使用过程中能够正常工作。

1、结构设计

输电杆塔需要在承受外部力的情况下，保持结构的稳定性和安全性。因此，在设计中需要合理设置杆塔的支撑点和配重点，并根据输电线路的需求，设计合理的杆塔结构。

2、设计荷载

输电杆塔需要承受如风、雨、火等自然因素的力量，因此在设计中，需要考虑实际情况下的荷载。这些荷载包括垂直荷载、水平荷载、横向荷载等许多种。