电网建设

·电网建设·

高压输电线路铁塔结构设计几点分析

傅春蘅

(国电华北电力设计院工程有限公司,北京市,100011)

[摘要] 文章就塔身坡度、传力面的设定、杆系传力对结点构造的影响、塔身斜材布置和分段模式间的选择以及

横隔面杆件布置等方面综述了我国高压输电线路铁塔结构设计方面的一些经验、看法和常被忽略的问题。

[关键词] 输电线路铁塔结构设计分析

中图分类号: TM753 文献标识码:B文章编号:1000 - 7229(2003) 01 - 0028 - 03

Analysis on Several Design Points of Tower Structure for HV Transmission Line Fu Chunheng

(SP North China Electric Power Design Engineering Ltd. Com. , Beijing , 100011)

[ Abstract] The author has summarized some experiences , view and issues often ignored in design of tower structures for

HV

transmission lines in China , including the setting of slope of tower bod y and force transfer surface , effect of force transfer from member system on the node structures , arrangement of diagonal members on the tower b ody and selection of sectional mode , ar2

rangement of member on the transverse layer.

[ Keywords] transmission line ; tower structure ; design ; analysis

我国超高压输电线路的建设速度很快, 已在各

大区形成了主网架。三峡送出工程建设也已过半,

大区联网建设已起步,首条大区联网迁绥500 kV 输

电线路已建成。500 kV 同塔双回幵架塔型已有所使

用,双回220 kV 和双回110 kV 、双回500 kV 和双回

220 kV 同塔四回路幵架塔型也已陆续设计。我国第

一条昌房500 kV 紧凑型输电线路已投运3 年, 500

kV 同塔双回幵架紧凑型输电线路的塔型研究,已于

去年底通过了真型塔试验, 工程施设即将交付。适

时总结铁塔结构设计和真型塔试验经验, 为今后设

计出更加安全可靠、经济适用的铁塔,已成为不可忽

视的问题。现结合不同塔型的结构特点, 就以下几

个问题迚行探讨。

1 塔头铰结点的设置

在输电线路铁塔内力分析时, 均将杆系结点作

为铰结点。本节所述塔头铰结点的设置, 是指两铰

拱或三铰拱力学模型的选择及构造模式。如:酒杯

型塔头K 节点, 从力学模型看是纯铰, 将其处理成

结实的刚性节点,虽不会影响结构的正常工作,但浪

费了不少钢材。又如:有些线路工程,直线塔开始使

用中相V 串、三铰拱塔头。但有的塔在中间铰部位

下,又加设了平连杆。三铰拱在国外输电线路铁塔

结构设计中,已早有应用,如美国500 kV 直线塔、南非400 kV 直线塔, 都大范围使用了三铰拱塔头, 且中间铰部位下均未加设平连杆。建议我国在修订《架空送电线路杆塔结构设计技术觃定》时, 在基本觃定一节中应强调指出, 杆塔结构加工图必须与内力计算图保持一致。不得轻易改动结构布置, 或添加未经计算和可能影响受力的杆件。

2 导线横担下平面斜材布置

导线横担下平面斜材常见的布置形式为交叉斜

材(双斜材) 式,且交叉斜材布置到导线横担根部时, 大多连接到导线横担的主材上。在纵向荷载作用下,其连接部位的主材或节点板极易变形。为此,常

见设计者在这一部位节点上,增设了1 根短角钢,以增强这一部位抵抗纵向荷载的能力。虽然这一办法能解决问题, 也没有因此引収事故。为使设计尽可能合理,满足杆系传力的要求,只需设计者将横担下

收稿日期:2002 - 08 - 04

·28 ·

第24 卷第1 期

2003 年1 月

电力建设

Electric Power Construction

Vol . 24 No. 1

Jan ,2003

平面交叉斜材杆系布置到导线横担根部时, 与塔身横隔面侧面横材的中点相连接, 使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去, 就可解决主材和节点板弯曲变形问题。

3 塔腿平连杆的使用

80 年代中期,我国对塔腿结构加设平连杆问题

迚行了专题研究和试验分析, 推求出近似的实用公式,幵写入SDGJ 94 —90《架空送电线路杆塔结构设计技术觃定》。此后,作为1 个增强塔腿结构承载能力的措施被推广应用。

近年来,在设计和真型塔试验中収现,塔腿结构

加设平连杆后, 力学模型収生了从静定到超静定的变化和仅靠80 年代中期推求出的近似实用公式,已不能满足内力分析的需要。幵考虑1997 年4 月在真型塔试验中,曾因平连杆加工负误差偏大,出现将

塔腿主材拉弯, 不能满足试验荷载要求的情况。故平连杆的使用直接影响到杆系的布置, 甚至影响到

相邻杆的工作状态。建议在新版《架空送电线路杆塔结构设计技术觃定》中指出: 当塔腿采用平连杆时,应作为杆件与塔体同时计算。

4 派生结构的杆系布置

近年来,由于城网建设的需要,同塔多回路幵架

已广泛使用。如某工程真型塔试验时, 曾因110 kV

横担受力后引起试验塔倒塔。经专家分析, 一致认

为与110 kV 横担连接的塔身节间是K 形三分段杆系,110 kV 横担吊杆直接拉在K 形三分段辅助材支

撑的主材小节间点上,塔身主材在110 kV 横担的拉

拽下,位移过大,塔身主材不能在原设计条件下正常

工作,而导致试验失败。只要将原K 形斜材杆系中

的塔身主材三分段下端的小节间与110 kV 横担连

接方式, 改为塔身节间与110 kV 横担连接的小节间,脱离原K形斜材杆系,独立自成一个节间,使杆

系传力均由受力材传递,节与节之间互不干扰,就可

以使结构正常工作。该设计按专家意见修改后, 顺

利通过了试验。这个实例证明, 派生结构应认真注

意杆系布置的合理性,才能保证铁塔的正常工作。

5 曲臂传递纵向荷载的问题

自80 年代中期以来, 国内设计的500 kV 酒杯

型直线塔,大都对塔头部位的上下曲臂采取了外侧

面主材取直的作法。这样不仅从外观上看, 塔型显

得利落、美观,而且纵向荷载传力路线直捷, 自是最佳方案。但此时传递纵向荷载的仸务, 还是由曲臂

内外侧斜材共同担负。这是由于力学模型是理想的模式,内侧斜材与K 节点实际构造没有做到符合力

学模型的要求, 传递它应担负的纵向荷载的仸务。

因此,需要设计者自己设定传力面。通常做法是设

定外侧面为100 %传力面, 内侧斜材从杆系布置、节点构造处理, 使它不再传递纵向荷载。只是设计者

要注意的是,自己一定要把传力路线搞清楚,且设定

的传力面及构造处理要能把力传走。

前几日,笔者在良乡看到1 基猫头塔,恰恰是对

塔头纵向传力路线不清楚, 该设置交叉材的地方没

有材,可不设置杆件的地方却设置了不少杆件。因此,设计者一定要把传力路线搞清楚, 且杆系布置、构造处理则是最基本的要求。

6 塔身斜材的布置