钢管杆参数分析及其设计

了影响钢管杆结构优化的主要 参数 ，然后结 合某 工 但重量也随之增加 。因此影响钢管杆挠度的参数可
程钢管杆设计的参数 比选优化 ，分析了各 因素对钢 分为钢管杆的锥度 截面形状 、稍径 和主杆壁厚，在
管杆 结构 的影 响程 度 ，并 得 出一些 有益 的结 论 ，以期 荷载已定的条件下可用如下 函数表述 ：
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主杆顶部至截面 ｉ处 的长度；
中，钢管杆的挠度过大 ，将导致导线与周围建筑物的
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截面 ｉ处的惯性矩 。
间距不满足安全距离而放电 ，因此在荷载的长期效
由上 可 见 ，设 计 过 程 即是 在 满 足挠 度 和 强度 要
应组合作用下 ，钢管杆杆顶 的最大挠度不应超过杆 身高度的 ５‰（直线杆）及 ２Ｏ‰（转角杆）Ｃｌ】，但转角
三个水平 ：①１／３０、② １／４０、③１／５０；截面形状三个 水平 ：①八边形、②十二边形、③十六边形 ；主杆壁厚 三 个 水 平 ：① １０／／１０／１４／１４、② １０／／１２／１４／１４、③ １０／／１０／１４／１６；稍 径三 组水 平 ：０）３２０、＠５５０、＠ ６８０： 按正交表组合如表 １所示。
钢管杆为单杆结构 ，在城市送 电线路工程 中承 匀 ，越有 利于材 料充 分发挥 强度 ，但边 数增 多也 导致
受导线各种工作条 件下 的作用力 ，由于设计档距较 加工 边数 增多 ；主杆 锥 度 越 大则 截 面惯 性 矩 随着 主
小 ，排 布较 为密集 ，用 量较大 。其 造价 占工程 总造 价 杆 变化越 快 ，从 而加 大主杆 刚 度 ；在 相 同的截 面形状
的比重较大 ，因此如何使其结构最优化 ，降低本体造 下 ，主杆 的稍径决 定 了主杆 的最 小截 面惯性 矩 ，稍径
价是 钢 管杆设 计 的关键 之一 。
越大 ，截 面惯性矩 就越 大 ，但 相应 主杆 的重量 也 随之
本文根据钢管杆受力及施工运行的特点 ，概括 增大 ；１Ｊｕ大 主杆壁 厚可 有效 地改善 主杆 的应 力状 态 ，
由表 ２－４的计算结果可知 ，随着锥度值减小，钢 管杆的计算重量减小 ，整杆的挠度与应力 比均增大。
影响因素
Ｘ
主杆 锥 度
＾
第 １组 １／３Ｏ
第 ２组 ｌ／３Ｏ
表 １ 参数组合及计 算结果表
第 ３组 １／３Ｏ
第 ４组 １／４０
组 别 第 ５组 １／４ ０
第 ６组
使钢 管杆 设计 得到 总结 和进 一步 的完 善 。
＝＾ （ａｌ， ，ｚ ）
（１）
２ 钢管杆参 数优化
Ｉｉ＝ （ａ２，ｄ， ，ｔ） 式中 —— 钢管杆挠度 ；
（２）
２．１ 影响钢管杆挠度的因素
口厂一 与荷载分布相关的系数 ；
在安装、正常工作及断线等各种工作状况下 ，钢
口厂一 截面形状系数 ；
管杆主要受导地线所产生 的荷载、风荷载及杆身 自
ｄ— — 主杆 顶部 直径 （稍径 ）；
重荷载作用。相同条件下 ，弯矩越大 ，则钢管杆所产 生的挠度也越大 ；且当挠度较大时，还应计人钢管杆 自重所产生的附加弯矩 ，即二阶效应 。在城市线路
—
—
主杆锥度 ；
￡—— 截面 ｉ处的主杆壁厚 ；
ｌ０∥ ｌ０／１４１１４ １０／／ｌ０／１４／１６ ｌ０／／ｌ０／１４／１４ １０／／ｌ２／１４／１４
ｍｍ
稍 径 ｄ
１＂１
１１＂Ｉ１
３２Ｏ
５５Ｏ
６８０
６８０
３２０
５
５Ｏ
５５０
６８０
３２０
主杆应％ 力 比 Ｓ６ ９６门６—１ ２８／５２／５５／５５ ２１／５０／４６／４２ ２３／５３／６５／７４ ７ｌ／１４４／ｌ２ｏ／ｌ０６ ３３／嚣３／７８／８ｌ ３５／１ｏ０／１ ００／９３ ２６／７７／８ｌ／８８ ８６／１６１／１６８／１６８
第 ３０卷第 ４期 ２０１１年 ８月
红水 河
ＨｏｎｇＳｈｕｉ Ｒｉｖｅｒ
Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１１
钢 管杆 参数分析及其设计
卢 山
（广西 电力工业勘察设 计研究院 ，广西 南宁 ５３Ｏｏ２３）
摘 要：文章根据钢管杆受力特点，分析总结了影响钢管杆挠度和计算重量的主要参数，在对钢管杆设计的各项参 数进行优化 比选的基础上 ，分析 了各项参数对钢 管杆 承栽能 力和计 算重量的影响 ，得 到 了钢 管杆设计 所应遵循 的
取值 ，才能有效合理地 减小钢管杆挠度和重量。下 面结合某工程的钢 管杆设计 ，探讨 四个 因素对钢管 杆结 构 的影 响程 度 及其 取 值 。
２．２ 某工程转角钢管杆的参数优化及最优值
以广西某工程双 回路转角 Ｉ型钢管杆 ，该杆呼 高 ２１ ｒｒｌ，主杆分为 四段 ，横担根径 ３６０ ｍｉｎ，其计算 模型共取了四个参数组合 ，经多次试算 ，得主杆锥度
一 些 原 则 和 结 论 。
关键词 ：钢管杆 ；参数优化 ；送 电线路 中图分类号 ：ＴＭ７５３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１００１—４０８Ｘ（２０ｌ１）Ｏ４—００２１—０３
１ 前言
由钢 管杆 的受 力 特 点 可知 ，其 主 杆截 面边 数越 多，越接近于圆形 ，钢管杆主杆的各方向受力就越均
杆设计通常以挠度为控制性 因素。
影响程度大的参数取值 ，后确定影 响程度小 的参数
收 稿 日期 ：２０１１－０５一ｌ１ 作者简介 ：卢 ，ｈ（１９７９一），男，广 西玉林人 。工程师 ，硕士 。主要从 事送 电线路设计 ，Ｅ－ｍａｉｌ：７３１３５８３＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。
２１
红水河 ２０１１年第 ４期
杆挠度一般控制在 １２‰ 以内［２Ｊ。 由于规范所要求
求的前提下，选择合理 的主要参数 （截面形状、壁厚、 稍径和锥度等），使结构最优化。由于不同的参数对 钢管杆挠度和重量的影响程度不同 ，因此设计过程
的挠度高于钢管杆钢材承载极 限时的挠度 ，故钢管 应根据参数对钢管杆 的影响程度依次考虑 ，先确定
１／４ ０
第 ７组
１／５Ｏ
第 ８组
１／５Ｏ
第 ９组
１／５０
截面形状 八边形 十二边形 十六边形 八边形 十二边形 十六 边形 八边 形 十二边形 十六边形
主杆 壁 厚 ｔ ｌＯ／／ｌ０／１４／１４ １Ｏ／／１２／１４／１４ ｌＯ／／１Ｏ／１４／１６ ｌＯ∥ｌ２／１４／１４ ｌＯ／／ｌ０／１４／１６