高壓輸電線路結構設計探究

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    電力事業是中國的一個重要支柱產業,它直接關係到國民經濟的發展。高壓輸電鐵塔是電力部門主要的電力傳輸工具,隨着我國經濟的迅速發展,鐵塔的需求量也在逐漸增加。需要大量質量好、適應性強的鐵塔。這不僅給電力行業的施工企業提供了廣闊的市場,同時也給國內其它行業的施工企業帶來了新的機遇和挑戰。輸電鐵塔結構設計的質量目前只能靠鐵塔出廠前的鐵塔試組裝把關。如何在鐵塔出廠前通過合理的設計使鐵塔就位率達 100%,減少工程損失,對鐵塔試組裝和檢查具有重要的意義。   
1.高壓輸電線路鐵塔結構設計選型的基本項目    
    我國現階段設計的高壓輸電線路鐵塔都是成型成套的,一般根據當地的氣象等環境狀況,一類塔型中有多種高度的鐵塔,且應用時很少鐵塔會用到其能承受的最大垂直或者水平檔距,所以結構中裕度是有的。而同類鐵塔中,除塔底部不同外,其他部位的結構都是一樣的,所選擇的地腳螺栓型號也是一致的。因爲高壓輸電線路導線本身具備足夠的載流能力,根本原因是線路中某些線段的鐵塔呼撐高太低,大電流通過時,導線弧垂加大,對地距離滿足不了安全要求,所以設計的重點就是選擇較高杆塔,擇位再立。    
1.1 中橫擔結構佈置和最佳高度選擇   
    橫擔立面高度越高,主材受力越小,但斜材長度增加;反之,主材受力加大,斜材長度減小;這就存在一個最佳高度優化解。中導橫擔平面矩形佈置:寬度逐步遞增,鐵塔耗量線型增加,無極值存在。考慮安裝、檢修時,人員通行方便,橫擔寬度取 1.2m。邊橫擔鴨嘴型佈置。邊橫擔平面導線掛點處開口寬度取 500mm。橫擔主材按平行軸佈置時,鐵塔電算重量6596kg;按最小軸佈置時鐵塔電算重量 6619kg,故取平行軸佈置。立面斜材均爲零杆,按單斜材佈置;平面按雙斜材佈置。   
1.2 上、下曲臂結構的選型    
    常見的上、下曲臂外側面呈直線或曲線佈置,曲線佈置因上下曲臂連接點出現拐點,計算證明,拐點小主材內力略小,變化不大,卻易產生不平衡力;拐點大節點不平衡力可能超限,電算不通過。與其相比,直線佈置曲臂主材節點內力平衡。故本塔型上、下曲臂外側面按直線佈置。當上下曲臂高度爲定值時,上曲臂高度越小,塔材重量越輕;但因受到間隙圓的限制,本塔型上曲臂高度爲5m,下曲臂高度爲 8m。上、下曲臂節間配置:上曲臂 5 個節間最小軸或 4 個節間平行軸佈置;下曲臂 7 個節間最小軸或 6 個節間平行軸佈置;主材角鋼規格未變。但平行軸方案應力較小,且可節省8根斜材。單基塔材電算重量6596 kg;最小軸方案單基塔材電算重量6674 kg。顯然,採用平行軸佈置較爲經濟。斜材按常規佈置。   
1.3塔身最佳坡度的選擇   
    動態規劃應用於塔身坡度優化較早。直線塔塔身側面爲與曲臂外側取相同坡度,一般採用矩形斷面佈置,故正、側面爲兩個坡度變量。爲便於求解,可先假定側面坡度,求正面最佳坡度;然後再以正面最佳坡度爲定值,求側面最佳坡度。必要時,可反覆迭代,直至求出正、側面最佳坡度。   
1.4塔身隔面的選型   
    塔身橫隔面一般設在荷載點或變截面處。構造橫隔面設置的間距,一般不大於塔身正面平均寬度的 5 倍。橫隔雖可分配剪力和扭力,增強塔身剛度,但設置過多沒有必要。計算髮現,橫隔與主材連接節點因匯交杆件較多,易產生不平衡力。參考國外鐵塔隔面配置和規劃院84塔設計經驗,本塔除瓶口和塔身塔腿連接面設置橫隔面外,整個塔身內未設置橫隔。杆件受力比較均勻。根據本塔布置,塔腿隔面橫材採用平行軸佈置比最小軸受力小,腹材杆件少;重量較輕。

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