输电线路跨越塔结构设计的方法

输电线路跨越塔结构设计的方法

陈红霞  

中国电建四川电力设计咨询有限责任公司

摘要：电网运行所需的铁塔结构是确保输电线路正常运输的重要设施。一般而言，铁塔具有三维结构，广泛用于架空线路，在高电压线路中起着非常重要的作用。塔的使用性质差别很大，因此出现了各种类型的塔。电力工程建设与铁塔密不可分，铁塔是输电线路正常供电的基础，对线路的安全起着最基础的作用。因此，必须加强塔的设计，不断优化结构，以适应塔的使用性质，确保各杆件的安全裕度和塔的安全。在此基础上，研究了输电线路跨越塔结构设计方法，供参考。

关键词：输电线路；跨越塔；结构设计

引言

随着中国国民经济的迅速发展，铁路、公路等交通基础设施投资不断增加，建设输电线路项目的数量不断增加，也日益令人担忧。穿越输电线路是通过高铁路、高速路和电力线等重要设施安装输电线路和配电线路的过程，是电网建设的一部分。由于铁路、公路等通道的影响，施工现场的情况比普通输电线路施工更为复杂，施工方的要求更高，危险性更大。

1输电线路杆塔分类

线路塔按用途分为直线、转角、终端塔、换位塔、跨越塔等。直线塔在输入电流电路直线段两端的中间使用最多。耐张塔用于线路的拐角处，具有横向和纵向荷载。换位塔用于均衡三相导线的阻抗。跨越河流、山谷、铁路等交汇处的塔，安全距离高、负荷高、结构复杂、费用高。终端塔用于线路的起点和终点。

线路杆塔按结构材质分为钢筋混凝土电杆、等边角钢铁塔、杆身是钢管的杆、主材是钢管的塔等。钢筋混凝土电杆的优点:施工简单、价格低、施工效率高、运输成本低、承载力高、裂缝轻微、运输负荷低，但是很多电压等级高，荷载大，档距大的地方不适于。目前我国角钢铁塔应用最广。

2架空输电线路铁塔组立的特点

铁塔组立需要由设计人员，施工人员充分考虑地形、地质条件、现场交通条件、施工机械配置等因素并结合技术经济分析和具体工期分析来合理选择组塔方式。根据具体工程的实际情况，采用抱杆分片组塔方式进行杆塔组立。已修建道路或者铺有钢板等场地条件较好时，根据塔全高优先选择轮式起重机进行组塔施工。没有施工道路或塔全高太高，塔重太重时，选用抱杆组塔方式或者抱杆及吊车组合施工。铁塔分片组立—将杆段分段、角起吊升空，在高空安装就位，其优点是对地形适应性广，不需要大量的起吊索具，工具简单，缺点是高处作业多，安全性较差。由于吊车整体吊装对场地要求高，根据工程特点，除个别的非常空旷场地外，主要选取分解方式组立铁塔。根据线路铁塔组立的这些特点，应相应进行设计优化。

3输电线路跨越塔结构设计的方法

3.1杆件连接应当紧凑，有效减少节点板用量

就塔式设备的一次性基本消费而言，中国目前比外国重不仅与压力应力稳定公式的计算相关，机械性能也存在差异，这对节点板的使用有很大影响。近年来节点结构的设计备受关注。加强板和框应焊接在连接板上，以进一步提高其强度，从而确保塔体的稳定性。必须不断改进右侧扶手和支撑之间的连接，以有效减少节点板的面积。加强螺钉的强度，有效减少螺钉的使用。但是，使用这种方法很难达到预期的效果。对此问题的详细研究表明，孔壁压缩在控制孔壁方面起着重要作用。国外铁塔型材设计中应参考多种螺栓装配情况，一般能有效连接主型材和斜型材，有效减少连接板数量和螺栓用量，不仅力不减，塔重量也降低。

3.2跨越架搭建技术

跨越各电压等级电力线可以采取悬索式跨越架和钢管跨越架等跨越保护措施，临近带电体组塔可采用落地双平臂抱杆组塔施工工艺，跨越高铁可采用多柱式跨越架施工工艺。

跨越架跨越工艺流程：首先进行现场踏勘，测量交叉跨越角度，确定跨越架搭设保护范围，确定锚坑位置并提前开挖。平整地面并夯实坑底，在夯实的部位采用木板铺垫再竖立主杆，第一层主杆的大横杆绑扎后，在接升第二层主杆前，应在第一层主杆间绑扎交叉支杆及侧向支撑杆，杆及横杆等搭设至设计高度后，应在两侧主杆间绑扎内交叉支撑杆，以保持顺线路方向的稳定以保持其稳定。在架顶使用绝域网交叉封网保护，在跨越架两边设置羊角，最后将跨越架打交叉拉线固定住。拆除时从上往下逐根拆除。

使用条件：跨越架搭设工艺简单，安全可靠，经济特性明显，但受制于地形条件，一般用于跨越普通铁塔，一般公路等。

悬索封网跨越工艺简述：首先进行交叉跨越现场踏勘，划定承载绳和吊篮端部尾绳的锚坑位置并埋设地锚。然后利用跨越档两边铁塔横担作支撑，先人工后绞磨，由小到大将φ8索桥和φ20承载绳（迪尼玛绳）牵引到位，再将吊篮用滑车扣在索桥上，通过前段引绳拖至跨越物上方，吊篮端部锚固在地面，当跨越施工结束后拆除，步骤与安装相反。

使用条件：可以用于跨越铁路、高速公路、各级电力线等。

3.3 跨越塔优化设计

   跨越塔优化设计按照从铁塔型式到铁塔外形、再到结构的细部构造的顺序开展工作，从整体到局部的顺序进行，如下：

塔身布置优化主要是将主材和腹杆布置成最佳形式，使主斜材受力合理，塔重最轻。

合理设置铁塔水平面，对于平衡整个塔每根角钢的应力，并把力往基础方向传递，减小的外扭拒、减小重量具有很大的作用。通常所采取的横格面形式，不能简单的说水平面设置的好坏，水平隔面设置是否合理一方面取决于它所在高度的位置，一方面也取决于水平面所在位置主材及辅助材的角钢大小。一般来说结构专业对水平格面的设置原则是：坡度变化时必须设。其余地方尽量少设。可以加可以不加的就不设。

塔腿斜材布置由于山区地形影响，长短腿铁塔最长腿与最短腿高差越来越大，塔腿高度要求也更大，这样会导致腿部辅助材分段数增加。塔腿高度应控制在一定范围，对特殊情况可以用脱离于塔本身的过渡段来避免引起铁塔变形太大而产生的二阶效应使塔腿受力变差，让其承载力降低。研究结论表明：不同夹角的同一塔型，塔腿夹角越小，极限承载力越低。但当夹角增大到一定程度时，再增大夹角对极限荷载的影响不大。根据大量工程经验，塔腿主斜材夹角宜取不小于20°。

3.4高压输电线路铁塔防雷设计

高压线路应设计成排雷方案，通常由下列几种排雷行动使用。(1)降低塔的土阻值。具体方法可分为物理和化学废物法两类，主要取代土壤，延长土壤，深埋土壤。化学约束主要旨在向塔附近的土壤添加特殊化学物质，降低土壤电阻率，降低塔的电阻率，降低大坝的电阻率。(2)安装离合器板。设置耦合线路可以提高电力线对雷电的抵抗力，耦合板必须安装在电力线下方或附近。通常用于大坝阻力较高、土阻力较大的地区。(3)设置副线。当在电力线线路上方设置辅助线路时，有效地防止闪电直接击中电力线线路，当闪电直接击中塔顶或减震器时，塔内的电流会降低，从而减少塔顶的电流量。(4)安装侧面绿化。铁塔提高电力线的吸引力，扩大保护盖，并通过平行于电力线敷设侧面闭锁器降低光束被击中的可能性。

结束语

输电线路铁塔种类繁多，选型设计复杂。我们已经考虑多种因素，如荷载大小、电气提供的间隙、对地高度、排列方式、挂线点设置方式、整体结构的受力及工程的地形高差等情况进行软件计算，并多种分析比较，选择了安全可靠、经济合理的铁塔型式，对降低铁塔的单基耗钢量起到了指导性的作用。今后需要进一步开发相关软件，利用高科技提高塔设计人员的工作效率，优化塔的设计，为输电工程提供更加安全、可靠和经济的保障。

参考文献

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