淺析城市道路旁桿塔設計

王宜強（國網湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南 湘潭 411100）

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淺析城市道路旁桿塔設計

王宜強（國網湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南 湘潭 411100）

在我國經濟迅猛發展的同時，電網建設也隨之進步，對于城市建設中的輸電線路桿塔設置也明顯加強。對于城市的輸出電線桿塔設置與設計，必須充分考慮到其建設的安全性、經濟性等問題，從而提出優化輸電線路桿塔設計方案，本文即對此進行了探討，以供參考。

城市；輸電線路；桿塔；設計

1　引言

桿塔作為輸電線路建設的重要組成部份之一，對于其建設安全性、經濟性方面的要求不斷提高，加上城市的不斷擴大，城市土地的使用緊張，相關工程項目提出了輸電線路建設盡量減少占用土地的要求，同時要求減少其對于周邊環境的影響。因此，為了適應城市土地的控制，滿足城市規劃發展的要求，需要通過對輸電線路桿塔運行情況的分析與比較，提出合理的桿塔設計方案。

2　輸電線路桿塔概述

輸電線路的桿塔，主要作用在于支撐架空的輸電線路，用以保持輸電線路的桿塔之間，以及輸電線路和地面之間能夠保持安全距離，從而保證在遭遇各種狀況時，都可以順利輸送電能，從而保障人民的正常工作和生活用電，進而確保輸電線路自身的安全穩定。

針對輸電線路架設的設計，其主要內容之一就是對于桿塔的設計，桿塔的穩定性則主要取決于設計水平能否達到相關的運行標準。而為了確保桿塔在受到外力作用時，依然能夠保證其穩定的運行狀態，首先需要保證的就是桿塔的設計與建設，以此為基礎，進一步設計桿塔的具體位置、選材、選型以及桿塔間距離的設置等。

3　城市輸電桿塔的設計

3.1鋼管塔設計

電力行業對于輸電線路設計提出了更高要求，鋼管塔在工藝上可縮短加工周期和安裝周期，減少整條線路的施工時間，使供電線路更好更快地投入使用，加快了線路巨大投資的資金周轉及回攏，以適應各行業的高效率、創新效益的要求。目前，土地使用顯得越來越緊張，城市規劃越來越嚴格，對供電部門提出的要求也越來越高，希望供電部門把現有的輸電設施重新合理布局，而鋼管塔正適合于這一新形勢的要求。通過選用新型塔型，即鋼管塔，其突出的優點主要包括以下幾點：

（1）鋼管塔的寬度及占地面積比窄腳塔小很多，用等高的兩種塔型比較如表1所示，可以得鋼管塔的寬度及占地面積比窄腳塔少60%以上，因此鋼管塔更適合城市用地緊張的發展需要。

表1　塔型比較

（2）鋼管塔的加工工藝較鐵塔簡單，工序較少、且鋼管塔生產過程中可減少環境污染，更好地適應日益嚴格的環保要求。對相同負載的線路支承，鋼型塔的加工周期及安裝周期短，線路投資資金周轉快，這將大大地解決及緩和在鐵塔加工及安裝中存在的較為突出的兩大問題。

（3）安裝不用拉攀線，減少了青苗及土地的補償費用。

（4）鋼管塔具有強度高，剛性好，受撞處不易折斷，可抵御強臺風襲擊的優點。

（5）結構新穎，造型美觀，設計上具有較大的靈活性和選擇性；結構上體現了互換性和多用性。

（6）堅固耐用，運輸中不需要特別的重型設備，并可分段套接，從而降低了安裝，運輸費用。

（7）在使用壽命上經熱浸鍍鋅及防護處理后，可達五十年以上。對相同負荷的支承物而言，鋼管塔比鐵塔具有優勢，它的安裝工期、安裝費用均為鐵塔的1/6。采用鋼管塔的成本比鐵塔低。

3.2鋼管桿設計

鋼管桿屬于一種單桿結構，在城市的輸電線路工程中，為了讓其能夠承受各種工作條件的作用力，通常會設計檔距較小、排布密集、用量較大。其造價占工程總造價的比重較大，因此如何使其結構最優化，降低本體造價是鋼管桿設計的關鍵之一。

（1）鋼管桿的結構較為簡單，其中的構件較小，卻具有較低的風載體形系數。因此，作用于鋼管桿桿身上的風荷載通常也較小，同時，鋼管桿還具備良好的柔性，有利于保證強風情況下的安全性。

（2）由于城市土地的緊張，為了提高利用率，城市規劃部門要求設計狹窄的高壓線路走廊，或者設置綠化帶以作為高壓架空線路的通道。普通的自立式鐵塔由于根開寬，通常要求走廊空間大，因而占位多。而鋼管桿因為桿徑小，占地少，所需要的走廊空間也相對較小，可以在4～6m寬的綠化帶內直接架設，可滿足走廊受限制地區的桿塔架設要求。

（3）城市發展過程中，對于市容的要求日益重視，鋼管桿結構勻稱、線條明快，搭配機翼型橫擔，造型耳目一新，如果再涂上城市主色調，還可以美化周圍景觀。由于現階段鋼管桿鋼材通常采用的是Q235，Q345，強度較低，不適用于一些回路多、容量大的送電線路，因此必須保證鋼材強度較高，荷載能力達標。

3.3窄基鋼管塔設計

城市線路以走廊狹窄、共塔回路數多為特點，而窄基鋼管塔占地較小，整體剛度大，所以窄基鋼管塔通常適用于多回路共塔的城市線路建設：①由于多回路共塔，導地線作用于鋼管塔的外負荷相對較大；②由于走廊空間的限制，鋼管塔往往會采用較小的根開設計，導致鋼管塔基礎的作用力較大。因此，合理選擇其基礎型式，即能夠在基礎上滿足承載力要求，并達到經濟的合理施工。

3.3.1基礎選型

根據塔位具有的典型地質條件，窄基地鋼管塔可適用的基礎類型中，可供選擇的包括插入式基礎、板式基礎，均采用的是大開挖形式，通過基礎澆制全面制模，以主柱、底板配筋等來保證其抗壓和抗拔方面的性能。由于插入式基礎的主柱和塔身坡度一致，能夠將鐵塔內力沿著主柱的軸線，直接傳遞到基礎底板上，從而有效減少了水平力可能對基礎主柱、底板造成的影響，避免出現偏心彎矩問題，合理受力，從而減小基礎外形尺寸、基礎主柱和底板配筋量。如果采用插入式基礎，則需要將塔腿以主材的方式，插入基礎主柱，與基礎連接；如果采用的是板式基礎，則需要將鐵塔以塔座板和基礎地腳螺栓連接固定在桿塔基礎上。

3.3.2插入鋼管錨固設計

將插入鋼管設置于基礎底板的鋼筋上，然后在插入鋼管的管身上，設置承壓板，在插入鋼管的底部，設置錨固角鋼，用以增加插入鋼管和混凝土的錨固能力，具體設置如圖1所示。

圖1　插入鋼管錨固措施圖

3.3.3插入鋼管調整螺栓設置

注意保持插入鋼管坡度與主材坡度一致，確保插入式基礎的實際承載效果，且插入鋼管與主材鋼管的連接才能嚴密。為避免加工及施工誤差造成插入鋼管的坡度偏差，在插入鋼管的底部設置調整螺栓，以便在放置鋼管桿時對插入鋼管進行定位，并對其坡度進行調整，以達到設計要求，插入鋼管的調整螺栓設置如圖2所示。

圖2　插入鋼管調整螺栓設置圖

3.4電纜設計

在城市線路的設計中，由于城市規劃部門對于線路的總體規劃中，存在道路通道空間要求的限制，因此在實際設計時，難以實現桿塔的架空設計，只能改為電纜線路，以達到節約桿塔架設空間的目的。

3.4.1電纜護套選擇設計

電纜的外護層通常會選擇PE護層和PVC護層兩種。PE護層的優勢在于機械性能比電氣性能好，但J-PVC護層更加便于施工安裝，不具有阻燃性能，因而適用于直埋與穿管敷設；PVC護層還具有阻燃性能，可以明敷于隧道中。

為了便于電纜維護和試驗，應當在外護層設置一層外電極，電纜生產廠家通常都采用在外護套上涂一層石墨的方式。為了讓石墨層在施工及運行中有脫落時能及時發現，最好選用紅色的外護層或與石墨的顏色有鮮明反差的顏色的外護層。

3.4.2電纜的敷設

對于各種敷設現場，首先應當了解敷設的總體規劃長度、各轉變點位置、工井位置、上下坡度以及地下管線的位置等因素。在檢查電纜線路的總長度時，應當先檢查線路上是否存在預留位置，從而為今后的電纜檢修保存電纜余量。為了保證電纜的運行可靠性，應當盡可能減少電纜的接頭數量。對于高壓電纜，則可以采用假接頭的形式來完成交叉互聯，在不破壞導體連接性的情況下，提高電纜輸電能力。電纜盤旋轉最好選擇在轉變處、接頭處以及上下坡的起始點，注意測量各轉變處電纜的彎曲半徑是否符合相關要求。

電纜中的接頭處需要采取防水處理措施，避免進水造成的絕緣部分直接暴露于水中，從而引起安全問題。高壓電纜的接頭雖有金屬護套，但金屬護套的連接處仍然存在弱點。因此需要重點加強接頭位置的防水，例如通過直埋，在接頭的位置修建水泥槽，經過密封處理后，再填砂蓋板，然后直埋。

4　結語

桿塔作為輸電線路的重要組成部分，積極做好輸電線路桿塔的優化設計，合理控制其占地和經濟效益，通過合理設計塔頭、塔身尺寸、傳力路線等措施，讓我國輸電線路桿塔設計得到進一步的優化，更加適應社會發展的要求，我國的電力事業也一定能更上一層樓。

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王宜強（1982-），工程師，本科，主要從事電力設計工作。

TU998.9

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2095-2066（2016）09-0055-02

2016-2-10