電力線路架設(shè)中倒塔原因分析

苗文靜+李偉

摘 要：對近年來電力線路假設(shè)過程中所存在的一些倒塔事故的持續(xù)愛你原因進(jìn)行分析，并根據(jù)鐵塔的設(shè)計力學(xué)原理，得出了部分輸電線路倒塔主要原因是因為螺栓松動而導(dǎo)致桿件細(xì)長比增加等情況，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)情況。

關(guān)鍵詞：電力線路；倒塔；螺栓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.186

1 倒塔形式

在電力線路的架設(shè)過程之中，其多存在有線路走廊外側(cè)橫向傾倒、沿線路走廊縱向傾倒以及整體錯誤垮塌這三種形式。

其中導(dǎo)致橫向傾倒出現(xiàn)的主要原因在于水平荷載，如風(fēng)荷載。就電力線路架設(shè)的施工現(xiàn)場進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)實際風(fēng)速很少出現(xiàn)超過桿塔設(shè)計風(fēng)速這一情況。而在設(shè)計過程中也要求110～330KV的輸電線路其基本抗風(fēng)速需要達(dá)到23.5m/s以上，在經(jīng)過相關(guān)的高度折算之后，發(fā)現(xiàn)在實際運營過程中其鐵打設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基本風(fēng)速需要大于30m/s，其所對應(yīng)的風(fēng)力等級大約為11級。就幾次倒塔現(xiàn)場進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)周邊的其他桿塔并未受到損壞，其房屋等建筑物也基本保持完好。

此外在電力線路假設(shè)過程中，因為不平衡張力所產(chǎn)生的扭力荷載或者垂直荷載的影響，也會導(dǎo)致該桿塔出現(xiàn)整體錯位垮塌的情況。導(dǎo)致該情況發(fā)生的原因一般存在特殊地形或者導(dǎo)線自身的風(fēng)壓差等，但也有可能是因為導(dǎo)線覆冰情況過于嚴(yán)重而導(dǎo)致的。該模式下的塔桿會出現(xiàn)局部嚴(yán)重破壞，其到她方向也多趨于橫向或者縱向傾倒中間。通常整體錯誤坍塌的破壞形式是因為輔材受壓破壞或者螺栓的剪切破壞，并導(dǎo)致整個塔體的部分主材出現(xiàn)了扭曲以及變形情況，并因為局部強度過差而使得桿塔出現(xiàn)破壞。

2 失穩(wěn)倒塔機理分析

一旦鐵塔所承受的荷載大于設(shè)計條件時，其就會直接表現(xiàn)為強度不足以被破壞、破壞點出現(xiàn)在承載能力過于薄弱的位置。現(xiàn)階段在電力線路假設(shè)過程中所使用的鋼材多為細(xì)長構(gòu)件，當(dāng)其壓力超過了歐拉的臨界力之后，鋼材的內(nèi)部抵抗力以及外力就會處于一種不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)下，并導(dǎo)致整個塔體出現(xiàn)比較嚴(yán)重的變形現(xiàn)象，并會在二階彎矩的疊加影響下使得相關(guān)構(gòu)件出現(xiàn)了破壞現(xiàn)象，本文就對圖1所示的主材破壞現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上對電力線路假設(shè)過程中倒塔現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析研究。

（1）塔材的屈服情況。就塔材的破壞情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)受壓區(qū)主材屈服變形嚴(yán)重的情況比較常見，并且出現(xiàn)了多處的大尺度變形情況，其具體變形點也多處于該塔材的中部。當(dāng)桿塔出現(xiàn)了螺栓松動的情況時，會因為自身輔材支撐約束能力過差等原因，使得該受壓區(qū)域中的主材因為細(xì)長比增大等因素而導(dǎo)致出現(xiàn)了變形加劇等情況發(fā)生，并使得該桿塔出現(xiàn)局部失穩(wěn)破壞的情況，從而出現(xiàn)了倒塔現(xiàn)象。此外因為塔材自身結(jié)構(gòu)被破壞，其帶著螺栓孔的部位強度也就會得到進(jìn)一步降低，應(yīng)力狀況也變得相對集中，并導(dǎo)致該區(qū)域更加容易出現(xiàn)變形破壞的情況。而對于受壓區(qū)主材則多只表現(xiàn)為被動的手拉屈服變形破壞。

（2）受力計算。鐵塔通常會受到垂直荷載以及水平荷載兩個部分的共同作用，在一些特殊的情況下還會受到扭曲荷載作用。此外導(dǎo)線、覆冰以及絕緣子等都會對該桿塔造成垂直的荷載。水平荷載出現(xiàn)多是因為風(fēng)力而產(chǎn)生的，并且會在單側(cè)斷線或者三相受力不均衡的情況下出現(xiàn)一定成都的扭曲荷載狀況。而作為空間桁架結(jié)構(gòu)，塔材可以通過拉、壓構(gòu)件來作為其主要的表現(xiàn)，而同一種鋼材其拉、壓應(yīng)力也是基本保持一致的。此外受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計算還可以借助于下述公式來進(jìn)行：

（3）規(guī)范要求。為了有效防止鐵塔鐵塔出現(xiàn)失穩(wěn)破壞的現(xiàn)象，其設(shè)計規(guī)程對鐵塔構(gòu)件的容許細(xì)長進(jìn)行了明確的規(guī)定。

此外，受壓區(qū)的失穩(wěn)破壞作為鐵塔出現(xiàn)破壞的一個主要原因，而螺栓破壞作為引發(fā)失穩(wěn)的一個重要原因，這也就要求在架設(shè)施工的過程中，必須確保螺栓的加固程度。而在相關(guān)的施工以及驗收標(biāo)準(zhǔn)中也對螺栓的緊固扭緊力矩進(jìn)行了明確的規(guī)定：

3 結(jié)束語

在進(jìn)行電力線路的架設(shè)工作中，螺栓的松動感也是導(dǎo)致倒塔現(xiàn)象出現(xiàn)的一個重要原因，因此相關(guān)的建設(shè)人員在具體施工之前也就需要對導(dǎo)致倒塔現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行仔細(xì)的分析，并需要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行施工，這樣才能夠有效避免倒塔現(xiàn)象現(xiàn)象的出現(xiàn)，并為該施工企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

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