輸電線路跨越塔結構設計的方法

楊 勇（國網重慶市電力公司北碚供電分公司，重慶 400700）

0 引 言

電網運行過程中需要很多鐵塔結構作為支撐，是保證輸電線路正常輸電的重要設施。通常，鐵塔都是呈現立體造型結構，在架空線路中的應用十分廣泛，同時在超高壓輸電線路的運行中發揮著非常重要的作用。由于各種因素的影響，鐵塔的使用性質存在很大不同，以致出現了多種類型。電力工程的建設離不開鐵塔，它是確保輸電線路正常供電的基礎，對其安全性、穩定性有著至關重要的作用[1]。因此，加強對鐵塔的設計意義重大，且要根據鐵塔的使用性質不斷進行結構優化，確保不同組件的正常和鐵塔的穩固性，保證輸電線路正常供電。為了保證鐵塔能夠為輸電線路提供更好的支撐作用，應當加強鐵塔建設環節的管理，以保證其穩固性，有效控制成本，避免造成環境污染。

1 鐵塔結構優化設計的詳細事項

對輸電線路鐵塔進行設計的過程中，必須要保證鐵塔的穩固性，確保其強度和剛度，同時應當考慮外力作用對鐵塔的影響。還應當考慮成本問題，盡量避免不必要的浪費。此外，需重視預定結構，以安全性為前提，有效節約能源[2]。但是，在安全性和節約能源之間必定會存在一些矛盾。所以，優化鐵塔結構設計顯得愈發重要。

1.1 塔身坡度的優化設計

塔身坡度對鐵塔的重量具有非常重要的影響，直接映現著主要材料的規格、斜材的長度額等。對于塔身坡度，如何使其變得更加科學合理，在設計過程中可以將動態規劃法、試算法映入其中，來確保均勻的主材受力，最大程度地增強鐵塔剛度，從而實現鐵塔的滿應力。

1.2 塔身布材格局的優化設計

在進行鐵塔的設計過程中，首先必須達到水平夾角與斜材的關系要求，將斜材的作用發揮到最大化。這個過程實際是對塔身節間進行優化的過程，確保塔身之間主材長度以最適合的狀態發揮作用，由此避免過多的填充材料的應用，使得塔身的結構變得最優，減少塔身的重量。

1.3 塔身隔面的設置

將隔面很好地設置于塔身變坡位置上，可以有效平衡塔身主材所傳遞的扭矩，有效確保塔身結構能夠有做好的剛度。如果破段在塔身的設計上不變，應當以小于5倍寬度的標準來布置隔面的距離，同時必須要在5個主材分段的間距之下確保其幾何架構不會改變。

1.4 塔頭尺寸的優化設計

塔頭尺寸的設計可以通過間隙圓對其進行設計，摒棄在設計過程中還要對多種塔頭進行的對比，通過優化計算得出最優結果。設計時應當以塔的重量最輕為標準，優化塔頭設計[3]。

1.5 局部結構中細部的優化設計

優化鐵塔斜主材的連接點，能夠有效減小連接板的大小，直接影響塔身的重量。將倒K材設置于橫擔部位的根部區域上，可以有效降低塔件的長度，同時減少彎曲事故對橫擔主材連接板產生的影響。

2 鐵塔結構設計選型的有效途徑分析

對于高壓輸電線路而言，在其建設過程中，一般不會看對地高度給鐵塔造成的影響。相較于同種類的塔型，鐵塔的高度通常不計最高高度。所以，塔型的高度可以進行直接確定。而高壓鐵塔倘若沒有進行科學設計，影響塔腳的跟開度數，將會對鐵塔穩固性造成很大影響。如果遇到長時間不供電的情況，就會對其安全性造成很大威脅。因此，科學進行鐵塔選型至關重要。

2.1 傳力路徑的相關優化

要想全面掌握鐵塔結構的受力情況，研究傳力路徑至關重要。將K型節點設置于直線塔以及承力塔瓶口的首節間位置上，能夠有效降低塔身底部斜材發生欠佳的受壓問題。同時，將K型材設置于塔身旁邊的一檔斜材中，能夠有效減少傳遞于塔材上的橫擔剪切力，對避免塔身偏斜具有重要作用。

2.2 桿件連接應當緊湊，有效減少節點板用量

在塔材單基耗量方面，相較于國外，我國目前尚較重。不僅具有壓應力穩定公式計算的關系存在，而且存在機械性能差異性，對節點板用量造成了很大影響。節點構造設計上，近年來受到了廣泛重視。加勁板、加勁角鋼必須設置在連接板上，進一步增強其強度，以確保塔身的穩固性[4]。

應當不斷改進直線塔地線橫擔與支架二者之間的連接，有效減少節點板的面積。加強螺栓強度，有效降低螺栓的使用量。然而，采用此方法要實現理想的效果，存在很大難度。對此問題開展詳細的研究顯示，多是因為孔壁擠壓對其起著重要的控制作用。對國外鐵塔桿件的設計進行多數量螺栓連接案例進行參考，一般是將主材與斜材桿件進行有效連接，有效減少連接板數量，降低螺栓的用量，不僅強度不減，而且減少了塔重。

2.3 加長桿件構造的長度，有效減少包鐵連接的數量

過去塔廠由于鍍鋅水平的限制，給塔桿的長度造成了很大影響，大大增加了塔材連接的部位，通常8 m是塔桿的最大長度。近年來，隨著科學技術的不斷提升，塔廠也在不斷進行技術創新，鍍鋅水平有了很大提高。現在，塔桿鍍鋅已經達到12 m，技術取得突破，為更長塔桿的設計創造了極佳條件。

3 結 論

在我國，電力事業占據非常重要的地位，對國家的發展具有決定性影響，是確保各行各業供電穩定性和安全性的基礎。電能的輸送依靠輸電線路得以實現，而輸電線路的建設離不開電力鐵塔的支撐。近年來，經濟建設飛速發展，電力行業突飛猛進，在電網建設過程中需要的鐵塔數量越來越多。加強輸電線路鐵塔設計，不僅能夠增加輸電線路的穩定性，而且能夠有效節約能源，減少不必要的浪費。因此，必須科學設計輸電線路鐵塔，保證其質量，為供電安全貢獻力量。

[1] 李碧荷.220kV架空供電輸電線路的勘測與鐵塔定位設計[J].海峽科學，2015，（7）：42-44.

[2] 羅 希.高壓輸電線路設計與施工技術探析[J].中國集體經濟，2015，（22）：178.

[3] 徐國鈞.我國輸電鐵塔型材應用現狀及優化措施[J].基建管理優化，2014，（3）：14-15.

[4] 常建偉，徐德錄，張東英，等.我國輸電線路鋼管塔制造技術現狀綜述[J].鋼結構，2015，（9）：46-50.