電力鐵塔四主材塔座的加工方法淺析

鄒宇強(qiáng)

摘要：隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力輸電壓力與日俱增，電力建設(shè)項(xiàng)目不斷增多。電力鐵塔作為輸電線路中的重要組成部分，其質(zhì)量水平事關(guān)整個電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。四主材電力鐵塔憑借其較高的安全性、較強(qiáng)的荷載能力，特別適用于復(fù)雜地形輸電線路和荷載線路之中。因此文章主要就電力鐵塔四主材塔座的加工方法展開分析。

關(guān)鍵詞：電力鐵塔;四主材塔座;加工方法

電網(wǎng)中輸電線路的電壓水平越高，對桿塔負(fù)荷和輸電能力的要求也就越高。隨著電力行業(yè)水平的提高，輸電容量和塔負(fù)荷也會增加。同時，電力塔的復(fù)雜性也將增加，為滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，新型塔將不斷被引入市場。因此，塔架生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)不斷更新塔架結(jié)構(gòu)的加工工藝，改進(jìn)加工工藝，提高電力塔的生產(chǎn)效率。

1 電力鐵塔四主材鐵塔塔座結(jié)構(gòu)

輸電塔由鐵塔主體部分、鐵塔輔助部分和鐵塔施工中使用的螺栓墊圈腳組成。主要包括導(dǎo)、地線橫擔(dān)、塔身、腿基礎(chǔ);鐵塔的輔助部分包括滑梯、平臺、拉桿等。電力塔的圓形塔基底板由四種主要材料焊接而成。主材料間隙的上端由上腿主材料結(jié)構(gòu)和交叉連接板連接組成。交叉連接板與主材料采用螺栓結(jié)構(gòu)連接。主料塔的底板焊接到鞋板上，主料接頭的下端焊接到鞋板上與上人字形結(jié)構(gòu)連接。在主材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上焊接四個無孔蹄板，四個蹄板通過八個環(huán)形無孔加筋板結(jié)構(gòu)焊接而成。由于塔式承載能力高，承受的拉力和壓力大，所以要注意主要材料和板結(jié)構(gòu)的厚度范圍。

2 四主材鐵塔塔座施工中存在的問題及方法

2.1 基礎(chǔ)根開和鐵塔根開不匹配問題和方法

在施工過程中，容易出現(xiàn)地基根部開孔錯誤，造成與鐵塔根部開孔不匹配，導(dǎo)致鐵塔無法裝配。根據(jù)誤差值選擇最優(yōu)解。注意以下幾個方面：當(dāng)尺寸誤差值較大時，移動基礎(chǔ)。對于角樓來說，爆破基礎(chǔ)是不現(xiàn)實(shí)的，廢棄基礎(chǔ)的重新置換會帶來很多復(fù)雜的工程，在技術(shù)上既不合理也不經(jīng)濟(jì);當(dāng)形成的基礎(chǔ)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)時原設(shè)計值時，對塔腿和原塔體的一段進(jìn)行再加工，并與基礎(chǔ)匹配。基本原則是盡量減少新塔腿的高度。此外，盡量不要修改現(xiàn)有塔腿的結(jié)構(gòu);當(dāng)尺寸誤差值較小時，用塔座板經(jīng)地腳螺栓連接的鐵塔，對塔腳板地腳螺栓孔擴(kuò)孔處理，在保證邊距的強(qiáng)度要求的前提下，擴(kuò)孔的范圍控制在半個孔徑左右，根據(jù)塔腿坡度和擴(kuò)孔方向來確定，不可以無限制地擴(kuò)孔，根據(jù)實(shí)際情況做好避免銹蝕工作。同時，在新增塔腿頂部設(shè)計構(gòu)造，與原塔腿連接，在新增塔腿頂部由塔身變坡產(chǎn)生的扭力重新分配到新設(shè)的受力橫隔面。其中，上平面塔腳板的連接螺栓按照一般連接螺栓受力計算。

2.2 基礎(chǔ)施工階段存在的問題和方法

當(dāng)上拔不夠時，進(jìn)行換土方法處理，按照原上拔角為基準(zhǔn)，上拔擴(kuò)展到地面增加 1 米左右，測量埋深，漿砌石或者礫砂墊層做置換，驗(yàn)算對應(yīng)之上拔角。在線路工程中，若工程全線大部分鐵塔處于灰?guī)r地區(qū)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，選取合適的材料，基礎(chǔ)部分減少埋深，采用漿砌石回填的施工方法。該方法具體利用砂漿和砌體的重力來抵抗基礎(chǔ)部分的拉力，降低基礎(chǔ)的深度。根據(jù)具體地形，采用不同的充填方法。當(dāng)下壓基礎(chǔ)承載力不足時，考慮到基礎(chǔ)最大壓應(yīng)力在基礎(chǔ)外緣，按底板寬度將周圍原有土體撤除，填充石灰土。當(dāng)部分鐵塔基礎(chǔ)處于軟弱下墊層地質(zhì)時，對其進(jìn)行一般基礎(chǔ)設(shè)計。為滿足弱下墊層的要求，基礎(chǔ)所需鋼材和混凝土量較大，存在較大的安全風(fēng)險。

2.3 加勁板結(jié)構(gòu)尺寸和焊接應(yīng)力存在的問題和方法

考慮到四主材結(jié)構(gòu)與水平線形成的角度值不相同，對焊接板結(jié)構(gòu)的角度值有影響。此外，國內(nèi)鐵塔放樣軟件的功能僅適用于常規(guī)鐵塔的放樣操作，如雙主材塔、單主材塔。塔架結(jié)構(gòu)的四種主要材料的具體尺寸無法準(zhǔn)確確定。在材料塔結(jié)構(gòu)工藝的四個主要步驟中，裝配焊接工藝占很大比例。在焊接過程中，由于瞬態(tài)熱集中輸入量大，由于局部高溫，焊件會產(chǎn)生不均勻的溫度場。鋼在高溫作用下會向外膨脹，但會受到周圍材料的限制，在焊接內(nèi)部產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力。由于長時間積累，鋼的溫度發(fā)生變化，最終形成焊接應(yīng)力。當(dāng)焊接溫度場消失時，存在的部分應(yīng)力稱為殘余焊接應(yīng)力。這兩種焊接應(yīng)力會影響焊件材料的剛度、耐蝕性、強(qiáng)度和變形能力，在鍍鋅后會產(chǎn)生裂紋。同時，焊接力過大會影響焊件總成的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致塔座焊接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋和變形。因此，當(dāng)電力塔在加工過程中，需要考慮剩余焊接力對塔基結(jié)構(gòu)焊接的不利影響，合理規(guī)定焊接工藝步驟、布置位置、焊接數(shù)量和焊接尺寸。與普通雙主材塔座和單主材塔座相比，四主材鐵塔塔座鋼板的厚度值、焊接量和焊接范圍都比較大。因此，需要保證四主材塔結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂縫或變形問題，這比一般類型的鐵塔更難加工。因此，在鐵塔的加工過程中，從放樣工作開始，確定焊縫的尺寸、焊縫數(shù)量和坡口形狀，然后合理安排焊縫的位置。在加工過程中，選擇合適的焊接布置和焊接工藝，進(jìn)行合理的裝配，選擇合適的剛性固定方法，并采取一些抗變形措施，以減少焊接殘余應(yīng)力對四主材塔座的影響。

3 四主材塔座的加工方法

3.1 鐵塔塔座結(jié)構(gòu)的放樣方法

應(yīng)先在 LPY 放樣軟件中設(shè)計好鐵塔主體結(jié)構(gòu)，并在主體結(jié)構(gòu)的三維狀態(tài)下直接采用 CAD 三維畫圖軟件來幫助繪制出塔座結(jié)構(gòu)的組焊外形。繪制出的環(huán)形版圖中，由八個平行四邊形組合構(gòu)成了八塊環(huán)形無孔加勁板結(jié)構(gòu)，這 8 塊加勁板結(jié)構(gòu)位于環(huán)形塔座結(jié)構(gòu)中。這幾塊無孔加勁板結(jié)構(gòu)形成的板邊以及角度值就是實(shí)際工作中需要利用的一組數(shù)據(jù)。最重要的一個步驟就是將三維圖形準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成平面狀態(tài)，從而幫助有效測量無孔加勁板結(jié)構(gòu)的尺寸大小。可以利用CAD 軟件中的渲染功能以及三維建模功能，把塔座結(jié)構(gòu)的三維透視圖形變成三維實(shí)體形態(tài)。在實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體圖形的構(gòu)筑工作之后，可以采用布爾運(yùn)算幫助從實(shí)體中單獨(dú)抽出 8 塊環(huán)形板結(jié)構(gòu)。在獲得需要的板形后，把每一塊板都復(fù)制到平面結(jié)構(gòu)中，從而實(shí)現(xiàn)放樣工作，并將獲得的樣板送至相應(yīng)的車間中完成加工處理。

3.2 加工四主材塔座結(jié)構(gòu)

首先，結(jié)合雙主材料塔座的裝配焊接工藝特點(diǎn)，將塔座板、主材料及相應(yīng)的人字連接鞋板組裝在一起。焊接完成后，可以用手錘錘擊焊件，以減少抵消應(yīng)力的影響。該焊件結(jié)構(gòu)可在自然環(huán)境下冷卻12小時，不加工交叉連接板的貫入銷。其次，安裝兩種主要的材料結(jié)構(gòu)和無孔鞋板。考慮到第一次焊接施工產(chǎn)生的應(yīng)力，如果在裝配過程中安裝困難，可以用千斤頂支撐主體材料的下部，待銷釘定位后再進(jìn)行。電焊工作，安裝無孔鞋板。然后，焊接環(huán)形無孔加勁板，此次焊接過程中需要留出一塊加勁板，不做焊接處理，采用第一次焊接方法對其余加勁板的焊接處理。傳統(tǒng)的電力鐵塔制件主要使用的是熱鍍鋅工藝，主要流程包括除銹、助鍍、熱鍍鋅、冷卻和低鉻鈍化。經(jīng)過熱鍍鋅的鐵塔制件的使用壽命一般至少可達(dá)30年。降低了腐蝕帶來的損失，提升了經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，本文介紹的四主材鐵塔底座的焊接工藝，可以在塔底座結(jié)構(gòu)加工過程中提高焊接加工效率，大大降低生產(chǎn)成本。該方法在實(shí)際工作中一次性達(dá)到了較高的質(zhì)量合格率，大大提高了電力企業(yè)的生產(chǎn)能力，可在實(shí)際工作中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]張志強(qiáng)，吳新橋，汪大海，黃增浩.輸電鐵塔構(gòu)件的夾具式與打孔連接式加固方法的試驗(yàn)研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2020，14（06）：64-70.

[2]賀延琴.探析鐵塔放樣的難點(diǎn)、易錯點(diǎn)和試裝的側(cè)重點(diǎn)[J].甘肅科技縱橫，2019，48（10）：30-32+3.

[3]韓軍科，李峰，林和，蘇志鋼，汪長智，楊濱.輸電鐵塔十字組合角鋼主材與斜材連接方法試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2019，49（16）：91-96.