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输电线路主要由五大部分组成，即线、金具、绝缘子、塔和基础，杆塔是支撑输电线路的重要环节之一，其造价要占工程本体投资的30%以上，杆塔的选型取决于输电方式（单回、多回、交直流、紧凑型、电压等级）、路径情况（沿线的规划情况、房屋、林木等）、地质情况、地形条件和使用条件，杆塔的设计是在满足上述要求的前提下，根据综合技术经济比较，精心设计，以实现安全、经济、环保、美观。 1 满足电气要求 ①电气间隙 ②线间距离（水平线距、垂直线距） ③相邻线间位移 ④保护角 ⑤串长 ⑥V串夹角 ⑦呼高范围 ⑧挂点方式（单挂、双挂） 例： 2 满足工程使用要求 a 负荷情况 b 口宽和坡度 口宽（包括塔身和横担的口宽）的大小直接影响铁塔的整体刚度和塔重。口宽越小，塔头的刚度就越小，塔头位移及变形就越大，头部塔身主材内力也越大，塔重自然增加，反之则减小；随着铁塔口宽的不断加大，铁塔越来越重，因此，最合适的口宽就是在确保铁塔的整体刚度下，尽量减小口宽，以充分利用构件的承载潜能，实现塔重最轻的目标，同时口宽的大小也与荷载有关，荷载越大，口宽也应越大，反之则越小。一般情况下塔身口宽（包括变坡处口宽）或横担根部的高度和宽度是高度或横担的长度的1/4～1/7。 口宽的大小不仅与铁塔整体的刚度（变形）有关，同时也与塔身坡度有关。当口宽一定时，塔身坡度越小，铁塔斜材就短，同时，斜材受力也越小，斜材重量将会减轻，但铁塔主材内力将加大，主材规格就越大，根据计算，铁塔主材一般要占整个塔重的40％左右，主材的大小对塔重的影响最大，因此，坡度越小塔重反而会增加。反之，塔身坡度越大，根开就越大，塔身主材内力就越小，主材规格就相应减小，但此时，铁塔斜材长度会增长，内力随之而增大，斜材规格将会急剧增加，斜材基本受长细比控制，很明显，也是不经济合理的。同时塔身坡度的大小直接影响到基础作用力和征地范围的大小，塔身坡度越小，基础作用力就越大；塔身坡度越大，基础作用力就越小，但塔基征地范围加大，因此，合适的塔身坡度是铁塔结构优化设计的关键。理想化的塔身主材延线的交点位于荷载的重心点。 c 接身型式 不同的接腿（身）型式比较表
铁塔采用长短腿设计是保护线路环境的最有效手段。长短腿能适应各种复杂的塔位地形，配合高低基础的使用，不但能大大减少了土石方工程量、缩短工期、降低施工难度，而且也可最大限度地保护自然生态环境。 长短腿组合时，增加长短腿级差可以更好的适合山区陡坡地形，但随着级差的增大，也增加了长腿与短腿的刚度差，从而导致塔重增加。这是因为长腿和短腿的刚度不同（长腿的刚度小，短腿的刚度大）和根开不同（同一基塔中，长腿的根开大，短腿的根开小）造成内力分配存在差异，导致铁塔部分构件规格的变化而引起塔重的变化。 铁塔高低腿主材内力基本上符合下述公式。
Nh－任意级差下长短腿的最大内力； N0－平腿主材内力； B－平腿时铁塔根开； h－长短腿级差； k－铁塔单面坡度。 铁塔长短腿对腿部斜材内力的影响几乎可以忽略不计，也不影响斜材的规格。 长短腿级差大小的规划并不是看塔重的增幅，而是取决于线路的塔位地形。不同的地形坡度结合铁塔的根开就应采取不同的级差规划，才能实现经济、合理以及环保化的设计。如在西南地区的山区普遍地形坡度在35°左右，500kV线路的铁塔根开普遍在11m左右，一般控制在7.5米级差就能适应地形的需要，个别地形复杂的塔位，则需采取特殊设计，如500kV二自线瓦候口双回路塔级差设计到目前国内最大的18米级差。 e 折减档距 折减档距即直线塔的荷载分组。对于轻冰区直线塔，控制塔重的主要因素在于风荷载，随着塔高的不同，导地线风压高度系数mz和杆塔风荷载调整系数bz的取值也不同，为了在不同呼称高下充分发挥构件的承载潜力，往往根据不同的塔高进行荷载分组计算，即不同的呼称高对应不同的水平档距。 根据《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》，导、地线风荷载的标准值计算公式为： Wx＝a·W0·ms·msc·bc·d·Lp·sin2q 杆塔风荷载的标准值为： Ws＝W0·mz·ms·bz·Af 其中： mz－风压高度变化系数（B类地面：mz=（Z/10）0.32 ,DL/T 5154-2012，该规程参考GB 50009-2001。新规范GB 50009-2011 B类地面为mz=（Z/10）0.30 ）； bz－杆塔风荷载调整系数。 根据上述直线塔风荷载计算的表达式可知，mz和bz都受杆塔高度的影响。在设计风速和水平档距一定的前提下，塔越高，mz和bz越大。若一个塔所有呼称高均按一种水平档距进行设计，势必出现铁塔塔头、上部塔身等公用塔体均受高塔控制，低呼称高时，铁塔未能充分发挥其承载潜能。 且在实际工程中，铁塔的使用呼高主要集中在一定的范围内（即确定经济塔高），但为了满足其他特殊情况（如交叉跨越、风偏、边线、跨林区等）不得不将铁塔规划高度提高，而此时的实际使用情况绝大多数情况下远达不到规划使用条件（水平档距）。若对所有呼称高均按同一规划使用条件设计，势必导致杆塔单基指标不经济，既增加了塔重又增大了基础作用力，造成不必要的浪费。 因此，对于直线塔来说，有必要按高度进行分组设计，以达到充分利用各构件承载力的目的，从而降低塔重。 根据上述分析，高塔折减档距、矮塔放大档距可按下式进行计算。
LH1－任意呼称高下的水平档距； LH－基准呼高下的水平档距； uz线－基准呼高下的线条风压高度系数； uz1线－任意呼高下的线条风压高度系数； m－基准呼高时的塔体风荷比例系数； uz塔－基准呼高下的塔体风压高度系数； uz1塔－任意呼高下的塔体风压高度系数； bz－基准呼高下的杆塔风荷载调整系数(加权平均值)； bz1－任意呼高下的杆塔风荷载调整系数(加权平均值)。 f 变形情况 铁塔实测变形往往大于理论变形，主要有以下方面的因素。 ① 螺栓连接的型钢塔每个螺栓与螺孔之间自身存在至少1.5mm的误差。 ② 从制造方面，与构件的材料、构件及螺孔精确度、螺孔位置偏差等因素有关。 ③ 从组装方面，与组装方式、螺栓紧固程度等有关。 ④ 从设计方面，与铁塔的外形尺寸、构件的断面大小、杆件布置方式和连接型式、节点构造及其刚度等有关；一般来说铁塔的抗弯刚度要大于抗扭刚度，铁塔的抗弯主要由主材来承担，而抗扭则主要由斜材来承担，对于任何一个塔来说，其主材的刚度都要远大于其斜材的刚度。 因此，从设计角度应注意以下几个方面的问题： ① 尽可能缩小塔头尺寸(层高，线距)，使得塔头尽可能紧凑 ② 加强塔身的抗扭刚度 a）尽量采用正方形断面的塔身。 b）在塔重增加不多的情况下，适当加大塔身的宽度和塔身坡度。 c）在塔身增设抗扭隔面，同时需确保隔面的自身刚度，避免隔面下垂变形而起不到抗扭作用。 d）提高塔腿刚度，避免塔腿斜材与主材的夹角过小，一般情况下塔腿斜材与主材的夹角不小于18°，对于耐张塔和重冰区塔塔腿斜材与主材的最小夹角还应适当提高。 e）塔身斜材宜多采用交叉斜材布置，尽可能少用“K型”布置，“K型”布置的塔身，其扭转刚度要弱于交叉斜材布置的塔身。 f）塔身斜材与水平面的夹角不宜过大，以增加塔身的抗扭刚度。 g）塔身斜材的长细比不宜过大，以提高斜材的刚度。 本期主编：山东-秋安 输电线路的我们 舞出精彩人生 输配电线路(设计总群A) 72 468 968 |
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