对常用塔型系列的分析

海竣云 2017-08-10

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一、对常用塔型的看法：

一般常用的塔型都是鞍山塔厂型录中的塔型，有不少的人说，型录塔怎么啦，运行了那么多年也没倒过塔，现在用也不会出什么问题。当然在设计荷载下运行不会倒塌，因为它有1.5的安全系数，当时规范是采用允许应法计算，钢材A3F屈服强度为2400kg/cm2，设计计算允许应力为1600kg/cm2，它的安全系数为1.5，即达到设计荷载的1.5倍时，塔仍然不会倒塌，它的安全系数还有1.0，但已把安全系数吃完了，若荷载超过1.5倍的设计荷载，就会倒塌了，这次冰灾倒塌的各种塔型，经各有关的大设计院对倒塌的塔型都验算了，结果都是现场荷载超过了设计安全系数，有些超得更多，全塔倒塌，这是必然的。

输电线路事故中，倒塔后恢复的工作量大、所费时间长，损失也就大，有人提出宁断线而要保塔，这可能吗？塔的安全系数是1.5，而导线的安全系数数至少2.5，地线的安全系数比导线大，这可能做到先断导地线，而保住塔吗？

型录中的各种塔结构强度都是手工计算的，计算的工况少，如直线塔的大风工况，只计算90°的风向，后来的设计规程规定，直线塔必须计算90°、60°、45°、0°，计算机软件计算结果都是60°或45°风向控制，型录塔按90°方向计算结构选材就偏小了，即塔的安全系数达不到1.5了，也是倒塔的原因之一。

二、对常用塔型的分析：

对以往常用塔型的分析，重要的是保护、继承其能安全运行的优点，说明这些塔整体承载能力是符合要求的，通过长期运行考验这些塔型是成熟的，在原设计荷载下是能安全运行的，因此新塔型的设计仍用原常用塔型为基础，分析在冰灾中暴露出的薄弱部位加改善，按新设计技术规定而设计新110kV塔型系列，使其能全面的提高塔的整体强度和刚度。

分析常用塔型主要是参考这次冰灾中暴露出的弱点、缺点进行分析，根据2008年新设计规范的要求，对常用塔型进行分析。其中所附图片是冰灾中许多图片中选出代表性的几张来说明问题。

1、对猫头型直线塔的分析：

1）猫头型塔的出现当时主要是考虑110kV线路进入城市，线路走廊较窄，采用导线三角形排列，缩小塔头可减小走廊，市内街道转弯多，档距不大；地势较平，塔位高差不大，因此将猫塔的侧比正面小些，即塔身横截面为矩形；主要用于无冰区。按这些条件设计的猫塔所需钢材重量比较轻。也就是因为猫塔轻，而被后来许多设计人员无意识的扩大使用范围用于山区线路，爬上山，跑下山，山顶还揹档，吊档，虽未倒塔，但设计的安全系数被吃掉了不少，而运行的可靠安全度已小于1.5倍了，在08年冰灾中猫塔倒塌，就是给你的回答。

2）常用猫塔地线支架在冰灾中许多遭到破坏（见图片猫一），因为是平面桁架，垂直荷载加大了些，支架就垮了。

3）常用猫头塔在冰灾中，整个猫头向顺线路方向倾倒（见图猫二），塔颈处是矩形横截面，侧面小，说明塔颈是猫塔整体强度的弱点；

4）常用猫塔正侧面斜材均为K型节点布置，使主材受力较差，塔身的整体刚度较差，在冰灾中多处主材遭压弯变形而破坏（见图猫三）；

5）常用猫塔在冰灾中整体倒塌（见图猫四），由于猫塔身的整体强度和刚度较差，又扩大了使用范围，荷载稍超出些，整体倒塌是必然的。

2、酒杯型直线塔：

酒杯型直线塔，导线水平排列，在无冰区主要用于较大档距处，在中重冰区可加大地线对导线间的水平偏移较大，塔身横截面为正方形，因此，它的整体刚度较强。但当时没有计算机只能手工计算，杯塔是将整体塔分解成平面桁架，按静定结构计算，还有人为的偏于安全的受力分配假设，在相同的设计条件，计算结果酒杯塔所需钢材就比按超静定结构计的猫头塔重，也就因为猫塔较轻，许多设计人员就将猫塔扩大设计条件用到出丘陵和山区了，没想到这就降低铁塔的安全度。后来铁塔采用计算机软件计算，在110kV线路的杯塔和猫塔的重量相近，220kV线路酒杯塔还猫头塔还稍轻些，而且酒杯塔的刚度又好些，因而酒杯塔逐渐成为主塔型了。

杯塔在08年冰灾中也暴露出它的弱点，如：

1）杯塔的地线支架在冰灾中许多遭到破坏（见图杯一），主要是地线支架整体较瘦长，强度及刚度都较差，稍超载首先破坏；

2）杯塔在冰灾中许多在颈口处整个塔头纵向倒塌（见图杯二），分析为塔颈尺寸较小，杯颈的强度较差，杯形头部轻大，稍超载，颈口刚度较差就低头了；

3）杯塔在冰灾中许多在塔颈下部位破坏（见图杯三），

4）杯塔在冰灾中多处发生正侧面斜材为K节点处使主材压弯变形（见图杯四 K节点主材变形），说明斜材采用K节使塔身的刚度较弱；

5）杯塔在冰灾中出现塔腿破坏（见图杯五），分析为塔根开较小；