芻議電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎設計

1、<p>　　芻議電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎設計</p><p>　　摘要：電網(wǎng)是國家的命脈，電網(wǎng)的相關設施都有較高的穩(wěn)定性要求，在高壓輸電線路中經(jīng)常用到的鐵塔也不列外，本文對鐵塔的基礎設計進行分析，提出設計中較常見的問題并指出解決措施，有一定參考價值。 </p><p>　　關鍵詞：電網(wǎng)；高壓輸電線路；鐵塔基礎 </p><p>　　中圖分類號：TM421

2、文獻標識碼：A </p><p>　　1輸電線路鐵塔相關知識 </p><p>　　電力鐵塔根據(jù)不同的分類方式可以分為很多種類型，如果按形狀劃分的話，可以將其分為酒杯塔、上字塔、貓頭塔、拉線塔、羊角塔、門型塔等；如果按用途劃分，可以分為耐張塔、直線塔、轉角塔、換位塔、終端塔和跨越塔等。這些塔具有相同的結構特點，它們都是空間桁架結構，由等邊角鋼或組合角鋼組成的桿件間用粗制螺栓進行連接，主要靠

3、的是螺栓的受剪力支持。簡單來說角鋼、連接鋼板和螺栓組成了整個塔，在塔腳處則采用了防腐的熱度鋅材質的組合件。在施工過程中，對于高度在60m以下的鐵塔，則可以在鐵塔的其中一根主材上設置腳釘，這樣會方便施工人員進行攀爬作業(yè)，使施工進行起來方便，快速。 </p><p>　　2我國目前輸電線路鐵塔結構設計的現(xiàn)狀 </p><p>　　在我國，利用架空輸電線路來傳輸電能已經(jīng)有百余年的歷史，就是利用這

4、種架空來進行電能的輸送和分配，這是最基本的方式。但隨著國民經(jīng)濟的迅速增長以及對電能的需求不斷增加，容量不斷加大，電源的地點不集中導致輸電距離不斷加長，電力鐵塔逐漸脫穎而出，成為輸電線路的首選。但在實際的設計中，一條完整的輸電線路，塔型會隨著線路電壓等級、氣候條件、沿線地形特點、施工運行條件等各種因素的變化而不同，數(shù)量從十幾種到幾十種不等，這對于結構設計人員來說就是一件極為困難的事情，不但工作量巨大，所設計的鐵塔結構又不能千篇一律。如何提

5、高鐵塔結構設計的速度及質量，提高勞動生產(chǎn)率，一直是設計人員的困擾。 </p><p>　　3輸電線路鐵塔結構設計中遵循的原則 </p><p>　　作為電力供應與輸送系統(tǒng)中起著關鍵作用的輸電線路鐵塔，分布在各個電力系統(tǒng)的干線與分支線路中，起著不可估量的橋梁作用。為了保障電力輸送系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，輸電線路鐵塔是這種安全與保障的基礎和前提。因此，在電力輸送系統(tǒng)中扮演著重要角色的電力鐵塔，在結構

6、設計方面更是需要高標準，這對設計人員來說就是一個相當嚴峻的考驗，如何能使設計出來的電力鐵塔更適合當?shù)氐母鞣N要求，一直就是困擾設計人員的難題。在設計過程中，設計人員應遵循一定的設計原則進行設計，這樣才能保證設計出來的產(chǎn)品具有說服力，并且有證可循，使其具有科學性和合理性。 </p><p>　　1）在輸電線路結構設計中，要進行絕緣配置的設置，這是保證輸電線路安全可靠的必備措施； </p><p&g

7、t;　　2）在進行設計過程中，要遵循氣象條件進行設計，采用不同的輸電線路級別進行氣象條件的重現(xiàn)期進行衡量確定氣象條件的取值； </p><p>　　3）防雷性也是設計中需要重點考慮和規(guī)劃的一個重要原則，根據(jù)輸電線路遭受雷擊的公式可以得出一個結論，那就是隨著地線平均高度的增加，輸電線路被雷擊中的次數(shù)也逐漸增多； </p><p>　　4）導地線的安全系數(shù)設計，它的選取直接影響到導線的運行安全

8、情況，并且關系到荷載程度，這樣才能保證輸電線路的安全； </p><p>　　5）在設計中，施工材料，安裝工序，施工手段也同樣影響著電力鐵塔的安全狀況，在保證安全可靠的前提下，要按嚴格的設計要求進行施工材料的選擇和施工。 </p><p>　　4輸電線路鐵塔結構優(yōu)化設計分析 </p><p>　　輸電線路鐵塔結構設計是整個高壓輸電線路工程建設的核心部分之一，設計中所

9、涉及的技術項目也相對較多，下面進行技術項目的簡要分析。 </p><p>　　1）在檔距的選取方面應合理，通過計算和優(yōu)化一些指標來取用合理的檔距。根據(jù)桿距、桿塔距之間的檔距的計算，并綜合考慮經(jīng)濟指標和排位等指標，憑借著外業(yè)定位經(jīng)驗，能合理確定桿塔的水平、垂直檔距，使指標達到最優(yōu)； </p><p>　　2）角鋼是組成電力鐵塔的主要材料，所以要充分考慮角鋼的截面特性，并綜合角鋼的材質、生產(chǎn)情

10、況以及規(guī)格進行選擇，這樣才能對穩(wěn)定性有所保障； </p><p>　　3）在進行設計中，應該選擇合理的布材，塔身主材一般都是長度大，接頭少，在各段的受力情況也不盡相同，所以應采用分段進行，避免浪費；塔身的斜材部分與主材的分割長度及輔助材料是密切相關的，斜材與水平面的夾角是充分發(fā)揮斜材承載能力的關鍵。主材與斜材相互配合，力求布材簡單，承載力明確，各桿件準線相交于一點，達到減少偏心的目的。 </p>&

11、lt;p>　　4）塔身坡度的設計優(yōu)化，這個因素對塔身主材、斜材的規(guī)格和基礎作用力的大小有直接影響。選擇合理的角度會使塔材應力分布均勻，所以在通過測算方法，計算出一個在保證鐵塔強度和剛度的條件下，選出最優(yōu)的坡度。 </p><p>　　4輸電線路鐵塔基礎設計措施 </p><p>　　4.1角鋼抗拔試驗損壞過程 </p><p>　　實施角鋼插入式基礎的抗拔試驗

12、時，可了解到角鋼拔出的破壞過程。該損壞過程為①首先，混凝土基礎中橫截面產(chǎn)生初始裂縫，該由于混凝土的抗拉強度較弱，軸心抗拉強度僅為立方體抗壓強度的十七分之一到十八分之一。該由于在基礎設計軸心抗拉結構構件的過程中，并未考究混凝土的抗力。②倘若拉拔力處于某個定值時，角鋼暴露處于混凝土界面裂開，裂縫經(jīng)角鋼肢尖與肢背處擴張且向外延續(xù)。據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，許多試件一般遵循該發(fā)展規(guī)律，證明于角鋼肢尖與肢背處有應力集合的跡象。③拉拔力的持續(xù)增加，混凝土和角鋼間

13、的粘結經(jīng)外邊至深陷邊慢慢損壞，基礎頂面的裂縫由縱向延續(xù)到側表面。針對受拉誘發(fā)的基礎橫向裂縫，直接的原因為有效配筋率、角鋼的應力和鋼筋的直徑，倘若承載力的標準需求較高時，橫向裂縫較難適應耐久性需求作用，根據(jù)實際的問題考慮，可增加預應力。 </p><p>　　4.2基礎設計中的防裂縫措施 </p><p>　　輸電線路中施工質量引起的裂縫問題，較容易解決和處理，而基礎設計中的措施則需更加嚴謹

14、對待。因輸電線路鐵塔基礎設計屬于建設的基礎，裂縫控制必須從根本加強控制。一般情況下，基礎頂面裂縫屬于造成側面裂縫的起源，同時，基礎頂面裂縫誘發(fā)混凝土碳化與鋼材的銹蝕非常嚴峻。 </p><p>　　由上述的拉拔試驗的損害過程顯示，角鋼和錨桿處于受拉時，對比頂端混凝土界面會出現(xiàn)移動且有徑向裂紋，處于放射狀出現(xiàn)。倘若于拔出端的混凝土基礎頂面增加鋼筋網(wǎng)，拔出端混凝土產(chǎn)生裂開跡象時鋼筋網(wǎng)及時增加受力，鋼筋的強度相較于混凝

15、土的強度更高。更值得注意的為，所設鋼筋網(wǎng)和抗拔試驗中基礎頂面的裂縫交接，鋼筋網(wǎng)的增加能控制基礎頂面裂縫的進一步擴展，而且能延遲縱向裂縫的出現(xiàn)，該方法可提升混凝土和角鋼的延性與粘結。角鋼插入式基礎中預埋角鋼四周混凝土厚度高于地腳螺栓基礎中預埋螺栓四周的混凝土，并且有利于鋼筋網(wǎng)的建設，能夠更加有效地控制基礎裂縫，提升輸電線路鐵塔的質量和耐用度。 </p><p>　　于施工操作過程中，需密切觀察控制鋼筋網(wǎng)保護層的厚度

16、，根據(jù)具體鐵塔的大小和重量，厚度不應過大，反之將影響裂縫控制的效果作用。同時，厚度不應過小，輸電路線鐵塔基礎的氛圍較差，并且基礎混凝土的強度并不高。最佳的方法為鋼筋網(wǎng)與基礎縱筋連接。為了避免裂縫于荷載較大時進一步擴大，于第二道防線可增加基礎的箍筋。據(jù)調查資料顯示，橫向配筋率未能顯著增高混凝土和鋼骨滑移前的粘結強度，可能提升滑移后的粘結強度。基礎頂端的鋼筋網(wǎng)與基礎周圍的箍筋組合可分散混凝土壓力，此外，還可避免混凝土的變形和裂開。 <

17、/p><p><b>　　5結論 </b></p><p>　　綜上所述，通過一些參數(shù)的優(yōu)化設計，并結合實際場地的情況，設計出合理的方案進行施工。這種設計方案最終的目標是盡量減少土石方開挖量、縮短工期、使施工難度降低，保護環(huán)境并節(jié)省投資。通過經(jīng)驗的累計，技能的提高以及計算機技術的輔助，會使輸電線路的鐵塔結構設計日臻成熟，達到經(jīng)濟、安全、可靠的目的，為電力的發(fā)展提供最根本的