芻議電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、<p>　　芻議電網(wǎng)高壓輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：電網(wǎng)是國家的命脈，電網(wǎng)的相關(guān)設(shè)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(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出設(shè)計(jì)中較常見的問題并指出解決措施，有一定參考價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；高壓輸電線路；鐵塔基礎(chǔ) </p><p>　　中圖分類號：TM421

2、文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p>　　1輸電線路鐵塔相關(guān)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(zhuǎn)角塔、換位塔、終端塔和跨越塔等。這些塔具有相同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它們都是空間桁架結(jié)構(gòu)，由等邊角鋼或組合角鋼組成的桿件間用粗制螺栓進(jìn)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(zhì)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(shè)置腳釘，這樣會方便施工人員進(jìn)行攀爬作業(yè)，使施工進(jìn)行起來方便，快速。 </p><p>　　2我國目前輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)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(diǎn)不集中導(dǎo)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(shí)際的設(shè)計(jì)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(diǎn)、施工運(yùn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來說就是一件極為困難的事情，不但工作量巨大，所設(shè)計(jì)的鐵塔結(jié)構(gòu)又不能千篇一律。如何提

5、高鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的速度及質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，一直是設(shè)計(jì)人員的困擾。 </p><p>　　3輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遵循的原則 </p><p>　　作為電力供應(yīng)與輸送系統(tǒng)中起著關(guān)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(chǔ)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(jié)構(gòu)

6、設(shè)計(jì)方面更是需要高標(biāo)準(zhǔn)，這對設(shè)計(jì)人員來說就是一個相當(dāng)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如何能使設(shè)計(jì)出來的電力鐵塔更適合當(dāng)?shù)氐母鞣N要求，一直就是困擾設(shè)計(jì)人員的難題。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能保證設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品具有說服力，并且有證可循，使其具有科學(xué)性和合理性。 </p><p>　　1）在輸電線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行絕緣配置的設(shè)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(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，要遵循氣象條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用不同的輸電線路級別進(jìn)行氣象條件的重現(xiàn)期進(jìn)行衡量確定氣象條件的取值； </p><p>　　3）防雷性也是設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)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(jié)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(dǎo)地線的安全系數(shù)設(shè)計(jì)，它的選取直接影響到導(dǎo)線的運(yùn)行安全

8、情況，并且關(guān)系到荷載程度，這樣才能保證輸電線路的安全； </p><p>　　5）在設(shè)計(jì)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(yán)格的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工材料的選擇和施工。 </p><p>　　4輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 </p><p>　　輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個高壓輸電線路工程建設(shè)的核心部分之一，設(shè)計(jì)中所

9、涉及的技術(shù)項(xiàng)目也相對較多，下面進(jìn)行技術(shù)項(xiàng)目的簡要分析。 </p><p>　　1）在檔距的選取方面應(yīng)合理，通過計(jì)算和優(yōu)化一些指標(biāo)來取用合理的檔距。根據(jù)桿距、桿塔距之間的檔距的計(jì)算，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和排位等指標(biāo)，憑借著外業(yè)定位經(jīng)驗(yàn)，能合理確定桿塔的水平、垂直檔距，使指標(biāo)達(dá)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(zhì)、生產(chǎn)情

10、況以及規(guī)格進(jìn)行選擇，這樣才能對穩(wěn)定性有所保障； </p><p>　　3）在進(jìn)行設(shè)計(jì)中，應(yīng)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(yīng)采用分段進(jìn)行，避免浪費(fèi)；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(guān)的，斜材與水平面的夾角是充分發(fā)揮斜材承載能力的關(guān)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(zhǔn)線相交于一點(diǎn)，達(dá)到減少偏心的目的。 </p>&

11、lt;p>　　4）塔身坡度的設(shè)計(jì)優(yōu)化，這個因素對塔身主材、斜材的規(guī)格和基礎(chǔ)作用力的大小有直接影響。選擇合理的角度會使塔材應(yīng)力分布均勻，所以在通過測算方法，計(jì)算出一個在保證鐵塔強(qiáng)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(chǔ)設(shè)計(jì)措施 </p><p>　　4.1角鋼抗拔試驗(yàn)損壞過程 </p><p>　　實(shí)施角鋼插入式基礎(chǔ)的抗拔試驗(yàn)

12、時(shí)，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(chǔ)中橫截面產(chǎn)生初始裂縫，該由于混凝土的抗拉強(qiáng)度較弱，軸心抗拉強(qiáng)度僅為立方體抗壓強(qiáng)度的十七分之一到十八分之一。該由于在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軸心抗拉結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shí)，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(kuò)張且向外延續(xù)。據(jù)調(diào)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(yīng)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(jié)經(jīng)外邊至深陷邊慢慢損壞，基礎(chǔ)頂面的裂縫由縱向延續(xù)到側(cè)表面。針對受拉誘發(fā)的基礎(chǔ)橫向裂縫，直接的原因?yàn)橛行浣盥省⒔卿摰膽?yīng)力和鋼筋的直徑，倘若承載力的標(biāo)準(zhǔn)需求較高時(shí)，橫向裂縫較難適應(yīng)耐久性需求作用，根據(jù)實(shí)際的問題考慮，可增加預(yù)應(yīng)力。 </p><p>　　4.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的防裂縫措施 </p><p>　　輸電線路中施工質(zhì)量引起的裂縫問題，較容易解決和處理，而基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的措施則需更加嚴(yán)謹(jǐn)

14、對待。因輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)屬于建設(shè)的基礎(chǔ)，裂縫控制必須從根本加強(qiáng)控制。一般情況下，基礎(chǔ)頂面裂縫屬于造成側(cè)面裂縫的起源，同時(shí)，基礎(chǔ)頂面裂縫誘發(fā)混凝土碳化與鋼材的銹蝕非常嚴(yán)峻。 </p><p>　　由上述的拉拔試驗(yàn)的損害過程顯示，角鋼和錨桿處于受拉時(shí)，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(chǔ)頂面增加鋼筋網(wǎng)，拔出端混凝土產(chǎn)生裂開跡象時(shí)鋼筋網(wǎng)及時(shí)增加受力，鋼筋的強(qiáng)度相較于混凝

15、土的強(qiáng)度更高。更值得注意的為，所設(shè)鋼筋網(wǎng)和抗拔試驗(yàn)中基礎(chǔ)頂面的裂縫交接，鋼筋網(wǎng)的增加能控制基礎(chǔ)頂面裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)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(jié)。角鋼插入式基礎(chǔ)中預(yù)埋角鋼四周混凝土厚度高于地腳螺栓基礎(chǔ)中預(yù)埋螺栓四周的混凝土，并且有利于鋼筋網(wǎng)的建設(shè)，能夠更加有效地控制基礎(chǔ)裂縫，提升輸電線路鐵塔的質(zhì)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(hù)層的厚度

16、，根據(jù)具體鐵塔的大小和重量，厚度不應(yīng)過大，反之將影響裂縫控制的效果作用。同時(shí)，厚度不應(yīng)過小，輸電路線鐵塔基礎(chǔ)的氛圍較差，并且基礎(chǔ)混凝土的強(qiáng)度并不高。最佳的方法為鋼筋網(wǎng)與基礎(chǔ)縱筋連接。為了避免裂縫于荷載較大時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大，于第二道防線可增加基礎(chǔ)的箍筋。據(jù)調(diào)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(jié)強(qiáng)度，可能提升滑移后的粘結(jié)強(qiáng)度?；A(chǔ)頂端的鋼筋網(wǎng)與基礎(chǔ)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(jié)論 </b></p><p>　　綜上所述，通過一些參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際場地的情況，設(shè)計(jì)出合理的方案進(jìn)行施工。這種設(shè)計(jì)方案最終的目標(biāo)是盡量減少土石方開挖量、縮短工期、使施工難度降低，保護(hù)環(huán)境并節(jié)省投資。通過經(jīng)驗(yàn)的累計(jì)，技能的提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助，會使輸電線路的鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日臻成熟，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的目的，為電力的發(fā)展提供最根本的