输电线路铁塔结构设计分析

摘要：本文通过查阅大量文献及工作经验总结，探讨了输电线路铁塔结构原理和选型基本原则，总结了输电线路铁塔结构优化设计分析，希望对输电线路铁塔结构设计研究有所帮助。

关键词：输电线路；铁塔结构；设计 1 输电线路铁塔结构原理和选型基本原则

输电线路铁塔又叫电力铁塔，按照一般形状来分可以分为：酒杯型、上字型、干字型、桶型和猫头型五种。按照用途来划分的话就是：耐张塔、转角塔、换位塔等，结构特点均属于空间桁架结构。使用材料一般为Q235和Q345两种，杆件由单根等边角钢或者组合角钢组成。杆件之间是靠着螺栓受剪力而连接的，而整个塔就是由角钢、连接钢板和螺栓组成的。对于个别的部件如塔角等就是由几块钢板焊接成一个组合件的，不同的铁塔型式在造价、施工等方面的要求也是不同的，铁塔工程建造的费用大概是整个工程的百分之三十或者百分之四十。对于新建工程如果投资允许的话可以选用一到两种直线水泥杆，跨越、耐张和转角尽量使用角铁塔，这样的话材料就简单清晰、方便施工使线路安全水平得到提高。对于沿规划路建设的路线要采用占地少的铁塔，但是对大的转角塔由于结构上的原因很容易造成铁塔杆顶挠度变形，所以施工费用也会比角铁塔的费用贵一倍。直线塔就采用铁塔，而转角塔就用角铁塔方案会更加合理，这样就可以满足环境、投资和安全的一些要求。在我国的线路整改里面，老线路一直是热门话题，我国的电路的设计以及运转的情况一般情况都开始于上个世纪九十年代，很难满足如今的需求，但又不能进行一次性的整改，一般的情况下我们会采取维修部分整改的模式，像是在比较高的铁塔支架增设减轻压力的设施等等，这样大大的减少了事故的发生，与此同时做到了线路的更改在不知不觉中进行，不会影响正常的工作的运转。

输电线路铁塔作为输电线路中重要的组成部分，其耗费量在整个线路工程中比重是很大的。工期大概占整体工期的一半，运输量占整个工程的百分之六十。费用占整体费用的百分之三十五，由此可见输电线路铁塔结构设计的选型和施工优劣直接影响着线路工程的建设。当前基础型式只能采取浅埋式是因为地质的特殊性和埋深具有一定的局限性的因素，所以通过加大基础地板尺寸以及增加基础自重来满足上拔稳定是一个安全经济的做法之一。直线塔在埋的时候保持在2米左右，但是承力塔在埋时候深度应该控制在3～4米，从而可以减少地下水对施工产生的影响，一般情况下，由于每项工程的具体的情况其基塔的设计也会不同，主要的原因是受力情况不同。针对于特有的地质情况进行针对性的设计，从质量与经济双重入手，不断的解决遇到的问题。在我们进行架线要进行以下几点的考虑：第一，地质情况，水文，这些在我们进行架线是要考虑，是否会出现坍塌、泥石流等自然灾害，以及怎么去防治；第二，对于深林等作物的考虑，我们是知道的在架线的过程可能会穿越森林等情况，以及一些基础设施怎么进行建设都是我们进行考虑的，只有这些都布置的很好的情况，我们的工作才会被高效率的完成；第三，经济条件的考虑，一定设计的过程把经济方面进行综合考虑；第四，质量方面的考虑，一切的工作就是为了有优质产品，所以不容忽视。把这几方面进行综合的比较，遇到了问题具体的分析，一定会取得很好地效果，对工程的设计与施工非常的有意义。

2 输电线路铁塔结构优化设计分析

2.1拉线V型塔优化设计

这种塔杆在实际的使用中能够体现出结构上的优势，因为其结构的布置相对比较合理立柱主要是承受相应的压力，而拉线主要是承担对应的拉力。在钢绞线的选择上也能够体现抽非常好的力学特征，当然这和材料本身的特性也有着一定的影，这种塔杆形式的刚度和强度都非常的大，同时结构本身也非常的稳定，考虑到塔杆经常在室外作业，所以这种塔杆在设计的时候着重加强了其抗风的能力，在生产的过程中还不需要很多的钢材，所以就降低了对钢铁能源的消耗。但是需要注意的是其立柱是一种比较细长的杆件，所以其在运行的过程中会产生二阶效应，需要很大的空间来支持，所以其在使用的过程中也会阻碍农业的生产，同时其赔偿的费用也非常高，这种塔杆设计形式在我国的一些地势相对比较平坦，而且也没有大量农田分布的地区比较适用，拉线V型塔塔头主要有线支架和导线横担两部分，这两部分就转矩了整个结构40%的重量，地线支架只占了4%，所以在进行优化设计的过程中主要是以导线横杆作为最主要的优化部分，横单杆件内力最为重要的影响因素就是横担本身的杆件结构形式，所以在优化的过程中一定要在中横担的立面高度和主材节间的选择等因素上行考量。当然，在设计的过程中也可以将这些影响因素当成是设计的变量，按照设计的要求对其进行适当的优化，从而实现优化前的既定目标。 2.2 ZB1-MV酒杯型塔优化设计

目前，国内500kV超高压输电线路单回路自立式直线铁塔一般选用酒杯型和猫头型铁塔较多，三相导线均采用悬垂串挂线。在相同设计条件下，猫头型铁塔比酒杯型铁塔的塔头尺寸和线路走廊宽度较小，线路走廊赔偿费用低，可减少线路电晕损失和电能损失；但因整体高度较高，耐雷性能差，铁塔基础作用力大，单基耗钢量高；酒杯型铁塔导线呈水平排列，与猫头型铁塔相比，可减小铁塔整体高度，铁塔整体刚度大、挠度变形小，单基耗钢量低；但线间水平距离宽。自立式铁塔的优化，过去一般着重于塔身结构。但标准呼称高下的自立式铁塔，塔头重量占整塔重量的40%～50%。塔头结构优化不可忽视。众所周知，悬垂绝缘子串摇摆角是控制酒杯型塔头尺寸的主要因素。边导线横担比采用悬垂串的横担还长，对塔本身而言，综合效果并不显著；而中相采用V型串，两边相仍为悬垂串，俗称M型布置，只增加一串绝缘子，为此，将其立面设计成对称三角形拱形结构，跨矢比在1/4～1/5之间，与普通钢屋架相同，刚度较大；起拱后，虽将增加拱脚推力，但由于V型串挂点与拱脚共点，两串拉力产生的水平力始终指向横担中心，可抵消部分拱脚推力。 2.3铁塔与基础同时优化设计

这种设计方式主要以铁塔建设中使用的钢材数量最小为基本的目标，所以在设计的过程中一定要先计算出塔身最好的坡度，这样可以有效的提高铁塔的经济性，在对其进行优化设计的过程中一定要将其和基础的设计有机的结合，一般来说将塔件的倾斜程度控制在主材开合脚允许的范围内，不然不仅会影响塔杆的稳定性，同时还会严重影响到钢材的使用量。 3.结语

合理布置塔身斜材形式及横隔面的间隔。优化铁塔塔身的坡度，在塔重相差不大的前提下，尽量取小坡度，以减小征地范围，有利于环境保护，使铁塔能够安全、经济、可靠，实现“资源节约型，环境友好型”。 参考文献：

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