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【摘 要】近年来，随着我们电网建设的不断加强，输电线路杆塔得到了前所未有的发展，在电网建设中，杆塔作为架空高压输电线路的重要组成部分，其设计质量的好坏直接影响线路的经济性和可靠性。为全面提升输电线路安全运行水平和杆塔结构稳定性，进一步开展线路杆塔结构的创新研究势在必行。
【关键词】输电线路；杆塔结构；设计
1 输电线路杆塔的概述
输电线路杆塔是在架空输电线路中用来支撑输电线路的支撑物。输电线路杆塔多由钢材或钢筋混凝土制成，是架空输电线路的主要支撑结构。输电线路杆塔按使用材料分为角钢塔、钢管杆、钢管塔和钢筋混凝土杆。其中高压输电线路杆塔中最常见的是角钢塔，其优点是坚固、可靠，使用周期长；缺点是钢材消耗大、造价高、施工工艺较复杂。本文仅介绍角钢塔结构设计中的一些体会，仅供参考。
2 输电线路杆塔的设计
2.1 输电线路杆塔结构设计的计算方法
计算方法是提高和体现铁塔设计水平的重要条件。从过去手算惯用的假定杆塔结构型式为静定的平面桁架分析方法，到现在多用的《多接腿铁塔满应力设计、验算程序》软件计算，就可以直接用空间迭代计算方法按照空间超静定桁架进行计算了，这个软件计算的主要特点是：
（1）可快速建立建模，根据实际建立有效的力学模型；
（2）可自动判断和设置受力杆件的计算参数。如：杆件计算长度，计算长细比，稳定系数等；
（3）满应力计算，可以验算得出每个工况的杆件内力，也可自动迭代优化选材。
（4）即可以计算单基塔，也可以是多接腿塔型，以及长短腿，由程序自动更换接腿，不同的接腿与本体结合到一起就构成了新塔。
（5）根据设计条件自动计算各种工况下的集中荷载。
（6）可进行纯补助才的选材计算或验算。
2.2 杆塔结构杆件的布置
在铁塔开始设计之前，结构人员必须与电气人员密切配合，领会电气人员的意图和目的，在满足电气要求的前提下，杆件布置力求做到主材传力清晰，构造力求简单，杆件准线尽可能交于一点，减少偏心。平面内同一节点处的两主材夹角要满足17?以上，以避免整体失去稳定。受压主材的长细比应尽量控制在50-70之间。对于酒杯型、猫头型铁塔的上、下曲臂的内侧主材，根据有关资料和试验，应尽量使用双组合主材，减少连接过程中引起的偏心力，受力较大的杆件选用双角钢后，螺栓由单剪变为双剪，减少了螺栓的数量，同时也减少了节点板的尺寸，同样对塔身而言，塔身的风荷载也相应减小。故合理的布置斜材，辅助材，使每根杆件物尽其用，充分发挥每根杆件的作用，使各个杆件能够最终达到或者靠近满应力。
2.3 杆塔结构隔面的设置
我们在讨论结构的稳定时，需要将铁塔的整体稳定和单个构件的稳定区别开来分别考虑。由于铁塔塔身是由四片平面桁架组合而成的四边形空间结构。在外力作用下，我们很容易想象得到：四边形空间结构不容易保持稳定状态，例如，它容易在扭矩作用下有从正四边形变成平行四边形的倾向，所以这种空间结构在某些情况下是不稳定的。
结构状态，铁塔隔面的设置就能有效地起到这样的作用，同时，隔面的设置也是为了传力的需要。这里所说的隔面，就是在垂直于塔身轴线的水平方向的某些部位设置平面桁架，它与塔身本体共同构成了一个形态稳定的铁塔整体。
在铁塔塔身变坡变化的断面处，直接受扭力的横担、地线支架的端部的断面处；塔顶、塔腿顶部断面处应设置横隔面。塔身坡度不变段内，横隔面的设置间距，一般不大于平均宽度的5倍，也不大于4个主材分段。隔面必须是一个几何不变的体系，可由刚性或柔性杆件组成。为了使铁塔在工作中保持正常、稳定的状态，必须使铁塔塔身始终保持为一个稳定的空间
2.4 输电线路杆塔塔身变坡的选择
铁塔的外形及其结构的布置会受到多个因素的影响，需要有多个方案进行比较，并结合工作经验尽量找到主因后再确定塔的各部位的尺寸。故塔身主材的坡度很重要，铁塔塔身主材的坡度一般控制在1/6～1/10范围内，铁塔的高度较高时，塔身的坡度可以沿身部按分段进行改变（也就是不仅仅是一种坡度），下段塔身坡度应比上段的坡度缓一些，塔腿段的坡度最缓，这样有利于整个铁塔的稳定、使基础的受力也有所减小。但是，一般铁塔的坡度不宜多于3种，变坡过多会使坡度衔接处的构造复杂，增加加工厂的制作难度。
2.5 输电线路杆塔主材布置及节间优化
为了使节间主材应力得到充分利用，节省节点板材料。主材节间与斜材布置相协调。各主材节间可布置成不等距，斜材与主材交点在塔身正、侧面错开。主材与主材接头宜采用对接内外包钢，以避免偏心受力，并保证主材等强，如需采用外包钢，外包钢的肢宽及厚度比主材自身应加大一级。注意调整输电线路杆塔主材的计算长度，输电线路杆塔的构件长度、构件的承载力都与主材有关。当强度控制着输电线路杆塔的构件规格的时候，杆塔的构件应选取的规格要与其所承担的内力和构件的计算长度相关。当输电线路杆塔的构件所承担的内力保持不变的时候，输电线路杆塔的构件的长度越长，规格就越大。因此节间的优化对于控制主材的计算长度尤为重要。
3 杆塔设计的相关问题介绍
3.1 导线横担下平面斜材布置
横担是杆塔结构中重要的组成部分，它的作用是用来安装绝缘子及金具，以支承导线、避雷线，并使之按规定保持一定的安全距离。导线横担下平面斜材常见的布置形式为交叉斜材（双斜材）式，且交叉斜材布置到导线横担根部时，大多连接到导线横担的主材上。在纵向荷载作用下，其连接部位的主材或节点板极易变形。为此，常见设计者在这一部位节点上，增设了1根短角钢，以增强这一部位抵抗纵向荷载的能力。虽然这一办法能解决问题，也没有因此引发事故。为使设计尽可能合理，满足杆系传力的要求，只需设计者将横担下平面交叉斜材杆系布置到导线横担根部时，与塔身横隔面侧面横材的中点相连接，使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去，就可解决主材和节点板弯曲变形问题。
3.2 杆塔强度问题
影响杆塔强度的因素主要有制选杆塔所用的材料、杆塔的受力形式及杆塔的结构形式。铁塔常用的材料有角钢、钢管、钢板。此外，有少量构（部）件由于特殊的受力方式或因为用于附属设施中而需要采用园钢、槽钢、工字钢等。另外，铁塔构件之间的连接还大量地使用了不同强度等级的螺栓。
4 结语
电网安全无小事。输电线路杆塔作为整个电网线路的支点，其重要性不言而喻。随着自然环境的不断变化，给我国电力系统输电设备安全问题带来了前所未有的冲击，在实际工程中各种各样新问题也不断显现，在未来的工作中，如何因时制宜、因地制宜的解决存在的问题，不断提高线路杆塔结构的科学性、稳定性、可靠性，在最大程度上保障电力安全，同时兼顾经济性和视觉美观将是我们研究的重点。
参考文献：
[1]傅春蘅.高压输电线路铁塔结构设计几点分析[J].电力建设，2003（1）.
[2]陈勇，万启发.关于我国特高压导线和杆塔结构的探讨[J].高电压技术，2004（30）.
[3]房向日，肖志军，李海彦.输电线路铁塔优化设计介绍.广东电力，1997（5）.
[4]陈祥和，刘在国，肖骑.输电线路杆塔及基础设计.中国电力出版社.
【关键词】输电线路；杆塔结构；设计
1 输电线路杆塔的概述
输电线路杆塔是在架空输电线路中用来支撑输电线路的支撑物。输电线路杆塔多由钢材或钢筋混凝土制成，是架空输电线路的主要支撑结构。输电线路杆塔按使用材料分为角钢塔、钢管杆、钢管塔和钢筋混凝土杆。其中高压输电线路杆塔中最常见的是角钢塔，其优点是坚固、可靠，使用周期长；缺点是钢材消耗大、造价高、施工工艺较复杂。本文仅介绍角钢塔结构设计中的一些体会，仅供参考。
2 输电线路杆塔的设计
2.1 输电线路杆塔结构设计的计算方法
计算方法是提高和体现铁塔设计水平的重要条件。从过去手算惯用的假定杆塔结构型式为静定的平面桁架分析方法，到现在多用的《多接腿铁塔满应力设计、验算程序》软件计算，就可以直接用空间迭代计算方法按照空间超静定桁架进行计算了，这个软件计算的主要特点是：
（1）可快速建立建模，根据实际建立有效的力学模型；
（2）可自动判断和设置受力杆件的计算参数。如：杆件计算长度，计算长细比，稳定系数等；
（3）满应力计算，可以验算得出每个工况的杆件内力，也可自动迭代优化选材。
（4）即可以计算单基塔，也可以是多接腿塔型，以及长短腿，由程序自动更换接腿，不同的接腿与本体结合到一起就构成了新塔。
（5）根据设计条件自动计算各种工况下的集中荷载。
（6）可进行纯补助才的选材计算或验算。
2.2 杆塔结构杆件的布置
在铁塔开始设计之前，结构人员必须与电气人员密切配合，领会电气人员的意图和目的，在满足电气要求的前提下，杆件布置力求做到主材传力清晰，构造力求简单，杆件准线尽可能交于一点，减少偏心。平面内同一节点处的两主材夹角要满足17?以上，以避免整体失去稳定。受压主材的长细比应尽量控制在50-70之间。对于酒杯型、猫头型铁塔的上、下曲臂的内侧主材，根据有关资料和试验，应尽量使用双组合主材，减少连接过程中引起的偏心力，受力较大的杆件选用双角钢后，螺栓由单剪变为双剪，减少了螺栓的数量，同时也减少了节点板的尺寸，同样对塔身而言，塔身的风荷载也相应减小。故合理的布置斜材，辅助材，使每根杆件物尽其用，充分发挥每根杆件的作用，使各个杆件能够最终达到或者靠近满应力。
2.3 杆塔结构隔面的设置
我们在讨论结构的稳定时，需要将铁塔的整体稳定和单个构件的稳定区别开来分别考虑。由于铁塔塔身是由四片平面桁架组合而成的四边形空间结构。在外力作用下，我们很容易想象得到：四边形空间结构不容易保持稳定状态，例如，它容易在扭矩作用下有从正四边形变成平行四边形的倾向，所以这种空间结构在某些情况下是不稳定的。
结构状态，铁塔隔面的设置就能有效地起到这样的作用，同时，隔面的设置也是为了传力的需要。这里所说的隔面，就是在垂直于塔身轴线的水平方向的某些部位设置平面桁架，它与塔身本体共同构成了一个形态稳定的铁塔整体。
在铁塔塔身变坡变化的断面处，直接受扭力的横担、地线支架的端部的断面处；塔顶、塔腿顶部断面处应设置横隔面。塔身坡度不变段内，横隔面的设置间距，一般不大于平均宽度的5倍，也不大于4个主材分段。隔面必须是一个几何不变的体系，可由刚性或柔性杆件组成。为了使铁塔在工作中保持正常、稳定的状态，必须使铁塔塔身始终保持为一个稳定的空间
2.4 输电线路杆塔塔身变坡的选择
铁塔的外形及其结构的布置会受到多个因素的影响，需要有多个方案进行比较，并结合工作经验尽量找到主因后再确定塔的各部位的尺寸。故塔身主材的坡度很重要，铁塔塔身主材的坡度一般控制在1/6～1/10范围内，铁塔的高度较高时，塔身的坡度可以沿身部按分段进行改变（也就是不仅仅是一种坡度），下段塔身坡度应比上段的坡度缓一些，塔腿段的坡度最缓，这样有利于整个铁塔的稳定、使基础的受力也有所减小。但是，一般铁塔的坡度不宜多于3种，变坡过多会使坡度衔接处的构造复杂，增加加工厂的制作难度。
2.5 输电线路杆塔主材布置及节间优化
为了使节间主材应力得到充分利用，节省节点板材料。主材节间与斜材布置相协调。各主材节间可布置成不等距，斜材与主材交点在塔身正、侧面错开。主材与主材接头宜采用对接内外包钢，以避免偏心受力，并保证主材等强，如需采用外包钢，外包钢的肢宽及厚度比主材自身应加大一级。注意调整输电线路杆塔主材的计算长度，输电线路杆塔的构件长度、构件的承载力都与主材有关。当强度控制着输电线路杆塔的构件规格的时候，杆塔的构件应选取的规格要与其所承担的内力和构件的计算长度相关。当输电线路杆塔的构件所承担的内力保持不变的时候，输电线路杆塔的构件的长度越长，规格就越大。因此节间的优化对于控制主材的计算长度尤为重要。
3 杆塔设计的相关问题介绍
3.1 导线横担下平面斜材布置
横担是杆塔结构中重要的组成部分，它的作用是用来安装绝缘子及金具，以支承导线、避雷线，并使之按规定保持一定的安全距离。导线横担下平面斜材常见的布置形式为交叉斜材（双斜材）式，且交叉斜材布置到导线横担根部时，大多连接到导线横担的主材上。在纵向荷载作用下，其连接部位的主材或节点板极易变形。为此，常见设计者在这一部位节点上，增设了1根短角钢，以增强这一部位抵抗纵向荷载的能力。虽然这一办法能解决问题，也没有因此引发事故。为使设计尽可能合理，满足杆系传力的要求，只需设计者将横担下平面交叉斜材杆系布置到导线横担根部时，与塔身横隔面侧面横材的中点相连接，使导线纵向荷载通过塔身横隔材直接传递到塔身上去，就可解决主材和节点板弯曲变形问题。
3.2 杆塔强度问题
影响杆塔强度的因素主要有制选杆塔所用的材料、杆塔的受力形式及杆塔的结构形式。铁塔常用的材料有角钢、钢管、钢板。此外，有少量构（部）件由于特殊的受力方式或因为用于附属设施中而需要采用园钢、槽钢、工字钢等。另外，铁塔构件之间的连接还大量地使用了不同强度等级的螺栓。
4 结语
电网安全无小事。输电线路杆塔作为整个电网线路的支点，其重要性不言而喻。随着自然环境的不断变化，给我国电力系统输电设备安全问题带来了前所未有的冲击，在实际工程中各种各样新问题也不断显现，在未来的工作中，如何因时制宜、因地制宜的解决存在的问题，不断提高线路杆塔结构的科学性、稳定性、可靠性，在最大程度上保障电力安全，同时兼顾经济性和视觉美观将是我们研究的重点。
参考文献：
[1]傅春蘅.高压输电线路铁塔结构设计几点分析[J].电力建设，2003（1）.
[2]陈勇，万启发.关于我国特高压导线和杆塔结构的探讨[J].高电压技术，2004（30）.
[3]房向日，肖志军，李海彦.输电线路铁塔优化设计介绍.广东电力，1997（5）.
[4]陈祥和，刘在国，肖骑.输电线路杆塔及基础设计.中国电力出版社.