1、刍议电网高压输电线路铁塔基础设计摘要：电网是国家的命脉，电网的相关设施都有较高的稳定性要求，在高压输电线路中经常用到的铁塔也不列外，本文对铁塔的基础设计进行分析，提出设计中较常见的问题并指出解决措施，有一定参考价值。 关键词：电网；高压输电线路；铁塔基础 中图分类号：TM421 文献标识码：A 1 输电线路铁塔相关知识 电力铁塔根据不同的分类方式可以分为很多种类型，如果按形状划分的话，可以将其分为酒杯塔、上字塔、猫头塔、拉线塔、羊角塔、门型塔等；如果按用途划分，可以分为耐张塔、直线塔、转角塔、换位塔、终端塔和跨越塔等。这些塔具有相同的结构特点，它们都是空间桁架结构，由等边角钢或组合角钢组成的杆
2、件间用粗制螺栓进行连接，主要靠的是螺栓的受剪力支持。简单来说角钢、连接钢板和螺栓组成了整个塔，在塔脚处则采用了防腐的热度锌材质的组合件。在施工过程中，对于高度在 60m 以下的铁塔，则可以在铁塔的其中一根主材上设置脚钉，这样会方便施工人员进行攀爬作业，使施工进行起来方便，快速。 2 我国目前输电线路铁塔结构设计的现状 在我国，利用架空输电线路来传输电能已经有百余年的历史，就是利用这种架空来进行电能的输送和分配，这是最基本的方式。但随着国民经济的迅速增长以及对电能的需求不断增加，容量不断加大，电源的地点不集中导致输电距离不断加长，电力铁塔逐渐脱颖而出，成为输电线路的首选。但在实际的设计中，一条完
3、整的输电线路，塔型会随着线路电压等级、气候条件、沿线地形特点、施工运行条件等各种因素的变化而不同，数量从十几种到几十种不等，这对于结构设计人员来说就是一件极为困难的事情，不但工作量巨大，所设计的铁塔结构又不能千篇一律。如何提高铁塔结构设计的速度及质量，提高劳动生产率，一直是设计人员的困扰。 3 输电线路铁塔结构设计中遵循的原则 作为电力供应与输送系统中起着关键作用的输电线路铁塔，分布在各个电力系统的干线与分支线路中，起着不可估量的桥梁作用。为了保障电力输送系统的安全与稳定，输电线路铁塔是这种安全与保障的基础和前提。因此，在电力输送系统中扮演着重要角色的电力铁塔，在结构设计方面更是需要高标准，这
4、对设计人员来说就是一个相当严峻的考验，如何能使设计出来的电力铁塔更适合当地的各种要求，一直就是困扰设计人员的难题。在设计过程中，设计人员应遵循一定的设计原则进行设计，这样才能保证设计出来的产品具有说服力，并且有证可循，使其具有科学性和合理性。 1）在输电线路结构设计中，要进行绝缘配置的设置，这是保证输电线路安全可靠的必备措施； 2）在进行设计过程中，要遵循气象条件进行设计，采用不同的输电线路级别进行气象条件的重现期进行衡量确定气象条件的取值； 3）防雷性也是设计中需要重点考虑和规划的一个重要原则，根据输电线路遭受雷击的公式可以得出一个结论，那就是随着地线平均高度的增加，输电线路被雷击中的次数也
5、逐渐增多； 4）导地线的安全系数设计，它的选取直接影响到导线的运行安全情况，并且关系到荷载程度，这样才能保证输电线路的安全； 5）在设计中，施工材料，安装工序，施工手段也同样影响着电力铁塔的安全状况，在保证安全可靠的前提下，要按严格的设计要求进行施工材料的选择和施工。 4 输电线路铁塔结构优化设计分析 输电线路铁塔结构设计是整个高压输电线路工程建设的核心部分之一，设计中所涉及的技术项目也相对较多，下面进行技术项目的简要分析。 1）在档距的选取方面应合理，通过计算和优化一些指标来取用合理的档距。根据杆距、杆塔距之间的档距的计算，并综合考虑经济指标和排位等指标，凭借着外业定位经验，能合理确定杆塔的
6、水平、垂直档距，使指标达到最优； 2）角钢是组成电力铁塔的主要材料，所以要充分考虑角钢的截面特性，并综合角钢的材质、生产情况以及规格进行选择，这样才能对稳定性有所保障； 3）在进行设计中，应该选择合理的布材，塔身主材一般都是长度大，接头少，在各段的受力情况也不尽相同，所以应采用分段进行，避免浪费；塔身的斜材部分与主材的分割长度及辅助材料是密切相关的，斜材与水平面的夹角是充分发挥斜材承载能力的关键。主材与斜材相互配合，力求布材简单，承载力明确，各杆件准线相交于一点，达到减少偏心的目的。 4）塔身坡度的设计优化，这个因素对塔身主材、斜材的规格和基础作用力的大小有直接影响。选择合理的角度会使塔材应力
7、分布均匀，所以在通过测算方法，计算出一个在保证铁塔强度和刚度的条件下，选出最优的坡度。 4 输电线路铁塔基础设计措施 4.1 角钢抗拔试验损坏过程 实施角钢插入式基础的抗拔试验时，可了解到角钢拔出的破坏过程。该损坏过程为首先，混凝土基础中横截面产生初始裂缝，该由于混凝土的抗拉强度较弱，轴心抗拉强度仅为立方体抗压强度的十七分之一到十八分之一。该由于在基础设计轴心抗拉结构构件的过程中，并未考究混凝土的抗力。倘若拉拔力处于某个定值时，角钢暴露处于混凝土界面裂开，裂缝经角钢肢尖与肢背处扩张且向外延续。据调查发现，许多试件一般遵循该发展规律，证明于角钢肢尖与肢背处有应力集合的迹象。拉拔力的持续增加，混凝
8、土和角钢间的粘结经外边至深陷边慢慢损坏，基础顶面的裂缝由纵向延续到侧表面。针对受拉诱发的基础横向裂缝，直接的原因为有效配筋率、角钢的应力和钢筋的直径，倘若承载力的标准需求较高时，横向裂缝较难适应耐久性需求作用，根据实际的问题考虑，可增加预应力。 4.2 基础设计中的防裂缝措施 输电线路中施工质量引起的裂缝问题，较容易解决和处理，而基础设计中的措施则需更加严谨对待。因输电线路铁塔基础设计属于建设的基础，裂缝控制必须从根本加强控制。一般情况下，基础顶面裂缝属于造成侧面裂缝的起源，同时，基础顶面裂缝诱发混凝土碳化与钢材的锈蚀非常严峻。 由上述的拉拔试验的损害过程显示，角钢和锚杆处于受拉时，对比顶端混
9、凝土界面会出现移动且有径向裂纹，处于放射状出现。倘若于拔出端的混凝土基础顶面增加钢筋网，拔出端混凝土产生裂开迹象时钢筋网及时增加受力，钢筋的强度相较于混凝土的强度更高。更值得注意的为，所设钢筋网和抗拔试验中基础顶面的裂缝交接，钢筋网的增加能控制基础顶面裂缝的进一步扩展，而且能延迟纵向裂缝的出现，该方法可提升混凝土和角钢的延性与粘结。角钢插入式基础中预埋角钢四周混凝土厚度高于地脚螺栓基础中预埋螺栓四周的混凝土，并且有利于钢筋网的建设，能够更加有效地控制基础裂缝，提升输电线路铁塔的质量和耐用度。 于施工操作过程中，需密切观察控制钢筋网保护层的厚度，根据具体铁塔的大小和重量，厚度不应过大，反之将影响
10、裂缝控制的效果作用。同时，厚度不应过小，输电路线铁塔基础的氛围较差，并且基础混凝土的强度并不高。最佳的方法为钢筋网与基础纵筋连接。为了避免裂缝于荷载较大时进一步扩大，于第二道防线可增加基础的箍筋。据调查资料显示，横向配筋率未能显著增高混凝土和钢骨滑移前的粘结强度，可能提升滑移后的粘结强度。基础顶端的钢筋网与基础周围的箍筋组合可分散混凝土压力，此外，还可避免混凝土的变形和裂开。 5 结论 综上所述，通过一些参数的优化设计，并结合实际场地的情况，设计出合理的方案进行施工。这种设计方案最终的目标是尽量减少土石方开挖量、缩短工期、使施工难度降低，保护环境并节省投资。通过经验的累计，技能的提高以及计算机技术的辅助，会使输电线路的铁塔结构设计日臻成熟，达到经济、安全、可靠的目的，为电力的发展提供最根本的保障。 参考文献 1李碧荷.220kV 架空供电输电线路的勘测与铁塔定位设计J.海峡科学，2009(7)：42-44 2罗希.高压输电线路设计与施工技术探析J.中国集体经济，2011(22).
