高压输电线路铁塔结构设计几点分析

高压输电线路铁塔结构设计几点分析

肇鸿儒

（东北电力设计院130021）

摘要：随着我国经济状况的飞速发展，社会经济正处于一个全面、稳定、迅猛的发展状态。而电力行业作为经济的支柱行业，它的发展对于经济的发展有着至关重要的作用。在电力行业中，如何合理的设计高压输电线路铁塔的结构是十分关键的环节。如何设计既可以最大限度的发挥出铁塔的作用，又可以节省材料、降低成本，这是设计中的重点问题。本文就高压输电线路铁塔结构设计的要点进行分析。

关键词：高压输电线路；铁塔；结构设计

电力行业的发展关系到国民经济的发展，加强对高压输电线路铁塔的设计对高压输电线路的建设具有重要的现实意义。高压线路铁塔的设计关乎城市、农村的配电系统，对工业、农业的影响更是巨大的。在高压输电线路铁塔的设计中有几点需要进行优化的。。本文首先对高压输电线路铁塔的设计提出需要优化的环节，最后提出了几点改进的具体措施。

1高压输电线路铁塔结构设计需优化的事项

在高压输电线路铁塔的设计中，要求铁塔不但在外力条件下具有足够的刚度和强度，还需要尽可能的减少成本，节约资金，这就是铁塔设计中需要优化的原因所在。

1.1铁塔本身坡度的优化

铁塔本身的坡度直接影响到铁塔的重量，并且其主材料的规格与斜材料的长度对铁塔的重量也有着一定的影响。经过适当的计算和规划，可以得到相对合理的铁搭塔身的坡度，这样有助于主材料的受力充分且均匀，可以保证铁塔的刚度，也就是满足应力条件。

1.1铁塔本身材料布局的优化

斜材料的受力特性需要得到充分的发挥，但是其前提是必须要满足斜材料与水平面夹角的准则。这样可与优化铁塔塔身的节间，使得主材料的长度都满足最佳长度，减少铁塔节间内的填充材料。最终，使得铁塔的单位重量降低，各项指标有所减小。

1.3铁塔塔身墙面的优化

为了平衡塔身主材料传递的扭矩，需要在塔身的变坡端设置隔面，这样还可以使塔身结构的刚度得到一定的保障。隔面的布置有一定的要求，在塔身坡段稳定的情况下，其间距需要小于宽度的五倍，并且其必须是一个几何保持不变的构架。

1.4铁塔塔头尺寸的优化

铁塔塔头的尺寸经过间隙圆的规划可以有多种，但是通过各种优化方案的比较，选择使塔头最轻的尺寸为最佳的塔头尺寸。

1.5局部结构中细节的优化

在铁塔的结构中，许多细节处理的好坏直接影响到铁搭的刚度与强度。例如，主材料与斜材料之间的连接点可以降低连接板的尺寸，对塔重的优化有着重要的作用。使用倒K材在横担根部进行连接，可以使杆件的长度降低，还可以避免由连接板弯曲产生的事故。

2高压输电线路铁塔结构设计中铁塔选型的几点建议

在高压输电线路铁塔的设计中除了需要将以上几点进行优化外，为了保证铁塔的稳定性和安全性，铁塔结构的设计需要具有一定的合理性。在高压铁塔的设计中，铁塔的选型是最重要的一个环节，以下就铁塔选型提出几点建议。

2.1优化传力路径

传力路径的清晰可靠有助于设计人员充分掌握铁塔结构的受力状况，此外，为了避免铁塔塔身底部斜材料在受压时同时出现欠佳的状况，需要在首节间中采用K节点进行布置。将横担下方靠近塔身旁边的斜材料改为K型可以预防塔头与横担材的主材料之间的连接降低，同时还解决了大偏心的问题。并且，有效的避免了失稳现象的发生，减小了杆件长度，减轻了塔重。

2.2紧凑杆件的连接，减少节点板的使用

现阶段，我国铁塔的塔材单基耗量与国外同类型的铁塔相比，还是较重。这其中的原因除了钢材的机械性能的差异和压应力稳定的计算式之外，节点板的高使用量也是造成塔重较大的原因。所以需要改进杆件之间的连接，减少节点板的使用量。目前已有一些较为有效的改进方法，比如将铁塔上上、下曲臂的连接由大板正、侧面连接改为主材直线布置，并使用短角钢外包连接。这样做的原因在于，避免了螺栓的过于集中，从而使得节点连接更加紧密，刚度强度增加，也就减少了节点板的使用。除此之外，还可以提高螺栓的强度，减少使用量。然而这一点的效果不明显，还需要进一步的研究、验证，相比较而言国外的连接方式值得借鉴。

2.3加长杆件构造长度，减小包铁连接

之前，杆件的长度往往只有八米，这主要是受到塔厂镀锌设备等各方面的制约。而如今，多数塔厂不断更新设备和改进措施，使用较大的镀锌过，使得杆件的长度可以到十二米左右。这样使铁塔采用长杆件的可能性增加。长杆件的使用有利于减少杆件包铁的使用数量，降低了铁塔的耗材量，也就是降低了成本。

3总结

电力行业是我国经济发展中不可缺少的一项重要产业，它的发展深深地影响着其它各方面的发展。而高压输电线路铁塔又是配电系统中极为重要的一项，所以对铁塔结构的优化设计有利于电力的输送。在铁塔结构设计中，铁塔的结构选型是重中之重，但是仍有一些问题尚未解决，我们需要对照国外，进行优化设计，提高铁塔的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]黎兆权，刘东媛，张宏.浅析某高压输电线路铁塔结构设计选型方法[J].科技成果纵横，2009(15).

[2]输电杆、塔结构设计与线路施工技术机械设备应用手册.

[3]建筑结构荷载规范.GBJ9-87GB5009-2001.

[4]U.peil编著，王肇民.塔桅结构[M].上海：同济大学出版社，23006.

[5]The200mNiederaussemtower-designandstaticapproachU.Montag，D.Busch，R.Harte&W.B.Kautzig.