输电铁塔的加固技术研究

输电铁塔的加固技术研究

周为华

中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司  辽宁省沈阳市  110179

摘要：输电铁塔多以单角钢为主材，但设计标准较低、承载力不足等问题导致铁塔破坏现象时有发生，增加安全事故的发生率。因此，需采用有效的加固技术进行处理。因当下的加固方法皆需在原有主材上打孔，且存在施工不便的问题，所以如何进行输电铁塔的加固成为相关工作人员需要深入探讨的课题。本文就此进行研究，以供参考。

关键词：输电铁塔；加固技术；钢结构

引言：目前，钢结构的加固方法较多，其适用于工业钢结构、民用钢结构中，无法满足输电铁塔的加固要求。比如需在原有主材上打孔，导致其截面削弱，易发生安全事故，对加固效果、电网、人民群众的生活、生产造成了不良影响。因此，相关工作人员需就输电铁塔加固进行进一步的研究，为其正常运行提供保障。由于其涉及到较多内容，所以下列进行了深入分析，相关工作人员可结合实际情况进行应用。

1.输电铁塔概述

输电铁塔是支撑架空线路的设备。按照架设的回路进行划分，可将其分为两种，即单回路输电铁塔、双回路输电铁塔。一般情况下，在供电可靠性方面提出较高要求的企业、重要变电站采用的是双回路供电，因为其可确保一个电源因故停电时，另一个电源可持续供电。单回路供电适用于供电可靠性要求不高的区域，如中小用户。因为输电铁塔为高耸构筑物，在倾斜变形方面有着一定的敏感性，且对地基不均匀沉降具有较高要求，所以，其基础结构有三种，一为独立基础，二为扩大基础，三为桩基础，其结构形式多为钢结构。

2.输电铁塔的加固技术

2.1增大截面法

增大截面法是一种常见的输电铁塔加固技术，通过在原主材外侧增设相同规格的角钢，组成十字形双拼角钢，以增加主材的截面面积，从而提高塔身的抗弯性能。              概技术主要通过增加主材的截面面积来提高塔身的抗弯性能，使塔身更加稳定和安全。与其他技术相比，增大截面法适用于范围广，如基础下沉、杆塔变形、构件锈蚀等都可以应用该技术，同时其施工简单，成本更低，这也使得其应用十分常见。实践中，该技术的应用需要对塔身进行现场勘查和测量，确定需要加固的位置和所需的角钢规格和数量。同时，还需要对角钢进行加工处理，将其切割成合适的长度和角度，并开好螺栓孔。此外，要将加工好的角钢按照设计要求安装在塔身的两侧，通过螺栓连接固定。角钢的数量和排列方式应根据加固要求和塔身实际情况而定。再者，要做好连接固定工作，即在角钢与塔身之间使用合适的连接件进行固定，如螺栓、焊接等。操作中应注意做好连接部位的防腐处理，以延长加固件的使用寿命。为增加塔身的稳定性，还应在新增的角钢上加装支撑件。支撑件可以是其他角钢、钢板、型钢等，根据加固要求和塔身实际情况进行选择。为增加连接部位的强度和稳定性，要在角钢与塔身之间需要加装加强板。在加固完成后，也需要对新增的构件进行防腐处理，以延长加固件的使用寿命。可以采用涂料、喷锌等方法进行防腐处理。

2.2增加辅助支撑法

钢结构构件的极限状态主要有稳定控制和强度控制两种，铁塔塔身的主材则多为稳定控制。因稳定系数与计算长度之间成反比关系，与失稳方向的回转半径成正比关系，所以通过增加构件的辅助支撑则能够显著减小计算长度或者增加回转半径，从而达到提高构件稳定承载力的目的。如塔身主材两节间，增加辅助材成四节间，计算长度减半。如某铁塔因台风倒塌，受到破坏，受损塔型为 ZM1 和 ZM2。在对其进行加固的过程中，采用增加辅助支撑的防范，塔身主材两节间，增加辅助材成四节间，计算长度减半。如图1横隔水平材加固前绕角钢平行轴失稳（计算长度为塔身宽），增加侧向支撑后，破坏模式为绕角钢最小轴的失稳（计算长度为塔身宽度的 1/2）。

图1 改变失稳方向

增设的辅助材规格采用平衡法确定，同时确保其满足长细比的限值要求。 根据《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》（DL/T5486—2020），新辅助材在其支撑点所提供的支撑力占被支撑材最大轴压力的百分数p以公式（1）进行计算。

P=（30+λ）/50，1.5≤P≤3                                      （1）

公式中λ代表支撑材的长细比，当受力材之间的夹角＜25°时，辅助材在支撑点所提供的支撑力应相应提高或通过试验来确定。

通过辅助支撑法对 ZM2塔身主材进行改造，加固后的应力比及其他参数对比原始参数，其中杆件5～8的失稳方向改为平行轴后，其构件的回转半径得到增加，应力比降低 6%，杆件 1～4在改变失稳方向的同时，降低计算长度，其稳定系数提高 17%～125%，应力比降低 34%～54%，加固效果明显。

2.3预应力加固技术

预应力加固也是一种常见的输电铁塔加固技术，通过在塔身关键部位施加预应力，能够增加塔身的抗风能力和稳定性。该技术在实际操作中，首先需要对塔身进行现场勘查和测量，确定需要加固的位置和所需的预应力材料规格和数量。同时，还需要对预应力材料进行加工处理，将其切割成合适的长度和形状，并安装锚具等连接件。其次，将加工好的预应力材料通过锚具等连接件固定在塔身的关键部位。预应力材料的数量和排列方式应根据加固要求和塔身实际情况而定。

第三，通过张拉设备对预应力材料进行张拉，使预应力材料产生一定的拉力，从而对塔身产生预应力。张拉力的大小和分布应根据加固要求和塔身实际情况而定。

第四，在张拉完成后，应将锚具等连接件与塔身固定，以保持预应力的稳定性和持久性。第五，在新增的预应力材料上加装支撑件，以进一步增加塔身的稳定性。支撑件可以是其他角钢、钢板、型钢等。最后，在加固完成后，同样需要对新增的构件进行防腐处理，以延长加固件的使用寿命。虽然该技术同样有较好的加固效果，通常适用于各种原因引起的输电铁塔加固需求，如基础下沉、杆塔变形、构件锈蚀等，但其也存在一些缺点，如对施工技术和设备要求较高，需要专业的技术人员和设备进行操作，同时，预应力加固需要增加锚具等连接件，增加了施工量和成本。此外，预应力加固可能会对原塔身的受力状态和结构形式产生影响，所以需要进行详细的计算和分析。

结语：输电铁塔多以单角钢为主材，但设计标准较低、承载力不足等问题导致铁塔破坏现象时有发生。虽然钢结构的加固方法较多，但其无法满足输电铁塔的加固要求。比如需在原有主材上打孔，导致其截面削弱，易发生安全事故，对加固效果、电网、人民群众的生活、生产造成了不良影响。因此，如何进行输电铁塔的加固成为相关工作人员需要深入探讨的课题。以上就现阶段的铁塔加固技术进行粗略探讨，主要对上述三种加固技术的应用要点进行分析，希望相关工作人员在实践中予以注意，以便对输电铁塔进行有效加固，为输电铁塔的正常运行提供保障，从而确保电网正常运行，满足人民的用电需求。

参考文献

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[3]江文强,陈欣阳.输电铁塔十字形夹具式主材加固方法研究[J].建筑钢结构进展,2022,24(02):97-104.