架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)1

1、 架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 摘要：近年來(lái)，我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也不斷完善。但是在電力傳輸設(shè)備的建設(shè)過(guò)程中也存在一定的問(wèn)題。架空高壓輸電作為電力運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的主干，其建設(shè)的質(zhì)量和安全性就十分重，桿塔結(jié)構(gòu)的建設(shè)又是架空高壓輸電建設(shè)中的重中之重。目前我國(guó)輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)建設(shè)存在一定的問(wèn)題，本文就結(jié)合桿塔結(jié)構(gòu)建設(shè)的現(xiàn)狀，對(duì)于輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：輸電線路；桿塔結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)架空高壓輸電對(duì)于電能的運(yùn)輸具有高效性的優(yōu)勢(shì)，這一優(yōu)勢(shì)主要來(lái)源于桿塔的支撐作用使得高壓導(dǎo)線遠(yuǎn)離地面。這就有效的避免了人為的對(duì)于高壓導(dǎo)線的破壞，避免了惡劣天氣對(duì)于電能輸送的影響，規(guī)避了許多供電故障

2、。因此在電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于桿塔的建設(shè)也十分重要。需要保證桿塔的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)做到經(jīng)濟(jì)高效，先進(jìn)適用。然而我國(guó)目前電力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)存在一些問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)工程最優(yōu)化和最大的效益化，需要對(duì)桿塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化設(shè)計(jì)。1輸電線路桿塔的概念在輸電線路中，桿塔是用于支撐和架空導(dǎo)線和地線一種裝置，其主要是由鋼材或鋼筋混凝土制造而成。為了電力輸送不會(huì)受到惡劣天氣因素以及人力破壞因素的影響，要始終保持輸電線路與地面之間有一定的安全距離，只有這樣，才能保證電力用戶享受到正常供電，生活也質(zhì)量會(huì)得到保證。所以，必須保證輸電線路桿塔運(yùn)行的穩(wěn)定性，這對(duì)提升整個(gè)供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量起著非常重要的作用。在輸電線路中，桿塔

3、的型式主要有角鋼塔、預(yù)制水泥桿、鋼管桿等，角鋼塔是最常見(jiàn)的形態(tài)之一，它具有安全、穩(wěn)固和使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，但也具備造價(jià)成本高、施工難度大、維護(hù)工作量大等劣勢(shì)。2輸電線路桿塔建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀當(dāng)前，輸電線路桿塔無(wú)論是它的設(shè)計(jì)水平還是制造水平都較為低下，不能很好地適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要。國(guó)內(nèi)輸電線路桿塔生產(chǎn)制造單位主要分為以下兩種類型：手工生產(chǎn)企業(yè)。這一類企業(yè)主要是由民營(yíng)、個(gè)體或鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)所構(gòu)成，他們無(wú)論是在生產(chǎn)能力方面還是加工能力方面都比較低下，有些放樣、加工環(huán)節(jié)甚至是依靠手工操作來(lái)完成。在這種情況下，不能很好的保障桿塔的質(zhì)量和強(qiáng)度；大型的國(guó)營(yíng)生產(chǎn)企業(yè)。這些企業(yè)一般都是由電力部門指定的生產(chǎn)廠家，他們的生

4、產(chǎn)實(shí)力要較手工生產(chǎn)企強(qiáng)一些。即使這樣，也僅僅是達(dá)到80年代的生產(chǎn)技術(shù)水平而已。因此，就現(xiàn)階段而言，我們還是應(yīng)從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，這樣可以快速提高我國(guó)的桿塔生產(chǎn)制造水平。在桿塔的設(shè)計(jì)方面，生產(chǎn)單位與設(shè)計(jì)單位還處于獨(dú)立的工作狀態(tài)，沒(méi)有形成一個(gè)相互聯(lián)系的整體。在這樣的模式下，設(shè)計(jì)單位在完成了力學(xué)計(jì)算和結(jié)構(gòu)選材之后，自身的工作任務(wù)就已經(jīng)基本完成了，卻沒(méi)有很好的在計(jì)算方法與計(jì)算機(jī)放樣軟件之間建立緊密的聯(lián)系。而桿塔的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)則由生產(chǎn)企業(yè)來(lái)完成。這種設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相分離的方式，無(wú)論是對(duì)桿塔的設(shè)計(jì)質(zhì)量還是生產(chǎn)水平都很不利，還使工作效率大幅降低。3輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)3.1動(dòng)態(tài)規(guī)劃桿塔設(shè)計(jì)在

5、桿塔優(yōu)化設(shè)計(jì)中，力求桿塔的重量輕、型式美、運(yùn)輸方便、加工簡(jiǎn)單。動(dòng)態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)是指在進(jìn)行桿塔設(shè)計(jì)中，綜合采取多種方法相互結(jié)合，以達(dá)到優(yōu)化的目的。在對(duì)桿塔進(jìn)行制作之前，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)桿塔安裝的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、力學(xué)原理和相關(guān)的計(jì)算法則，縮小桿塔的迎風(fēng)面積。結(jié)合架空輸電線路設(shè)計(jì)的相關(guān)要求和知識(shí)，合理選用制造桿塔的材料。盡量減小桿塔的設(shè)計(jì)尺寸，減小桿塔的占地面積，同時(shí)需要保證桿塔的穩(wěn)固性和實(shí)用性。3.2優(yōu)化輸電線路桿塔主材布置及桿塔節(jié)點(diǎn)對(duì)輸電線路桿塔的主材布置以及桿塔節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。主材有關(guān)系到輸電線路桿塔的承載力、構(gòu)件長(zhǎng)度和截面積等。輸電線路桿塔構(gòu)建的規(guī)格越大、長(zhǎng)度就越長(zhǎng)，這就需要在其所承受的內(nèi)力保持

6、不變的情況下，調(diào)整輸電線路桿塔塔身的斜材。桿塔結(jié)構(gòu)的構(gòu)造力求受力明確，各受力構(gòu)件的形心線應(yīng)匯交于一點(diǎn)，以減小偏心受力。主材、斜材盡可能使用多排螺栓連接，做到斜材直接與主材連接。材在節(jié)點(diǎn)處要做到雙面?zhèn)髁?，否則就需要采取加強(qiáng)措施。3.3輸電線路桿塔頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選擇最常見(jiàn)的塔頭形式包括兩種：干字形和羊字形塔頭。羊字形桿塔結(jié)構(gòu)合理，塔頭質(zhì)量較輕，在使用中的支撐能力相對(duì)容易。因此，對(duì)于地形地勢(shì)較為平緩的施工區(qū)域，工作人員多選擇羊字形的塔頭。這種塔頭可以滿足施工和后期使用的需要，且運(yùn)輸方便，經(jīng)濟(jì)效益高。而干字形塔頭的質(zhì)量則相對(duì)要重一些，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較羊字形塔頭大，承重能力也較羊字型塔頭強(qiáng)。目前僅有兩種塔頭結(jié)構(gòu)

7、，不能滿足我國(guó)電網(wǎng)假設(shè)的需求。輸電線路設(shè)計(jì)人員應(yīng)該與制造單位緊密合作，設(shè)計(jì)出新型的更為科學(xué)合理的塔頭。3.4輸電線路桿塔身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選擇主要應(yīng)用的輸電線路桿塔的塔身主要有兩種，矩形塔和正方形塔。方塔相對(duì)于矩形塔而言，重量和占地面積都相對(duì)大一些，給運(yùn)輸和施工帶來(lái)一定的不便，但方塔在抗橫向、縱向承載力等方面都優(yōu)于矩形塔。輸電線路桿塔塔身尺寸分析中，水平檔距一般在400m 左右，同時(shí)垂直檔距為560m。 在固定的直線桿塔塔底以及橫擔(dān)長(zhǎng)度下，尋求最佳的輸電線路塔形。相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員積極配合工作的整合項(xiàng)目，滿足輸電桿塔的規(guī)范性，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性和實(shí)用性。4未來(lái)?xiàng)U塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向4.1設(shè)計(jì)理論體系就我國(guó)目前

8、的輸電線路桿塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念來(lái)看，還是相對(duì)傳統(tǒng)一些的。為了滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展需要，必須引進(jìn)更為先進(jìn)的理論體系。那么，如何將現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的分析方法應(yīng)用到桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還在研究與探索的過(guò)程當(dāng)中。而且，應(yīng)著重在初應(yīng)力、初位移、加工誤差等對(duì)桿件承載力的影響這幾方面展開深入的探索與研究。4.2荷載取值我國(guó)目前對(duì)于桿塔風(fēng)荷載的取值和計(jì)算，主要為靜力風(fēng)荷載，而對(duì)于動(dòng)力風(fēng)荷載，還沒(méi)有形成系統(tǒng)的理論。對(duì)于覆冰荷載的研究，則因?yàn)榈赜蚩缍却?、地形條件復(fù)雜和氣象資料收集不夠充分等原因，僅僅是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)推論來(lái)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性的取值。因此，對(duì)于桿塔風(fēng)荷載的研究和取值，尚需更進(jìn)一步的研究和論證。4.3節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的計(jì)算方法我國(guó)

9、目前的輸電線路桿塔與國(guó)外的相比，除了性能、材料、設(shè)計(jì)理念等與國(guó)外有很大差異之外，在重量和體積方面也都較為偏重和偏大，同時(shí)，在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上也存在著不小的差異。目前，在影響桿件承載能力的幾項(xiàng)因素當(dāng)中，對(duì)新性能節(jié)點(diǎn)、新材料還有節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等幾方都還需要做出更加細(xì)致的研究，使其進(jìn)一步的完善。4.4設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用我國(guó)目前所使用的線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件還存在一些缺陷，致使許多先進(jìn)的研究成果和優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)無(wú)法得到有效運(yùn)用。未來(lái)輸電線路桿塔的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)等工作，將朝著“數(shù)字電網(wǎng)化”的方向發(fā)展。在這方面，我國(guó)的電力系統(tǒng)還具有很大的發(fā)展空間。結(jié)語(yǔ)：桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為架空高壓輸電線路建設(shè)的重中之重，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到目前建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，積極的提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案，加強(qiáng)桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力。在設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，要注重工程設(shè)計(jì)人員、桿塔制造方和施工方的配合。根據(jù)建設(shè)地的實(shí)際需要，按照動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的原則，從塔身，塔頭，主材料布置和節(jié)點(diǎn)設(shè)置方面對(duì)輸電線路桿塔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這將提高我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的質(zhì)量，建設(shè)安全、可靠、高效的電力網(wǎng)路系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)：