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

1、    架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探究    摘要：隨著科技水平的不斷發(fā)展，我國的電力事業(yè)發(fā)展水平有著明顯的提高。在電力工程發(fā)展過程中，架空輸電線路桿塔的結(jié)構(gòu)非常重要，完善架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)能夠減少成本投入，還能保證工程質(zhì)量，讓線路安全運(yùn)行的同時(shí)，又能很好的保護(hù)環(huán)境。目前，在輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要施工人員認(rèn)識(shí)到電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性及安全性，通過對(duì)架空電線路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高電能運(yùn)輸?shù)陌踩裕瑸殡娏ζ髽I(yè)的運(yùn)行及發(fā)展奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：輸電線路;桿塔結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì)1輸電線路桿塔建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀分析國內(nèi)輸電線路桿塔生產(chǎn)制造單位主要分為以下兩種類型。第一，手

2、工生產(chǎn)企業(yè)。這一類企業(yè)主要是由民營、個(gè)體或鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)所構(gòu)成，在生產(chǎn)能力和加工能力方面比較低下，有些放樣、加工環(huán)節(jié)甚至是依靠手工操作來完成，在這種情況下，不能很好的保障桿塔的質(zhì)量和強(qiáng)度。第二，大型國營生產(chǎn)企業(yè)。這些企業(yè)一般由電力部門指定的生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)實(shí)力要較手工生產(chǎn)企強(qiáng)一些，但是也僅僅是達(dá)到80年代的生產(chǎn)技術(shù)水平。因此，目前還是應(yīng)從國外引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，這樣可快速提高我國的桿塔生產(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)就已基本完成了，卻沒有很好的在計(jì)算方法

3、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)來完成。這種設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相分離的方式，無論是對(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。2架空輸電線路桿塔設(shè)計(jì)問題分析2.1桿塔結(jié)構(gòu)型式的選擇在選擇架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該在這其中考慮到所獲得的經(jīng)濟(jì)利益是否合理，是否和成本投入成正比。通常，人們都會(huì)使用拉線塔，因?yàn)檫@種桿塔被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)中最能夠獲得經(jīng)濟(jì)收益的結(jié)構(gòu)。但是，這種輸電線路桿塔并不適用于山區(qū)，大多都是使用自立式鐵塔進(jìn)行替代。目前，我國多以拉線塔為主要的桿塔結(jié)構(gòu)型式，以自立式鐵塔為輔。拉線塔具有多種形式：第一是絕緣支持式桿塔，但其成

4、本投入較大、制造難度較高，應(yīng)用較少;第二是拉線-拉索桿塔，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于能夠緊湊線路、有效縮小相間距離，特別適合用于特高壓線路工程，最早用于美國、加拿大等國家，但其缺點(diǎn)就在于桿塔的占地面積較寬;第三是拉v塔，廣泛應(yīng)用于超高壓線路中。而常規(guī)自立式鐵塔也分為雙回供架鐵塔、單回線路自立式鐵塔兩大類，但是由于機(jī)械強(qiáng)度很高，故很容易出現(xiàn)故障。2.2桿塔強(qiáng)度問題桿塔的強(qiáng)度會(huì)受到很多因素影響，主要有桿塔制作材料和受力形式等方面，為了能夠讓輸電線路在運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定、持續(xù)輸電，就需要保證輸電線路桿塔的強(qiáng)度符合要求。就經(jīng)濟(jì)性、強(qiáng)度條件而言，輸電線路桿塔多采用環(huán)形截面混凝土構(gòu)件，不僅能夠保證施工質(zhì)量，而且并不需要

5、大量的材料，具有較高的強(qiáng)度，但在施工過程中，必須要對(duì)鋼筋進(jìn)行張拉處理，這樣才能夠保證輸電線路桿塔的使用效果。3輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究3.1動(dòng)態(tài)規(guī)劃桿塔設(shè)計(jì)在桿塔優(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

6、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)件長度和截面積等。輸電線路桿塔構(gòu)建的規(guī)格越大、長度就越長，這就需要在其所承受的內(nèi)力保持不變的情況下，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)化選擇塔頭結(jié)構(gòu)選擇及設(shè)計(jì)是輸電線路桿塔中較為重要的組成形式，在羊字形桿塔結(jié)構(gòu)整合中，其塔頭的質(zhì)量較輕，而且在工作中的支撐能力相對(duì)容易。因此，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中，工作人員需要選擇羊字形的塔

7、頭，而且在輸電線路桿塔剛度較強(qiáng)的背景下，工作人員需要及時(shí)選擇轉(zhuǎn)角塔，這種桿塔的承受力較大，而且適用性相對(duì)較強(qiáng)。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?xiàng)U塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展分析4.1荷載取值我國目前對(duì)

8、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。4.2節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的計(jì)算方法我國目前的輸電線路桿塔與國外的相比，除了性能、材料、設(shè)計(jì)理念等與國外有很大差異之外，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。4.3設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用目

9、前，我國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)無法得到有效運(yùn)用。未來輸電線路桿塔的設(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，我國的電力系統(tǒng)還具有很大的發(fā)展空間。5結(jié)語總之，桿塔作為輸電線路的重要的組成部分，它的設(shè)計(jì)和安裝對(duì)整個(gè)輸電線路都有著十分重要的影響，一點(diǎn)小的失誤都有可能造成比較嚴(yán)重的問題，那不僅會(huì)對(duì)我國各項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)造成影響，也會(huì)對(duì)電力事業(yè)的發(fā)展有一定的阻礙，甚至?xí)?duì)人們的生命安全造成一定的威脅。因此，在架空高壓電輸電線路工程項(xiàng)目優(yōu)化中，需要架空輸電線路的桿塔結(jié)構(gòu)，架空輸電線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，保證電網(wǎng)線路設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及安全性，為電網(wǎng)的安全結(jié)構(gòu)優(yōu)化整合提供支持。同時(shí)，在輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，也要滿足因地制宜的項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，保證桿塔結(jié)構(gòu)質(zhì)量的可靠性、穩(wěn)定性及科學(xué)性，滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性，提高輸電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。參考文獻(xiàn)1劉廣登.110kv輸電線路直線桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)j.科技與創(chuàng)新，2017（1）：76-77.2曲以楠.輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析j.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（24）：116-117.3張斌.輸電線路桿塔塔身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化研究j.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2018，40（4）：25-27.4楊德明.輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)