架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)摘要：在我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平不斷提升的背景下，電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程中所依賴的基礎(chǔ)條件也發(fā)生了相應(yīng)的改變。作為我國(guó)當(dāng)前電力供應(yīng)的基礎(chǔ)保障性設(shè)施，架空輸電線路在電力供應(yīng)系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用是非常重要的。但結(jié)合我國(guó)電力行業(yè)實(shí)際情況來看，企業(yè)目前仍然是電力供應(yīng)的主要對(duì)象，因此，在電力供應(yīng)經(jīng)濟(jì)改善方面的需求仍然是非常明確的。在對(duì)架空輸電線路鐵塔的設(shè)計(jì)中，除需保障鐵塔結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定以外，還需綜合考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。在目前已發(fā)生的各類輸電線路安全事故中，因鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理所致事故的比例是非常高的。因此，為提高架空輸電線路運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，做好對(duì)鐵塔結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化工作有著非常重要的意義與價(jià)值。關(guān)鍵詞：架空輸電線路；鐵塔設(shè)計(jì)；優(yōu)化一、 架空輸電線路鐵塔塔型設(shè)計(jì)在對(duì)架空輸電線路鐵塔進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，可以將鐵塔桿系節(jié)點(diǎn)看作成鉸接點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行有效的內(nèi)力分析。由于架空輸電線路鐵塔的工作環(huán)境一般較為復(fù)雜，為了確保鐵塔能夠順利的進(jìn)行有效的工作，要對(duì)鐵塔的塔型進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，優(yōu)選最適宜的塔型。架空輸電線路鐵塔塔型的選擇要充分考慮輸電線的導(dǎo)線型號(hào)、鐵塔的工作環(huán)境以及線路的敷設(shè)路徑等因素，根據(jù)鐵塔所承受的機(jī)械外負(fù)荷條件進(jìn)行塔型的計(jì)算和設(shè)計(jì)工作，進(jìn)而確保鐵塔結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等滿足實(shí)際工作的要求。根據(jù)鐵塔底部寬度的不同，可以將架空輸電線路的鐵塔分為：窄基鐵塔和寬基鐵塔兩種類型。其中，窄基鐵塔的底部寬度與塔體的高度之比介于1/14~1/12之間，而寬基鐵塔的底部寬度相對(duì)較大，其比值介于1/6~1/4之間。窄基鐵塔的底部寬度相對(duì)較小，在同樣的塔高條件下，其主材所承受的各種作用力相對(duì)較大，為了確保塔體的安全性，對(duì)主材的要求相對(duì)較高，該種類型的鐵塔設(shè)計(jì)主要用于檔距較小的鐵塔之中，其擋距要小于100m；而寬基鐵塔其底部寬度較大，能夠?qū)㈣F塔的作用力進(jìn)行有效的分解，其主材所受到的作用力相對(duì)較小，該種類型的鐵塔設(shè)計(jì)主要用于檔距較大的鐵塔之中，其檔距不小于100m。二、 架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同類型的鐵塔其架空輸電線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡相同，其具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：2.1窄基鐵塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)橫擔(dān)以及鐵塔支架的通用程度可以采用以下兩種類型的結(jié)構(gòu)布置方案：⑴可以將窄基鐵塔的塔頭區(qū)域設(shè)置為垂直的形式，對(duì)口寬進(jìn)行固定，塔身開始逐漸起坡，其鐵塔的整體高度與底部的寬度參數(shù)設(shè)置一致，不考慮輸電線路回路數(shù)量劃分的影響；鐵塔橫擔(dān)具有良好的通用性，鐵塔中所設(shè)置的橫擔(dān)數(shù)量要根據(jù)架空輸電線路中實(shí)際的回路數(shù)量進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。（2）鐵塔塔身與塔頭均按照要求設(shè)置一定的通用坡度，鐵塔的總高度與鐵塔的上口和底部寬度保持一致；橫擔(dān)設(shè)置成固定形式不進(jìn)行通用設(shè)計(jì)，根據(jù)導(dǎo)線的數(shù)量可以分為單導(dǎo)線回路和雙導(dǎo)線回路兩種不同的形式。2.2寬基鐵塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)鐵塔中導(dǎo)線回路數(shù)量的不同可以采取不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。其中，對(duì)于使用單導(dǎo)線回路的鐵塔，其結(jié)構(gòu)布置具有"上〃字型的特點(diǎn)；對(duì)于使用雙導(dǎo)線回路的鐵塔，其結(jié)構(gòu)布置上具有鼓型的特點(diǎn)。三、 架空輸電線路鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的技術(shù)優(yōu)化措施3.1加強(qiáng)鐵塔的基礎(chǔ)在輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，桿塔基礎(chǔ)分類三類合計(jì)三十三種：①水泥桿基礎(chǔ)：分為非原狀土無拉線盤基礎(chǔ)和非原狀土有拉線盤基礎(chǔ)兩種；②鋼管桿基礎(chǔ)：分為非原狀土臺(tái)階式基礎(chǔ)、非原狀土直柱式柔性基礎(chǔ)和非原狀土素混凝土基礎(chǔ)三種；分為原狀土掏挖式基礎(chǔ)、原狀土套筒式基礎(chǔ)、原狀土卡盤式基礎(chǔ)和原狀土復(fù)合沉井基礎(chǔ)四種；及原狀土灌注樁長(zhǎng)樁單樁基礎(chǔ)、原狀土灌注樁長(zhǎng)樁多樁承臺(tái)基礎(chǔ)、原狀土灌注樁短樁抗傾覆基礎(chǔ)、原狀土灌注樁短樁位移基礎(chǔ)、原狀土灌注樁美國(guó)算法基礎(chǔ)、原狀土灌注樁鋼管短樁位移基礎(chǔ)和原狀土灌注樁鋼管短樁抗傾覆基礎(chǔ)十一種；小計(jì)十四種；③直立式鐵塔系列基礎(chǔ)：非原狀土剛性臺(tái)階式基礎(chǔ)、非原狀土直柱式柔性基礎(chǔ)、非原狀土斜柱式柔性基礎(chǔ)、非原狀土素混凝土（回填土）基礎(chǔ)、非原狀土聯(lián)合式基礎(chǔ)和非原狀土窄基塔獨(dú)立式剛性臺(tái)階式基礎(chǔ)六種；及原狀土素混凝土（原狀土）基礎(chǔ)、原狀土灌注樁長(zhǎng)樁-單樁帶連梁基礎(chǔ)、原狀土灌注樁長(zhǎng)樁-多樁帶承臺(tái)基礎(chǔ)、原狀土灌注樁短樁抗傾覆基礎(chǔ)、原狀土灌注樁短樁位移基礎(chǔ)、原狀土掏挖式基礎(chǔ)、原狀土巖石基礎(chǔ)、原狀土復(fù)合沉井基礎(chǔ)、原狀土窄基塔獨(dú)立式長(zhǎng)樁單樁灌注樁基礎(chǔ)和原狀土窄基塔獨(dú)立式長(zhǎng)樁多樁帶承臺(tái)基礎(chǔ)十種；小計(jì)十六種。對(duì)于運(yùn)輸或澆制混凝土有困難的地區(qū)，可采用預(yù)制裝配式基礎(chǔ)或金屬基礎(chǔ)；對(duì)電桿及拉線宜采用預(yù)制裝配式基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)方案中還要正確分析鐵塔基礎(chǔ)受力，應(yīng)首先保證安全，針對(duì)軸心受壓基礎(chǔ)、軸心受拉基礎(chǔ)，分別選取不同的K值。對(duì)于新基礎(chǔ)計(jì)算的前提條件是地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，若地質(zhì)屬淤泥或淤泥質(zhì)土，則必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)?？傊A(chǔ)型式應(yīng)綜合沿線地質(zhì)、施工條件和桿塔型式并綜合考慮基礎(chǔ)穩(wěn)定、承載力、不均勻沉降、基礎(chǔ)位移、采空區(qū)、基礎(chǔ)上拔土重度、上拔角、傾覆、凍土和洪泛區(qū)等諸多因數(shù)。3.2降低桿塔的接地電阻高壓送電線路的接地電阻與耐雷水平成反比，根據(jù)各基桿塔的土壤電阻率的情況，盡可能地降低桿塔的接地電阻，這是提高耐雷水平的基礎(chǔ)，也是最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。即：①桿塔所在地若有水平放設(shè)的條件，可水平外延接地，這樣不但可降低工頻接地電阻，還可有效地降低沖擊接地電阻。②增加埋設(shè)深度接地極，就近增加垂直接地極的運(yùn)用。③合理敷設(shè)降阻劑。④增加鹽、酸、堿、鹽及木炭等物質(zhì)。如地下較深處的土壤電阻率較低，可用豎井式或深埋式接地極。3.3優(yōu)選路徑和塔型的最佳搭配城市緊湊型多回路鋼管桿走廊、或鋼管塔走廊，它在技術(shù)上能滿足輸電線路的實(shí)際要求，且鋼管桿造型美觀，安裝快捷，占地面積省，還與城市地勢(shì)較為平坦，走廊寬度小，線路施工方便等特點(diǎn)相適應(yīng)，故得以迅速發(fā)展。輸電線路的走廊寬度由塔頭尺寸、風(fēng)偏、安全距離三部分組成。減少線路走廊寬度的關(guān)鍵在于控制塔頭尺寸和風(fēng)偏。采用固定掛點(diǎn)的直線桿塔以及固定跳線的耐桿塔，是減少塔頭尺寸和限制導(dǎo)線風(fēng)偏的有效措施。隨著走廊的日益緊張，城市架空線路的發(fā)展的趨勢(shì)將是多回路、大截面。另外，架空線路的組件：導(dǎo)線避雷線、絕緣子、金具、桿塔結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、接地的安全系數(shù)應(yīng)適當(dāng)提高。四、 結(jié)語綜上所述，輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)工作必須遵循科學(xué)的原理，確保綜合指標(biāo)滿足實(shí)際需要，確保其可以在電力行業(yè)中起到非常關(guān)鍵的作用，能夠促進(jìn)電業(yè)的快速發(fā)展與進(jìn)步。鐵塔設(shè)計(jì)不僅應(yīng)充分利用先進(jìn)的思想與理念，還應(yīng)能確保輸電線路安全環(huán)保、簡(jiǎn)單實(shí)用、科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。參考文獻(xiàn)吳家園，劉旭兵，等.輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和改進(jìn)[J].東北電