高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快，城市的用電負(fù)荷也逐漸呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，伴隨而來(lái)電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模也有所增加。但是，由于現(xiàn)今城市的土地資源日益短缺，城市高壓架空輸電線路走廊受到了土地面積上的限制，這就要求采用新的桿塔形式用以滿足架空輸電的需求。當(dāng)前，高壓輸電線路建設(shè)經(jīng)過(guò)優(yōu)化與改良，廣泛應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，鋼管結(jié)構(gòu)具有美觀性、穩(wěn)定、輕巧便捷等特點(diǎn)，但是在進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，還有很多的影響因素需要進(jìn)行綜合的管理與控制。基于此，本文就對(duì)高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1高壓輸電線路鋼管結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

1.1穩(wěn)定性較高

在高壓輸電線工程當(dāng)中應(yīng)用鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，可以提升高壓輸電線路整體運(yùn)行的穩(wěn)定性，本身鋼管結(jié)構(gòu)的尺寸規(guī)格是比較小的，高壓輸電線路建設(shè)的地點(diǎn)都是比較空曠的地帶，經(jīng)常會(huì)有高強(qiáng)度大風(fēng)，高壓電線路結(jié)構(gòu)就需要承受風(fēng)荷載，而鋼管結(jié)構(gòu)橫截面積比較小，在空間當(dāng)中承受的風(fēng)荷載也相應(yīng)的比較小，這樣可以降低高壓輸電線路承受的壓力值，也就提高了高壓輸電線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)，鋼管結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度較高，但也具有很高的柔性，當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)鋼管斷裂的現(xiàn)象，進(jìn)一步增強(qiáng)了高壓輸電線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.2占地小，具有美觀性

近年來(lái)，我國(guó)城市快速發(fā)展建設(shè)，使得多數(shù)土地資源被應(yīng)用于建筑工程用地，減少了閑置空地土地資源。傳統(tǒng)輸電線路中采用的鐵塔形式結(jié)構(gòu)，占地面積大，被占用土地難以重復(fù)利用，與之相比，鋼管桿結(jié)構(gòu)可減少占用土地面積。

1.3施工便捷度較高

高壓輸電線路的鋼管結(jié)構(gòu)是需要進(jìn)行組裝，鋼管結(jié)構(gòu)施工材料運(yùn)輸非常方便，鋼管結(jié)構(gòu)組裝操作也非常簡(jiǎn)單，施工程序較少，施工的便捷度較高。并且高壓輸電線建設(shè)是在外界環(huán)境當(dāng)中，會(huì)受強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)雨的侵襲，為提高鋼管結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度需要采用高強(qiáng)度的鋼材，這樣一來(lái)造價(jià)會(huì)更高。鋼管結(jié)構(gòu)不適用于多回路的高壓線路，也只是在城市或城郊地區(qū)的高壓電線路中進(jìn)行應(yīng)用。

1.4美化市容

城市快速發(fā)展建設(shè)和經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，使得人們提升了對(duì)市容市貌重視程度。鋼管桿結(jié)構(gòu)屬于一種線條明快、結(jié)構(gòu)勻稱的高壓輸電架構(gòu)，本身配有有機(jī)翼型橫擔(dān)，使得風(fēng)格動(dòng)感十足，適當(dāng)涂抹相應(yīng)顏色，還可起到美化協(xié)調(diào)城市作用。

2鋼管結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化分析

2.1鋼管材料優(yōu)化設(shè)計(jì)

在采用鋼管桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行高壓輸電線路搭建時(shí)，選擇適合的鋼管材料，可提升線路結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量，提升高壓輸電線路穩(wěn)定性。因此，選擇鋼管桿結(jié)構(gòu)的鋼管材料是，應(yīng)確保其強(qiáng)度可滿足高壓電線路建設(shè)要求，由于外界自然因素會(huì)對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，鋼管結(jié)構(gòu)需要有足夠的強(qiáng)度才能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)鋼管材料強(qiáng)度的計(jì)算要根據(jù)鋼管桿撓度進(jìn)行，可以通過(guò)鋼管桿預(yù)彎或預(yù)偏實(shí)驗(yàn)，計(jì)算鋼管材料的撓度，當(dāng)撓度在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)時(shí)，鋼管材料的強(qiáng)度其實(shí)就是很大的了，鋼管材料強(qiáng)度荷載就足以承受外界因素帶來(lái)的影響。保證鋼管材料的強(qiáng)度參數(shù)，是為了保證鋼管結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)彎曲或變形的情況，提高高壓電線路穩(wěn)定性和可靠性。

2.2鋼管主干坡度優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)高壓輸電線路的鋼管桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行主干坡度和梢徑設(shè)計(jì)，主要目的是為了在保證鋼管桿結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性同時(shí)，減少對(duì)材料使用量，并提升鋼管桿結(jié)構(gòu)美觀性。鋼管桿結(jié)構(gòu)承受的荷載力與鋼管主干坡度間存在直接關(guān)系，并且荷載力還與鋼管梢徑密切相關(guān)，所以對(duì)于鋼管主干坡度的優(yōu)化可以通過(guò)控制梢徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，鋼管的梢徑越小鋼管主干坡度越大，鋼管主干坡度越大需要消耗的鋼管材料就越多。所以鋼管的梢徑不能過(guò)小，要適當(dāng)加大，將鋼管坡度降低，以達(dá)到節(jié)約材料的效果，同時(shí)可以優(yōu)化鋼管外形。在進(jìn)行主干坡度設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行多種方式調(diào)節(jié)，通過(guò)觀察比較，選擇效果最佳的坡度設(shè)計(jì)方案。

2.3桿身分段長(zhǎng)度

高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為保證鋼管桿結(jié)構(gòu)分段整體性能和外觀協(xié)調(diào)性，通常需要分成均等長(zhǎng)度。而每段具體長(zhǎng)度需要結(jié)合輸電線路建設(shè)需求和實(shí)際情況進(jìn)行確定，要求其長(zhǎng)度短于運(yùn)輸車輛裝箱長(zhǎng)度。若設(shè)計(jì)中確定使用的鋼管型號(hào)屬于鋼管壁較厚類型，需要適當(dāng)減少分段長(zhǎng)度，以滿足鋼管結(jié)構(gòu)整體均衡性的需求，通常情況下鋼管總長(zhǎng)度都是相同的，將鋼管分成均等長(zhǎng)度的桿段可以大幅度提高鋼管利用的有效率，在提高鋼管結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)也可以節(jié)省材料，降低造價(jià)。

3鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素的優(yōu)化控制分析

3.1氣候環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)

高壓輸電線路施工建筑區(qū)域的氣候環(huán)境，對(duì)鋼管桿結(jié)構(gòu)施工建設(shè)效率和后期運(yùn)行質(zhì)量具有較大影響。因此，在進(jìn)行鋼管桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)關(guān)注氣候環(huán)境因素，提前做好對(duì)施工區(qū)域氣候環(huán)境特點(diǎn)調(diào)查工作，掌握氣候變化，并根據(jù)高壓線路電壓范圍，控制不同鋼管桿結(jié)構(gòu)間的跨越度，以延長(zhǎng)高壓電線路鋼管結(jié)構(gòu)使用壽命，降低鋼管結(jié)構(gòu)的損耗，避免鋼管結(jié)構(gòu)受惡劣天氣影響而出現(xiàn)較大的損耗，影響高壓線路的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)也是為了降低后期使用的維修成本，促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)效益提升。

3.2區(qū)分桿塔的類型

在高壓線路鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有耐張桿和直線桿兩種，在設(shè)計(jì)時(shí)要將兩種類型進(jìn)行分隔，一方面降低高壓導(dǎo)地線對(duì)直線桿的拉力，如果拉力過(guò)大很容易造成直線桿故障或損壞。同時(shí)要對(duì)塔桿使用角度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在建設(shè)的過(guò)程中要按照設(shè)計(jì)角度進(jìn)行施工，保證角度的合理性，角度值對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)整體的荷載能力影響較大，要保證各個(gè)鋼管結(jié)構(gòu)之間保持相對(duì)穩(wěn)定、平衡的狀態(tài)，提高荷載能力。

3.3桿頭與呼稱高

桿頭高度與呼稱高確定鋼管桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常在滿足電氣間隙要求前提下，需要減少線路走廊寬度。為此，需要對(duì)桿頭高度和橫擔(dān)長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并考慮城區(qū)10kV線路、樹(shù)木、路燈交叉跨越高度，以桿塔重量最輕為選取目標(biāo)，同時(shí)考慮根徑尺寸，將單、雙回路桿塔呼稱高極差控制在3m以內(nèi)，而多回路桿塔極差則控制在2m內(nèi)。

3.4鋼管結(jié)構(gòu)桿塔結(jié)構(gòu)形式

對(duì)于高壓電線路的鋼管結(jié)構(gòu)，桿塔的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是單桿結(jié)構(gòu)，另一種是雙桿結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)高壓電線工程整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而進(jìn)行優(yōu)選，普通的正多邊形結(jié)構(gòu)采用單桿結(jié)構(gòu)形式即可，而如果是轉(zhuǎn)角、回路等結(jié)構(gòu)參數(shù)值較大的情況下，選擇應(yīng)用雙桿結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)妥，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，降低桿塔的重量，保證荷載能力充足。在進(jìn)行桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，要注意設(shè)計(jì)時(shí)精準(zhǔn)計(jì)算水平導(dǎo)地線與雙桿投影交叉角度的大小，對(duì)張力、回路等因素進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算與控制。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)于高壓輸電線路鋼管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，涉及的優(yōu)化內(nèi)容比較紛雜，鋼管材料的選材優(yōu)化、鋼管的各項(xiàng)性能參數(shù)的優(yōu)化以及影響因素的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些內(nèi)容都對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)整體建設(shè)的效果有影響。總之，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鋼管桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，保證該結(jié)構(gòu)施工建設(shè)質(zhì)量。由于鋼管桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中會(huì)涉及多方面因素，為提升結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定性，應(yīng)做好對(duì)各項(xiàng)影響因素分析與管控工作。

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作者簡(jiǎn)介：王明麗（1976.4）;女;本科;線路室主任;研究方向：高壓輸電線路設(shè)計(jì);單位：漯河匯力電力勘察設(shè)計(jì)有限公司