架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計探究

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，讓線路安全運行的同時，又能很好的保護環(huán)境。目前，在輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設計中，需要施工人員認識到電路設計的穩(wěn)定性及安全性，通過對架空電線路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高電能運輸?shù)陌踩裕瑸殡娏ζ髽I(yè)的運行及發(fā)展奠定穩(wěn)定基礎。

關鍵詞：輸電線路;桿塔結(jié)構(gòu);優(yōu)化設計

1輸電線路桿塔建設發(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，手工生產(chǎn)企業(yè)。這一類企業(yè)主要是由民營、個體或鄉(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)實力要較手工生產(chǎn)企強一些，但是也僅僅是達到80年代的生產(chǎn)技術(shù)水平。因此，目前還是應從國外引進先進的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備，這樣可快速提高我國的桿塔生產(chǎn)制造水平。在桿塔的設計方面，生產(chǎn)單位與設計單位還處于獨立的工作狀態(tài)，沒有形成一個相互聯(lián)系的整體。在這樣的模式下，設計單位在完成了力學計算和結(jié)構(gòu)選材之后，自身的工作任務就已基本完成了，卻沒有很好的在計算方法與計算機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。這種設計與生產(chǎn)相分離的方式，無論是對桿塔的設計質(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計問題分析

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，應該在這其中考慮到所獲得的經(jīng)濟利益是否合理，是否和成本投入成正比。通常，人們都會使用拉線塔，因為這種桿塔被業(yè)內(nèi)人士認為是架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)中最能夠獲得經(jīng)濟收益的結(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，但其成本投入較大、制造難度較高，應用較少;第二是拉線-拉索桿塔，其最大的優(yōu)點在于能夠緊湊線路、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，但其缺點就在于桿塔的占地面積較寬;第三是拉V塔，廣泛應用于超高壓線路中。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，但是由于機械強度很高，故很容易出現(xiàn)故障。

2.2桿塔強度問題

桿塔的強度會受到很多因素影響，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行時更加穩(wěn)定、持續(xù)輸電，就需要保證輸電線路桿塔的強度符合要求。就經(jīng)濟性、強度條件而言，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，而且并不需要大量的材料，具有較高的強度，但在施工過程中，必須要對鋼筋進行張拉處理，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)化設計研究

3.1動態(tài)規(guī)劃桿塔設計

在桿塔優(yōu)化設計中，力求桿塔的重量輕、型式美、運輸方便、加工簡單。動態(tài)規(guī)劃設計是指在進行桿塔設計中，綜合采取多種方法相互結(jié)合，以達到優(yōu)化的目的。在對桿塔進行制作之前，相關設計人員需要根據(jù)桿塔安裝的現(xiàn)場實際情況、力學原理和相關的計算法則，縮小桿塔的迎風面積。結(jié)合架空輸電線路設計的相關要求和知識，合理選用制造桿塔的材料。盡量減小桿塔的設計尺寸，減小桿塔的占地面積，同時需要保證桿塔的穩(wěn)固性和實用性。

3.2優(yōu)化輸電線路桿塔主材布置及桿塔節(jié)點

對輸電線路桿塔的主材布置以及桿塔節(jié)點進行優(yōu)化。主材有關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)件的形心線應匯交于一點，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)點處要做到雙面?zhèn)髁Γ駝t就需要采取加強措施。

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)選擇及設計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頭，而且在輸電線路桿塔剛度較強的背景下，工作人員需要及時選擇轉(zhuǎn)角塔，這種桿塔的承受力較大，而且適用性相對較強。

3.4輸電線路桿塔身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選擇

主要應用的輸電線路桿塔的塔身主要有兩種，矩形塔和正方形塔。方塔相對于矩形塔而言，重量和占地面積都相對大一些，給運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，同時垂直檔距為560m。在固定的直線桿塔塔底以及橫擔長度下，尋求最佳的輸電線路塔形。相關專業(yè)技術(shù)人員積極配合工作的整合項目，滿足輸電桿塔的規(guī)范性，實現(xiàn)創(chuàng)新性和實用性。

4未來桿塔結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展分析

4.1荷載取值

我國目前對于桿塔風荷載的取值和計算，主要為靜力風荷載，而對于動力風荷載，還沒有形成系統(tǒng)的理論。對于覆冰荷載的研究，則因為地域跨度大、地形條件復雜和氣象資料收集不夠充分等原因，僅僅是根據(jù)運行經(jīng)驗和數(shù)據(jù)推論來進行經(jīng)驗性的取值。因此，對于桿塔風荷載的研究和取值，尚需更進一步的研究和論證。

4.2節(jié)點構(gòu)造的計算方法

我國目前的輸電線路桿塔與國外的相比，除了性能、材料、設計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，在節(jié)點構(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因素當中，對新性能節(jié)點、新材料還有節(jié)點構(gòu)造等幾方都還需要做出更加細致的研究，使其進一步的完善。

4.3設計軟件的應用

目前，我國所使用的線路桿塔結(jié)構(gòu)設計軟件還存在一些缺陷，致使許多先進的研究成果和優(yōu)秀的經(jīng)驗無法得到有效運用。未來輸電線路桿塔的設計、運行和維護等工作，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，它的設計和安裝對整個輸電線路都有著十分重要的影響，一點小的失誤都有可能造成比較嚴重的問題，那不僅會對我國各項的經(jīng)濟發(fā)展會造成影響，也會對電力事業(yè)的發(fā)展有一定的阻礙，甚至會對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)設計的整體質(zhì)量，保證電網(wǎng)線路設計的經(jīng)濟性、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，在輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，也要滿足因地制宜的項目設計結(jié)構(gòu)，保證桿塔結(jié)構(gòu)質(zhì)量的可靠性、穩(wěn)定性及科學性，滿足電力系統(tǒng)運行的安全性及穩(wěn)定性，提高輸電系統(tǒng)運行質(zhì)量。

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王久陽（1994.02.16—），性別： 男 ;籍貫： 遼寧省錦州市凌河區(qū)杏花里;民族 漢;學歷： 大學本科;職稱： 助理工程師;職務： 班員;研究方向：電氣工程;單位 ：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司;郵編： 125000。