李善金 牛俊友 耿偉亞

（1.商丘供電公司，河南 商丘 476000；2.夏邑供電局，河南 夏邑 476400）

《110～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“轉(zhuǎn)角塔、終端塔的基礎(chǔ)應(yīng)采取預(yù)偏措施，預(yù)偏后的基礎(chǔ)頂面應(yīng)在同一坡面上”。基礎(chǔ)的預(yù)偏值要根據(jù)桿塔結(jié)構(gòu)的變形和基礎(chǔ)設(shè)計時地基出現(xiàn)的變形綜合考慮。

桿塔的變形與桿塔結(jié)構(gòu)型式、轉(zhuǎn)角度數(shù)、地基情況、導(dǎo)地線型號及張力大小等有關(guān)。規(guī)程規(guī)定，長期荷載效應(yīng)組合（無冰、風(fēng)速5m/s及年平均氣溫）情況下，桿塔的計算撓度限值應(yīng)符合：直線自立式鐵塔3h‰、直線鋼管桿5h‰、轉(zhuǎn)角及終端自立式鐵塔7h‰、直線耐張轉(zhuǎn)角鋼管桿7h‰、轉(zhuǎn)角及終端鋼管桿15h‰，其中h為自基礎(chǔ)頂面至計算點(diǎn)的高度。在工程中，各桿塔實際使用條件往往不同于桿塔設(shè)計條件：或者桿塔兩端承受不均衡張力，或者導(dǎo)地線使用張力小于設(shè)計張力，或者實際轉(zhuǎn)角度數(shù)小于設(shè)計值，這些因素均會使桿塔的變形遠(yuǎn)小于撓度設(shè)計值，因而其基礎(chǔ)的預(yù)偏值就不能一概而論，而應(yīng)該根據(jù)工程實際使用情況綜合計算。本文分別就自立式鐵塔和鋼管桿在不同使用條件下，對基礎(chǔ)預(yù)偏值進(jìn)行分析和計算。

1 自立式鐵塔

由于直線塔所受的橫向荷載僅有風(fēng)荷載，其作用方向是隨機(jī)的，撓度方向由風(fēng)向而定；轉(zhuǎn)角塔和終端塔的主要橫向荷載為導(dǎo)地線張力，對具體的鐵塔來講，其方向是確定的，因而撓度的方向也是確定的；因此對轉(zhuǎn)角塔和終端塔基礎(chǔ)采取預(yù)偏處理。通常情況下，自立式鐵塔基礎(chǔ)的預(yù)偏值

式中，L為鐵塔基礎(chǔ)根開，f為鐵塔撓度。桿塔的撓度與桿塔結(jié)構(gòu)型式和受力大小有關(guān)。

利用虛功原理，平面桁架在荷載作用下，其位移值式中，N1為沿所求變形方向施加一單位力后每個桿件虛內(nèi)力，Np為桁架在荷載作用下隔桿件內(nèi)力，E、A和l分別為各桿件的彈性模量、橫截面積和長度。由此公式可知，桁架的彈性變形大小與桁架受力大小成正比關(guān)系。同時，在實際鐵塔中，螺栓孔徑一般要比螺栓直徑大1.5～2.0mm，螺栓受力后，螺栓中心將偏離螺孔中心，由此引起的桁架位移將增大

式中，n為每一根桿件的連接點(diǎn)數(shù)，d0為螺栓孔徑，d為螺栓直徑。

通過對大量轉(zhuǎn)角塔撓度的分析和實際測量，通常鐵塔螺栓中心將偏離螺孔中心引起的桁架位移換算成鐵塔撓度約為2～3‰，鐵塔主材分段越多，桁架位移越大。在結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有提供其設(shè)計撓度值時，考慮到施工誤差等因素，鐵塔撓度通常按下述取值：20°轉(zhuǎn)角時取4‰ ，40°轉(zhuǎn)角時取5‰；60°時取6‰；終端塔和90°時取7～8‰。

當(dāng)工程設(shè)計條件及線路路徑確定后，線路所用轉(zhuǎn)角（終端）塔的型式也就確定。由于桿塔實際使用條件不可能都正好是其設(shè)計條件，工程中按每基桿塔按實際使用條件去計算其撓度的工作量也比較大，利用桁架的彈性變形與桁架受力大小成正比的關(guān)系，計算出實際使用條件下鐵塔長期荷載效應(yīng)組合工況的受力值，與鐵塔設(shè)計條件下長期荷載效應(yīng)組合工況的受力值相比，可以得到鐵塔實際的撓度，從而確定鐵塔基礎(chǔ)的預(yù)偏值。如導(dǎo)地線等其他使用條件與設(shè)計條件相同時，60°轉(zhuǎn)角塔用在45°轉(zhuǎn)角時，換算彈性變形為3‰×45/60=2.25‰。考慮由桁架位移引起的撓度為3‰，由此得到此塔在45°轉(zhuǎn)角時，其桿頂撓度為5.25‰。

圖1

當(dāng)鐵塔兩側(cè)均衡受力時，鐵塔向轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)角分線方向傾斜。當(dāng)鐵塔兩側(cè)承受不均衡張力時，鐵塔所受合力方向與角分線將有一個夾角，其作用是在順線路方向增加了一個不平衡張力，需要鐵塔在兩個方向考慮預(yù)偏。如圖1所示，以A腿為基準(zhǔn)，當(dāng)線路一的張力大于線路二的張力時，基礎(chǔ)各腿預(yù)偏值如圖所示，其中H為順線路方向的預(yù)偏值，h為垂直線路方向的預(yù)偏值，β為線路轉(zhuǎn)角度數(shù)的一半。

由平面方程公式可知

2 鋼管桿

由《架空送電線路鋼管桿設(shè)計技術(shù)規(guī)定》相關(guān)條文知道，鋼管桿力學(xué)模型為一個懸臂梁，由水平力FH引起的撓度：

圖2

由彎矩M引起的撓度

通過對鋼管桿結(jié)構(gòu)計算分析，通常情況下，20°轉(zhuǎn)角時鋼管桿撓度在7‰時鋼管桿結(jié)構(gòu)外形和重量接近最優(yōu)配置，40°轉(zhuǎn)角時為9‰；60°時為11‰；終端和90°時為12‰～13‰。若鋼管桿結(jié)構(gòu)圖上提供了鋼管桿撓度值時，考慮到施工誤差因素等，施工計算預(yù)偏值采用的撓度值可較設(shè)計撓度值增加1‰～2‰。

當(dāng)鋼管桿沒有采取預(yù)彎措施補(bǔ)償撓度時，需要對其基礎(chǔ)采取預(yù)偏處理。同鐵塔計算撓度原理一樣，利用鋼管桿撓度與受力大小成正比關(guān)系，比較鋼管桿實際使用條件與其設(shè)計條件下的受力大小，換算得鋼管桿實際撓度，從而確定基礎(chǔ)預(yù)偏值。

通過比較鋼管桿基礎(chǔ)形式與鐵塔基礎(chǔ)形式可以知道，公式二同樣適用于鋼管桿基礎(chǔ)。基面施工中，在基面上選取幾個控制點(diǎn)，如圖3a、b、c和d4點(diǎn)，然后列出其x、y值，利用式（4）可計算出各點(diǎn)的標(biāo)高值，使基礎(chǔ)達(dá)到預(yù)偏要求。

圖3

3 結(jié)論

為使線路桿塔美觀，達(dá)到最佳受力需要，送電線路承力桿塔基礎(chǔ)的預(yù)偏，應(yīng)根據(jù)承力桿塔在工程現(xiàn)場的實際使用情況，充分考慮承力桿塔類型、轉(zhuǎn)角度數(shù)等綜合條件，計算出合理的基礎(chǔ)預(yù)偏值。本文分別就自立式鐵塔和鋼管桿在不同使用條件下，桿塔撓度值進(jìn)行快速而較準(zhǔn)確的計算，從而確定桿塔基礎(chǔ)預(yù)偏值，使轉(zhuǎn)角桿塔不向雙線側(cè)傾斜，不向轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)或外側(cè)傾斜，終端桿塔不向線路側(cè)傾斜。

利用平面方程，使基礎(chǔ)預(yù)偏后，各基面按要求應(yīng)施工成斜面，利用平面方程計算各控制點(diǎn)的標(biāo)高，可使基面容易獲得一個整體平面，達(dá)到預(yù)偏要求，從而使轉(zhuǎn)角桿塔受力最佳，安裝方便。