【摘 要】在輸電線路桿塔荷載計算時，窄基鋼管塔與普通桿塔的計算步驟基本相同，但具體的計算方法卻又不盡相同。本文從合理確定窄基鋼管塔結(jié)構(gòu)重要系數(shù)、塔身風(fēng)振系數(shù)，導(dǎo)地線張力和風(fēng)荷載計算，導(dǎo)地線及附件的重力荷載計算，安裝和斷線、不均勻覆冰荷載、塔身風(fēng)荷載計算等方面，系統(tǒng)地闡述了輸電線路窄基鋼管塔的荷載計算過程，并總結(jié)了荷載計算過程中需要注意的一些問題。

【關(guān)鍵詞】輸電線路 窄基鋼管塔 荷載計算

一、前言

桿塔荷載的主要來源有桿塔自重與塔身風(fēng)荷載，作用在導(dǎo)地線上的所有荷載，架線施工時緊線、錨線、掛線、吊線引起的荷載，絕緣子串重力荷載與風(fēng)荷載，桿塔組立時發(fā)生的施工荷載，拉線結(jié)構(gòu)的永久拉線荷載，地震荷載與電線舞動產(chǎn)生的荷載，其他不可預(yù)見的或偶然荷載，下面將系統(tǒng)地闡述窄基鋼管塔的荷載計算過程。

二、桿塔結(jié)構(gòu)重要系數(shù)

按照《110kV～750kV 架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》（GB50545-2010）的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，重要線路取1.1，臨時線路取0.9，其他線路取1.0。

三、塔身風(fēng)振系數(shù)的確定

與常規(guī)桿塔的風(fēng)振系數(shù)相比，窄基鋼管塔塔身分段風(fēng)振系數(shù)較大。根據(jù)隨機振動理論公式，風(fēng)振系數(shù)的取值與單位迎風(fēng)面積的質(zhì)量有關(guān)。對于窄基塔，根開小，塔身坡度很小，塔身主材及斜材受力較大，選材規(guī)格較大，相當于常規(guī)塔而言，迎風(fēng)面積減小，質(zhì)量增大，質(zhì)量與面積比值就更大，因此其塔身風(fēng)振系數(shù)較普通塔更大。橫擔部分，由于窄基塔一般電壓等級較低，橫擔尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件少，因此風(fēng)振系數(shù)不大，沒有明顯突變。對于與橫擔相鄰的塔身部分，塔身主、斜材受力較大，斜材選材規(guī)格較大，質(zhì)量與面積比值較大，可能存在突變。研究表明，通過 MIDAS有限元軟件，建立窄基塔有限元模型，可以準確地計算結(jié)構(gòu)各種模態(tài)下的自振周期，同時又采用 ANSYS軟件進行對比分析，可以得到很好的吻合。對窄基鋼管塔而言，橫擔及與橫擔相連的塔身中柱的風(fēng)振系數(shù)均較大，而變坡以下的塔身風(fēng)振系數(shù)相對較小。結(jié)合1000kV特高壓風(fēng)振系數(shù)的計算經(jīng)驗，按照窄基鋼管塔的不同部位分別推薦塔頭（變坡以上）和塔身（變坡以下）的風(fēng)振系數(shù)取值。窄基鋼管塔上橫擔及以上取2.5，中橫擔及以上取2.3，下橫擔及變坡以上塔身取2.0。窄基鋼管塔塔身（變坡以下）分段高度10m處取1.2，20m取1.45，30m取1.65，40m取1.8，50m取1.9，中間值按插入法計算。

四、導(dǎo)地線張力計算

導(dǎo)地線張力計算除了要計算線路正常運行情況的導(dǎo)地線張力外，還要計算斷線、不均勻覆冰和安裝工況下的荷載組合，必要時還要驗算地震等罕見情況。

五、導(dǎo)地線風(fēng)荷載

此處的風(fēng)荷載除了所有導(dǎo)地線本身的風(fēng)荷載之和外，還包括絕緣子串的風(fēng)荷載。

六、導(dǎo)地線及附件重力荷載

重力荷載包括每相導(dǎo)地線重力荷載、絕緣子及金具重力荷載等。

七、安裝荷載計算

各類桿塔的安裝情況，應(yīng)按10m/s風(fēng)速、無冰、相應(yīng)氣溫的氣象條件下考慮相關(guān)荷載組合。懸垂型桿塔應(yīng)考慮提升導(dǎo)地線及其附件時的作用荷載和導(dǎo)地線錨線作業(yè)時的作用荷載，并應(yīng)考慮動力系數(shù)1.1。掛線點垂直荷載取錨線張力的垂直分量和導(dǎo)地線重力與附加荷載之和，縱向不平衡張力分別取導(dǎo)、地線張力與錨線張力縱向分量之差。耐張型桿塔的安裝荷載，應(yīng)考慮錨線和緊線時導(dǎo)地線的荷載、臨時拉線所產(chǎn)生的荷載、緊線牽引繩產(chǎn)生的荷載、及安裝時的附加荷載。導(dǎo)地線的架設(shè)次序，宜考慮自上而下地逐相（根）架設(shè)。對于雙、多回路桿塔，按實際需要考慮分期架設(shè)的情況。與水平面夾角不大于30度、且可以上人的鐵塔構(gòu)件，應(yīng)能承受設(shè)計值1000N人重荷載，且不應(yīng)與其他荷載組合。

八、斷線荷載計算

懸垂、耐張桿塔的斷線情況，均應(yīng)按-5℃、有冰、無風(fēng)的氣象條件考慮，對分裂導(dǎo)線不考慮任意一相導(dǎo)線全斷的情況，各種斷線情況的組合按《110kV～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》（GB 50545 - 2010）第10.1.5和10.1.6計算。

九、不均勻覆冰荷載

不均勻覆冰情況的荷載應(yīng)按未斷線、-5℃、有不均勻冰、風(fēng)速10m/s的氣象條件考慮，不均勻覆冰率為一側(cè)100%、一側(cè)40%，且導(dǎo)線覆冰不平衡張力不低于導(dǎo)線最大使用張力10%、地線覆冰不平衡張力不低于地線最大使用張力20%。

十、桿塔掛點荷載設(shè)計值

（一）導(dǎo)地線風(fēng)荷載和垂直荷載分配。垂直荷載前后側(cè)分配系數(shù)為0.4和0.6，水平分荷載荷載前后側(cè)分配系數(shù)為0.5和0.5。導(dǎo)地線角度風(fēng)荷載分配系數(shù)如下表：

（二）荷載設(shè)計值組合

對非重冰區(qū)，不考慮不均勻覆冰。根據(jù)承載力極限狀態(tài)公式：R，計算得出各工況下桿塔掛點的重力荷載、風(fēng)荷載、地線張力設(shè)計值。

（三）掛點荷載設(shè)計值計算

根據(jù)各個工況下風(fēng)荷載的角度、導(dǎo)地線角度風(fēng)荷載分配系數(shù)和前后側(cè)分配系數(shù)，計算得掛點X方向和Y方向的風(fēng)荷載分力（坐標原點在塔腿中心，向上為Y軸正方向，向右為X軸正方向）。同時，根據(jù)重力荷載前后側(cè)分配系數(shù)計算得各掛點的垂直荷載。

十一、塔身與橫擔風(fēng)荷載計算

根據(jù)角度風(fēng)吹時的風(fēng)荷載分配表、上下端分配系數(shù)，根據(jù)公式計算，把塔身受風(fēng)荷載轉(zhuǎn)換到塔身具體節(jié)點上。

塔身各段風(fēng)荷載上端分配系數(shù)60%；塔身各段風(fēng)荷載下端分配系數(shù)40%；橫擔風(fēng)荷載上、下端分配系數(shù)均取50%。角度風(fēng)吹時的風(fēng)荷載分配系數(shù)可查架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 5154 -2012）中相關(guān)表。

隨著輸電線路通道走廊日趨緊張，合理采用窄基鋼管塔既可極大的節(jié)約土地資源，又可較鋼管桿降低工程造價。在窄基鋼管塔的荷載計算過程中，既要全面，又要盡可能準確，才能使其既經(jīng)濟實用，又能保證在其使用壽命內(nèi)能承受各種設(shè)計工況的荷載，從而確保輸電線路安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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