输电线路铁塔设计荷载与塔重的关系式分析

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1、输电线路铁塔设计荷载与塔重的关系式分析输电线路优化设计中， 必须确定不同方案的铁塔重量， 而准确地计算各种方案的铁塔重 量需花费大量的时间和劳动力， 在经济上是不合算的， 一般的作法是只对某一种塔型的一种 高度进行计算，而同一型式的其他高度或另外荷载条件下的塔重，可用公式近似估算，因方案比较是相对的，对于塔重百分之几的绝对误差在工程上是允许的。文章参考国外研究成果，对输电线路铁塔设计荷载与的塔重的关系式进行了分析。1 前言输电线路优化设计中，必须确定不同方案的铁塔重量，而准确地计算各种方 案的铁塔重量需花费大量的时间和劳动力， 在经济上是不合算的，一般的作法是 只对某一种塔型的一种高度进行计算

2、，而同一型式的其他高度或另外荷载条件下 的塔重，可用公式近似估算，因方案比较是相对的，对于塔重百分之几的绝对误 差在工程上是允许的。关于输电线路铁塔塔重估算研究，国外曾做了大量工作，国外研究结果发现 塔重梯度与铁塔高度和其上可能的作用荷载变化值有关，在大多数情况下力矩公 式是最易实现的一种方法，参考国外研究成果对铁塔设计荷载与塔重的关系式归 纳了以下几种方法：(1)W,二=K,HaTb(2)W2二K2HTa(3)W3 :=K3(1.44 L)H(Ta Vb Lc)125(4)W4二 K4HT(5)W5 :各式中：Wi 铁塔塔重;Ki 比例系数；T 导、地线水平荷载和塔身水平风荷载总和，T =

3、t;V -导、地线垂荷和铁塔自重总和；L导、地线不平衡张力总和；La -横担最大长度；H 水平荷载影响高度，H =卡；T-导线、地线水平荷载和铁塔塔身水平风荷载；h-导、地线水平荷载和塔身水平风荷载作用点高度（以地面起算）；a、b、c常数。2不同关系式比较分析通过对式（1）（5）的初步分析，常数a、b、c的取值可初步确定，如式（6）（10）:31（6）W1 = K1H2T22（7）W2 二 K2HT3（8）W3 二心（1.44 旦）H（T 3 V2 L3）125（9）W4 二 K4HT（10）WK5H079T115结合有关资料对式（6）（10）进一步分析发现，除式（8）外，其它公式 对纵向张力

4、和垂直荷载的影响均未涉及， 且不同塔型比例系数均不为一定值，其 估算结果均不理想。下述选用 500kV及750kV线路铁塔施工图作为统计样本， 试图对上述公式进行进一步的改进和完善。3铁塔设计荷载与塔重的关系式通过对单双回路 232个施工图样本（涵盖 400/35、400/50、630/45、720/50 四种导线，4分裂和6分裂两种分裂型式，30m/s、32m/s、35m/s三种气象区， 呼称高范围3060m）的统计分析，按照力矩计算方法对公式式（8）进行反复 适配，综合考虑长短腿设计、OPGW开断、起算高度、塔身风荷载、覆冰厚度、转角度数、主材角钢断面型式和导线分裂数的影响， 得出设计荷载

5、与塔重的关系 式：L222（11）K0K,K2K3K4K5K6K7K8（1.44 - ）H（T 3 V2 L3）125上式中：T 导、地线水平荷载水平风荷载总和，T，轻冰区取大风工况，重冰区取覆冰工况；V -导、地线垂直荷载总和；L -导、地线不平衡张力总和，悬垂塔取 0,耐张塔取大风工况；La横担最大长度（以铁塔中心起算）；htH 水平何载影响咼度，H =-送tt-导线、地线水平荷载，轻冰区取大风工况，重冰区取覆冰工况；h-导、地线水平荷载水平风荷载作用点高度（以地面起算）；Ko比例系数，Ke8675 ；K1长短腿设计影响系数；K2 OPGW开断影响系数；K3 起算咼度影响系数；K4 -塔身

6、风荷载影响系数；K5 覆冰厚度影响系数；K6 转角度数影响系数；K7 主材角钢断面型式影响系数；K8导线分裂数影响系数。3.1长短腿设计影响系数K1取值山区线路为保护环境、防止水土流失，减小土石方开挖量，最佳方案是采用 全方位长短腿，为方便加工和施工、适应不同塔位地形高差，一般对应采用 2 3套接腿，尽量使塔重增加最小，不同长短腿级差对塔重的影响见表 3 1。长短腿级差对塔重的影响表3 1长短腿级差铁塔增重长短腿级差铁塔增重长短腿级差铁塔增重11.00541.04271.06021.01051.04581.06431.04061.04891.068由表3- 1可知，为方便塔重估算，当长短腿级差

7、w 2m时，Ki取值1.0;当 2V长短腿级差w 6m时，Ki取值1.05;当6v长短腿级差w 9m时，Ki取值1.07; 3.2 OPGW开断影响系数K2取值OPGW配盘时常需在直线塔上进行 OPGW开断，从而引起塔重增加，从工 程经验可知，当在# 2直线塔上进行OPGW开断时可使塔重增加2-3%,当在 # 3直线塔上进行OPGW开断时可使塔重增加1-2%。3.3起算高度影响系数K3取值铁塔规划时常采用某一高度为基准起算高度，超过基准起算高度则折减使用 档距，铁塔起算高度不同直接导致导、地线水平风荷载对塔重的影响度发生变化，各呼称高塔重发生变异，根据塔重统计和适配，K3h起算呼高h呼称高丿3

8、.4塔身风荷载影响系数K4取值因塔身风荷载计算较为复杂且计算结果差异较大，公式未直接计入其荷载,式中已通过比例系数调节，但对单回路铁塔尚需考虑设计风速取值修正， 通过反复计算和适配，当设计风速30v Vw 32m/s, K4(30會一 IIV .丿当设计风速V w 30m/s或 V 32m/s，o3.5覆冰厚度影响系数K5取值对于重冰区铁塔塔重通过计算分析和适配， K5可取1.65。3.6转角度数影响系数K6取值对转角塔样本的统计、分析后发现，转角塔角度按 20分级为最佳方案，其 塔重与导地线最大使用张力总和成正比，单回路转角塔 20转角时塔重约为其导 地线最大使用张力总和的0.3倍，双回路转

9、角塔20转角时塔重约为其导地线最 大使用张力总和的0.4倍，究其原因当转角度数小于等于 20时铁塔构件基本为安装工况控制，经适配后以20为基础转角度数影响系数 K6 ：120丿3.7主材角钢断面型式影响系数K?取值当铁塔塔身主材采用双角钢断面时，因构造所需铁塔板钉量比例增大，铁塔 塔重相应增大，经统计和反复适配，主材角钢断面型式为双角钢时影响系数 = 1.061.10，为方便铁塔塔重估算可取 K7= 1.0 8。3.8导线分裂数影响系数K7取值500kV线路其导线分裂数以4分裂为主，更高电压等级线路其导线分裂数相 应增加，经初算和适配，对单回路铁塔导线分裂数影响系数K7可以4分裂为基z x0.30准取n，对双回路铁塔则不需修正，即 K8= 1.0。14丿4塔重比较分析估算塔重与施工图塔重比较分析结果如图1、各呼称高估算塔重与施工图塔重比较分析如图2所示图1估算塔重与施工图塔重比较分析图图2各呼称高估算塔重与施工图塔重比较分析图5结论根据国外经验，估算塔重与施工图塔重直线塔 8%的绝对误差、耐张塔10% 的绝对误差对于方案比较是可以接受的，从分析比较结果来看，式（11）所得估 算重量与施工图重量的绝对误差为 67%,表明该公式对于方案比较是适用的。