摘要：铁塔基础设计是输电线路建设中非常重要的部分，基础施工过程中的劳动总量、工程造价和工期消耗量都占整个电网工程的主要部分。在设计输电线路铁塔基础的过程中，要充分考虑铁塔选型、承受电压等级、所在地区地质特点、环境风速等条件，建立一套完善的设计规划和施工方案，保证铁塔的安全性、实用性和经济性。本文对高压电网输电线路铁塔基础设计过程中的铁塔基础设计原则、常用基础选型比较等方面进行了深入地探讨，并对铁塔基础设计和优化过程中要注意的一些问题进行了分析，对实际施工过程有一定的指导意义。
关键词：高压输电线；铁塔设计；基础设计
1铁塔基础设计原则
1.1选型原则
不同铁塔在施工、造价和占地上都有着不同的标准和要求，因此选择合适的铁塔基础形式十分重要。对于新建工程，通常要选择直线杆；对于跨越和转交位置要使用角铁塔，这种方式相对简单，对提高线路安全很重要；对于回归线路较多的施工，通常使用占地较小的铁塔，否则会造成杆顶的变形，进而增加基础维护费用；对于线路老化的更新工程，要适当提高铁塔高度，缩小水平距离。在进行基础设计时，不仅要满足经济和安全的需求，还要满足环境的要求。
1.2设计原则
铁塔基础设计是输电线路中最重要的基础部分，铁塔基础设计的选型，对输电线路的施工建设具有决定作用。由于地质原因，目前基础形式分为很多类型，通常是首先浅埋，然后适当增加地板基础尺寸，提高基础自重等方式保证铁塔的稳定。直线塔和承力塔则常使用深埋方式。
2输电线路铁塔结构设计中遵循的原则
作为电力供应与输送系统中起着关键作用的输电线路铁塔，分布在各个电力系统的干线与分支线路中，起着不可估量的桥梁作用。为了保障电力输送系统的安全与稳定，输电线路铁塔是这种安全与保障的基础和前提。因此，在电力输送系统中扮演着重要角色的电力铁塔，在结构设计方面更是需要高标准，这对设计人员来说就是一个相当严峻的考验，如何能使设计出来的电力铁塔更适合当地的各种要求，一直就是困扰设计人员的难题。在设计过程中，设计人员应遵循一定的设计原则进行设计，这样才能保证设计出来的产品具有说服力，并且有证可循，使其具有科学性和合理性。
1）在输电线路结构设计中，要进行绝缘配置的设置，这是保证输电线路安全可靠的必备措施；
2）在进行设计过程中，要遵循气象条件进行设计，采用不同的输电线路级别进行气象条件的重现期进行衡量确定气象条件的取值；
3）防雷性也是设计中需要重点考虑和规划的一个重要原则，根据输电线路遭受雷击的公式可以得出一个结论，那就是随着地线平均高度的增加，输电线路被雷击中的次数也逐渐增多；
4）导地线的安全系数设计，它的选取直接影响到导线的运行安全情况，并且关系到荷载程度，这样才能保证输电线路的安全；
5）在设计中，施工材料，安装工序，施工手段也同样影响着电力铁塔的安全状况，在保证安全可靠的前提下，要按严格的设计要求进行施工材料的选择和施工。
3输电线路铁塔结构优化设计分析
输电线路铁塔结构设计是整个高压输电线路工程建设的核心部分之一，设计中所涉及的技术项目也相对较多，下面进行技术项目的简要分析。
1）在档距的选取方面应合理，通过计算和优化一些指标来取用合理的档距。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据杆距、杆塔距之间的档距的计算，并综合考虑经济指标和排位等指标，凭借着外业定位经验，能合理确定杆塔的水平、垂直档距，使指标达到最优；
2）角钢是组成电力铁塔的主要材料，所以要充分考虑角钢的截面特性，并综合角钢的材质、生产情况以及规格进行选择，这样才能对稳定性有所保障；
3）在进行设计中，应该选择合理的布材，塔身主材一般都是长度大，接头少，在各段的受力情况也不尽相同，所以应采用分段进行，避免浪费；塔身的斜材部分与主材的分割长度及辅助材料是密切相关的，斜材与水平面的夹角是充分发挥斜材承载能力的关键。主材与斜材相互配合，力求布材简单，承载力明确，各杆件准线相交于一点，达到减少偏心的目的。
4）塔身坡度的设计优化，这个因素对塔身主材、斜材的规格和基础作用力的大小有直接影响。选择合理的角度会使塔材应力分布均匀，所以在通过测算方法，计算出一个在保证铁塔强度和刚度的条件下，选出最优的坡度。
4输电线路铁塔基础设计措施
4.1角钢抗拔试验损坏过程
实施角钢插入式基础的抗拔试验时，可了解到角钢拔出的破坏过程。该损坏过程为①首先，混凝土基础中横截面产生初始裂缝，该由于混凝土的抗拉强度较弱，轴心抗拉强度仅为立方体抗压强度的十七分之一到十八分之一。该由于在基础设计轴心抗拉结构构件的过程中，并未考究混凝土的抗力。②倘若拉拔力处于某个定值时，角钢暴露处于混凝土界面裂开，裂缝经角钢肢尖与肢背处扩张且向外延续。据调查发现，许多试件一般遵循该发展规律，证明于角钢肢尖与肢背处有应力集合的迹象。③拉拔力的持续增加，混凝土和角钢间的粘结经外边至深陷边慢慢损坏，基础顶面的裂缝由纵向延续到侧表面。针对受拉诱发的基础横向裂缝，直接的原因为有效配筋率、角钢的应力和钢筋的直径，倘若承载力的标准需求较高时，横向裂缝较难适应耐久性需求作用，根据实际的问题考虑，可增加预应力。
4.2基础设计中的防裂缝措施
输电线路中施工质量引起的裂缝问题，较容易解决和处理，而基础设计中的措施则需更加严谨对待。因输电线路铁塔基础设计属于建设的基础，裂缝控制必须从根本加强控制。一般情况下，基础顶面裂缝属于造成侧面裂缝的起源，同时，基础顶面裂缝诱发混凝土碳化与钢材的锈蚀非常严峻。
由上述的拉拔试验的损害过程显示，角钢和锚杆处于受拉时，对比顶端混凝土界面会出现移动且有径向裂纹，处于放射状出现。倘若于拔出端的混凝土基础顶面增加钢筋网，拔出端混凝土产生裂开迹象时钢筋网及时增加受力，钢筋的强度相较于混凝土的强度更高。更值得注意的为，所设钢筋网和抗拔试验中基础顶面的裂缝交接，钢筋网的增加能控制基础顶面裂缝的进一步扩展，而且能延迟纵向裂缝的出现，该方法可提升混凝土和角钢的延性与粘结。角钢插入式基础中预埋角钢四周混凝土厚度高于地脚螺栓基础中预埋螺栓四周的混凝土，并且有利于钢筋网的建设，能够更加有效地控制基础裂缝，提升输电线路铁塔的质量和耐用度。
于施工操作过程中，需密切观察控制钢筋网保护层的厚度，根据具体铁塔的大小和重量，厚度不应过大，反之将影响裂缝控制的效果作用。同时，厚度不应过小，输电路线铁塔基础的氛围较差，并且基础混凝土的强度并不高。最佳的方法为钢筋网与基础纵筋连接。为了避免裂缝于荷载较大时进一步扩大，于第二道防线可增加基础的箍筋。据调查资料显示，横向配筋率未能显著增高混凝土和钢骨滑移前的粘结强度，可能提升滑移后的粘结强度。基础顶端的钢筋网与基础周围的箍筋组合可分散混凝土压力，此外，还可避免混凝土的变形和裂开。
5结论
本文以实际应用为基础，对高压输电线路铁塔的基础选型与设计进行了深入地研究。输电线路的铁塔基础在设计的过程中，要充分考虑铁塔选型、铁塔电算、承受电压等级、所在地区地质特点、环境风速等条件，建立完善的设计规划和施工方案，保证铁塔的安全性和经济性。随着我国经济的快速发展，输电线路铁塔基础的设计日益重要，在实际的工程建设中，如何提高铁塔的可靠性、稳定性和安全性，是未来电网建设领域研究的重要课题。
参考文献
[1]李碧荷.220kV架空供电输电线路的勘测与铁塔定位设计[J].海峡科学，2009(7)：42-44．
[2]罗希.高压输电线路设计与施工技术探析[J].中国集体经济，2011(22).
论文作者:1周献远,2张雅雯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
标签：铁塔论文; 基础论文; 线路论文; 角钢论文; 裂缝论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 《基层建设》2018年第36期论文;