摘要：从送电线路中钢管杆的特点来看，钢管杆在外观和体积上具有明显的优势，这也是钢管杆在现代城市送电线路施工中广泛使用的重要原因之一。为了进一步完善送电线路钢管杆的设计，根据钢管杆受力特点，本文总结了影响钢管杆结构的主要参数和钢管杆设计要点，使钢管杆在满足承载要求的前提下经济合理，并保证钢管杆的整体和局部的稳定性。
关键词：送电线路钢管杆；影响要素；设计要点
1、前言
送电线路是现代城市基础设施建设中的重要组成部分，现代城市总体规划中，对送电线路钢管杆的设计也提出了更高的要求。送电线路中的钢管杆不仅要满足线路走廊的的节约型原则，还要对其结构进行美化。然而，在实际的钢管杆施工过程中，却存在着不少因素，影响着钢管杆的施工质量。因此如何保证钢管杆的牢靠性，同时使本体重量最优是钢管杆结构设计的关键之一。
2、送电线路中钢管杆的影响要素
从钢管杆的结构来看，钢管杆主要由两部分构成，一是主杆，一是横担。其中主杆的作用就是为了能够更好地承担来自杆身的风荷载，以及通过横担传导的导地线外荷载。而横担的作用则是直接对导地线外负荷的承载，所以，送电线路中钢管杆的设计要根据主杆与横担的具体情况而定。
2.1杆身
杆身指的就是主杆，而主杆在送电线路钢管杆总体积和质量的比重处在第一位，所以，在送电线路钢管杆的设计中，要将主杆作为首先要考虑的因素。现代城市送电线路施工要求钢管杆的顶部要具备一定的挠度，通常情况下，挠度要求都超出了钢管杆材料的最大韧度，使钢管杆在具体的设计中，要以控制杆顶的挠度作为设计目标。通过以往的实践可知，影响钢管杆挠度的要素包括主杆锥度，主杆壁厚，截面形状以及主杆稍径。其中主杆锥度对钢管杆整体设计的影响最为明显，锥度将直接控制钢管杆的自重，如果主杆锥度较小，则会使钢管杆自身重量加剧，同时也会增加钢管杆顶部的挠度。如果主杆锥度较大，钢管杆整体难度也会提升。
最适宜的主杆锥度为130到610之间。通过研究发现，主杆稍径与钢管杆自重成正比例变化关系，当主杆稍径增大时，钢管杆自重也会增大。主杆稍径的使用方位要保持在三百毫米到九百毫米之间。由于钢管杆的壁厚对其应力和自重都有影响，钢管杆应力越大，说明钢管杆壁越厚，同时，为了满足钢管杆挠度和强度的要求，要使设计加工钢管杆时的壁厚呈现负偏差。另外，钢管杆截面的形状也是影响钢管杆挠度的因素，然而，钢管杆截面形状是否类似于圆，与钢管杆的自身重量没有直接的关系，所以，截面的形状不必考虑过多，一般的钢管杆截面以12边形和16边形为主。
2.2横担因素
导地线横担是钢管杆重要组成部分，影响钢管杆横担受力和重量的因素主要截面形状、壁厚、稍径和根径。与主杆截面相似，横担截面边数越多，越接近圆形，其应力分布就越合理。在110kV及以下线路中，由于小导线所产生的外负荷较小，横担受力状态较为清晰，横担一般采用槽型截面；220kV线路则多采用六边形截面，使截面各个方向受力更为均匀，以承载较大的导线外负荷。
由于钢管杆一般用220kV以下等级线路，横担长度通常在7m以下，故壁厚的变化对重量的影响并不大，通常取值范围为6~10mm，不宜取低于6mm的壁厚，否则横担容易出现焊穿现象，从而导致应力集中，不利于横担受力。
横担稍径和根径对横担的受力和主杆的重量有较大的影响。稍径和根径越大，横担的应力就越小；横担根径越小，横担的应力就越大。同时，为了尽量利用横担根部的截面，横担根径应小于横担高度处的主杆截面直径，以便横担完全贴合主杆，从而充分利用横担根部截面合理地传递外负荷。因此，稍径和根径越大，横担的承载能力就越大，主杆截面也必须随之增大，从而加大杆重；横担根径越小，其承载能力就越小，主杆截面直径越小，从而减小杆重。故应选择合理的横担稍径和根径，使横担在满足承载要求的同时尽量小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如110kV线路钢管杆一般采用槽型截面，其横担稍径和根径相同，一般采用200~280mm；220kV线路钢管杆一般采用六边形截面，其横担稍径一般取值为160~220mm，根径一般取值为200~450mm。以上杆身因素和横担因素，在钢管杆结构优化设计时应分清其主次，综合考虑。除此之外，钢管杆结构优化设计时还应注意构造要求以及一些影响钢管杆受力的问题。
3、送电线路中钢管杆设计要点
3.1控制电压等级
现代城市送电线路中所使用的钢管杆，大部分为单杆结构，而这种单杆结构的钢管杆的强度无法与铁塔相比，所以，单杆结构的钢管杆只能够适用于电压等级在220kV以下的送电线路中。另外，在城市送电线路的实际施工过程中，大多数线路都是按照道路设计布线的，这种布线方式极易受到道路宽度的影响，因此，钢管杆的档距很难拉开，导致钢管杆的实际设计要以城市道路的宽度作为基础。基于现代城市道路平坦，且高差相对较小的特点，城市送电线路钢管杆的设计不必过多考虑垂直档距，实际的供电线路钢管杆设计时，垂直档距和水平档距相同，保持在一百五十米到二百米之间的范围内即可。
3.2控制壁厚
由于钢管杆的挠度和应力，受钢管杆壁厚的影响较为明显，因此，在钢管杆的实际设计过程中，要特别注意送电线路以及电压等级对钢管杆壁厚的要求，钢管杆的壁厚不能出现偏差，避免造成因壁厚所带来的送电线路问题。
3.3控制焊接方式
送电线路中钢管杆的主杆和横担，是其中的受弯部件，一方面受到向内的压力，一方面受到向外的拉力，如果主杆和横担采取横向焊接的方式，则全部的拉力或应力便都集中在了焊接点上，极易造成焊接点的破损，一旦出现焊接点破损的情况，势必会影响到钢管杆整体作用与功能的发挥，因此，为了保证送电线路的正常运行，必须要避免主杆与横担的横向焊接。
3.4控制钢管杆构件厚度
在钢管杆的构件当中，通常采用焊接的方式进行连接，只有一小部分构件是通过螺栓进行连接的。这个特点就决定了钢管杆的大部分构件厚度要符合一定的焊接要求，如果构件厚度低于要求厚度，就很容易出现焊穿的情况，因此，钢管杆的构件厚度不得低于六毫米，这是钢管杆构件厚度的最低要求。
3.5主杆及横担应避免横向焊缝
由于主杆和横担均为受弯构件，其截面一侧受拉一侧受压，若截面存在横向焊缝，则截面拉应力将由焊缝承担，当焊缝强度低于主杆钢板的抗拉强度时，主杆的破坏将始于横向焊缝部位。因此主杆及横担的完整性越好，其拉应力和压应力分布就越均匀，而不至于出现薄弱部位。为了尽量保证主杆及横担的身部完整性，应尽量避免横向焊缝。
3.6基础主柱高尽量满足地脚螺栓长度
钢管杆地脚螺栓由于排布较为紧密，且螺栓直径和预埋入基础的长度较大，因此基础设计所选取的基础主柱长度不应小于螺栓预埋长度，以免螺栓预埋部分与基础的水平钢筋相碰甚至穿过基础。对于220kV线路耐张钢管杆，当其受力较大而采用承台桩基础时，基础应选取足够的承台主柱长度，以免地脚螺栓插入到承台时，与布置较密的承台水平向钢筋相碰。
4、结语
现代城市送电线路中的钢管杆是重要的构成部件，钢管杆的承载能力受到诸多因素的影响，因此，在设计阶段，应注意优选设计参数，使钢管杆在满足承载要求的前提下经济合理；同时应遵循钢管杆设计的一些原则和要点，使钢管杆各部件协调工作，从而同时保证钢管杆的整体和局部的稳定性。
参考文献：
[1] 金涛，王冲，底尚尚.220kV双回输电线路钢管杆设计档距及安全系数取值分析[J].河北电力技术，2014.
[2] 罗正帮，杨雪锋，李益民.架空输电线路钢管杆主要构件重量分析[J].工程与建设，2014.
论文作者:杨绍峰,王东旭
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/17
标签：钢管论文; 截面论文; 线路论文; 挠度论文; 应力论文; 构件论文; 锥度论文; 《基层建设》2016年30期论文;