摘要：通过对钢管杆的设计基本原则和使用范围，并根据施工和运行反馈的信息，充分阐述了钢管杆的变形、斜率、强度、连接方式等方面一些建议，使线路工程中钢管杆设计能更好地满足运行和施工的需求。。
关键词：钢管杆变形；斜率、强度、连接方式
引言：
随着土地日显紧张、为提高土地效益，城市规划部门一般提供狭窄的高压线路走廊或利用绿化带作为高压架空线路的通道，普通自立式铁塔因为根开宽，需要比较大的走廊，占的位置多，不适合在受限制的走廊内架设。如同在同一路径上铺设电缆线路，则投资非常大，工程建设单位往往难于接受。钢管杆因为杆经小，占地少，需要的走廊比较小，而且可以在中心绿化带4m-6m方便架设，因为能满足走廊受限制地区架设架空线路的需要。以下结合本人设计南方地区内一些输电钢管杆线路经验，对钢管杆的设计参数以及使用提供一些建议。
1.钢管杆变形
钢管杆主要用于220kV及以下的电压等级的输配电线路中，用以代替传统的角钢塔、混凝土水泥杆。它整体美观，具有强度高、占地少、造价合理、安装快捷等特点。但钢管杆的受力特点与一般自立铁塔不同，它是通过钢管杆杆身的偏心弯矩将上部荷载传到基础，而且钢管杆的底部外径比铁塔根开小很多，因此钢管杆具有较大的柔度。在《架空送电线路钢管杆设计技术规定》（DL/T5130-2001）中指出：钢管杆受荷载作用所产生的变形，，是按正常使用极限状态的要求确定的。在荷载的长期效应组合（无冰，风速5m/s及年平气温）作用下钢管杆杆顶的最大变形挠度不应超过下列数值：
直线杆和直线带转角杆：不大于5‰（σ/h≤5‰）
转角和终端杆：不大于20‰（σ/h≤20‰）
以上规程限值过于宽松，根据本人以往钢管杆的设计经验以及国内几家著名钢管杆制造厂家的产品标准，考虑架空线路的美观及环境协调，转角杆挠度宜控制在12‰，在安装时至少也要保证不大于15‰。若无法保证，解决的办法是适当的提高导地线安全系数、缩小设计档距。
2.钢管杆的斜率
斜率是钢管杆壁的倾斜程度。其公式为：K=φ2 –φ1 /h
φ2 :根径 φ1 :梢径 h:杆塔净高 k：斜率
斜率的大小根据杆塔弯矩的曲率确定，但一般钢管杆塔的斜率是保持一定的，所以斜率宜取弯矩曲率的外包络线为准。
根据经验一般直线杆杆塔斜率为1/70~1/75;转角及终端杆塔斜率：0°-30°为1/55；30°-60°为1/40~1/50；60°-90°为1/35~1/40。 角5UAN001反馈的信息，充分论述斜率不宜过大，原则上不大于1/35，过大会影响视觉。
3.钢管杆的强度
根据结构设计规定中，钢管直径与钢管壁厚的比值不可超过100，按此设计出来的杆身厚度比较大，杆的刚度偏低，材料利用率不高。由规定的计算公式：I=c*D3 t,其中c是截面边数有关的常数，可见钢管杆直径D对挠度的影响远大于壁厚t，在其他外形参数不变的情况下，扩大钢管杆直径尺寸，可使钢管杆整体强度显著提高。但直径也不能过大，因为过大会锥度就变大，造成一方面材料浪费多，同时又影响美观。
根据经验一般钢管杆的梢经（钢管杆顶部直径）为：220kV及以下直线杆为φ300~φ400（多回、单回）；220kV转角及终端杆：0°~20°为φ400~φ500；20°~40°为φ500~φ600；40°~60°为φ600~φ700；60°~90°为φ700~φ800。
4.钢管杆连接方式
首先必须明确一个强制性原则：由于现场焊接的质量难以保证，根据安装及运行的安全性要求，钢管杆杆身严禁在现场焊接。其原因是多方面的，首先，钢管杆对接时本身钢管段的重量和环境因素的影响，在现场无法理想的对接，造成两段中心线不在同一个直线上；其次，现场焊接的工艺不能达到要求，只能外表焊接，内壁无法处理，对钢管杆刚度影响较大；第三，对焊接的防腐处理较困难，特别是内壁容易产生腐蚀，而影响钢管杆的强度。
目前钢管杆的连接方式主要有套接和法兰连接两种方式，前者主要用于直线杆和小转角杆，钢管杆边数大于12边的连接；后者是目前常用的连接方式，用于直线杆和转角杆。后者采用刚性法兰连接，即带肋法兰。受力时法兰盘、法兰肋板和螺栓同时作用，法兰盘不允许发生变形。这种方式在连接处可视为无任何变形。中间法兰连接螺栓宜采用6.8级以上的高强度螺栓，直径不小于16mm。中间法兰螺栓孔不宜大于螺栓直径2mm。
由于运输和热镀锌工艺限制考虑，每段杆段的长度不宜大于10m，一基杆中间法兰不宜超过4个
5.钢管杆地脚螺栓
按规定要求，底部法兰孔径为地脚螺栓直接的1.1倍。地脚螺栓一般采用Q235钢和35号优质钢，其质量标准应符合国家现行使用标准。地脚螺栓固定采用定位模板及锚板，它们须与底部法兰同时钻孔加工，与地脚螺栓、箍筋组合为一个整体吊装。为了避免吊装时变形，钢模板、锚板厚度不宜小于10mm。
钢管杆基础无论采用何种形式，设计时要注意基础主柱或桩的最小直径满足下式（图3），以保证地脚螺栓总能顺利放入：
6.其他设计问题
挂线点要求：由于钢管杆挂线点一般情况下都是在厂家加工时直接把挂线板焊接在横担头部(架空地线挂线板焊接在杆顶)，不是采用螺栓连接，线路在长期运行中，挂点连接处经常摩擦，镀锌层容易被破坏而导致腐蚀，挂板调换相当困难因此在设计时，在正常计算值确定的挂线板厚度的基础上，加厚2mm，主要是提高防腐性能，另外应考虑检修孔或是否考虑双挂点等问题。
爬梯与体息平台：对于钢管杆比较高或是交跨杠，根据需要可设置体息平台，在悬挂点以上部位杆身可装设双面爬梯;特别是悬挂点上部钢径超过80cm，最好装设双面爬梯，以提高杆上作业人员的安全可靠性。
8.总结语
在城市输电线路工程中，钢管杆的使用取得了较好的经济效益和社会效益。因此，在城区道路建设中，大力推广使用钢管杆，不但能节省土地资源，同时美化了城市的整体环境，而且能加快施工进度，有效降低工程施工对环境造成的负面影响。本文结合线路工程的设计经验提出了一些优化设计参数，但钢管杆的优化设计还需要我们共同不懈的努力。
参考文献：
[1]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电子出版社，2003.
[2]DL/T51302001，架空送电线路钢管杆设计技术规定[S].2001.
论文作者:李忠钊
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/7
标签：钢管论文; 斜率论文; 螺栓论文; 法兰论文; 线路论文; 地脚论文; 杆塔论文; 《电力设备》2016年第17期论文;