摘要：本文通过查阅大量文献及工作经验总结，探讨了输电线路大跨越铁塔结构发展历程，分析了大跨越输电线路上铁塔面临的问题及防治措施，总结了输电线路大跨越铁塔的主要技术，希望对输电线路大跨越铁塔结构设计有一定的作用。
关键词：输电线路；大跨越铁塔；结构设计
1 输电线路大跨越铁塔结构发展历程
我国在钢材方面较为紧缺，因此在大跨越塔建造的起步阶段，采用的是钢筋混凝土结构。这种结构有着稳定性较强、安全性较高的特点。和其他的材料相比，这种材料也需要投入更多的成本。从我国情况来看，这种材料一般在1990年之前应用较多，尤其是长江中下游平原。随着时代的不断发展，大跨越塔的要求也在逐渐提高，塔的高度也从原本的116.5m增加到了257m，电压从最初的220kV增加到了目前的500kV。通过钢筋混凝土材料建造的跨越塔，不仅有着较高的质量，而且能够长时间使用。但是这种材料的建设周期较长、占地面积大，而且对环境有一定的污染。在当前时代下，基本上已经不使用钢筋混凝土的铁塔，尤其是在部分山区，材料的运输也是一个难点，就算运输完成了，也会对环境造成较大的伤害。随着社会的不断发展，组合角钢跨越塔逐渐开始出现在输电线路中。这种跨越塔和传统的钢筋混凝土塔相比有着更强的强度，在该领域有着广泛的应用。同时，这种材料的跨越塔对环境的抵抗力非常强，对于地震等自然灾害有一定的可抗性。
2 输电线路大跨越铁塔结构设计要点
2.1 合理设计塔头铰结点的位置
铁塔的铰结点也就是杆系结点，当杆系结点变为刚性节点后，虽然不会对铁塔的正常工作造成影响，但是会浪费掉一部分的原材料。从对我国的铁塔结构分析可以得出，大部分铁塔在中间铰位置都会添加平连杆，但是在一些发达国家中并没有采取这种做法。在此方面，可以利用三铰拱的方式解决，这样不会对铁塔的稳定性造成影响。因此在铁塔设计的过程中，要保证计算图和加工图的一致性，这样才能保证铁塔的结构优化，提高铁塔的安全性。
2.2 布置合理的导线横担下平面斜材
交叉斜材一般都会安排在横担的主材上，而这很可能产生纵向压力，从而导致节点出现变形的情况。为了避免这种情况，设计时一般都会在这个结构上添加短角钢，但这种方法属于临时的应急措施。因此为了对铁塔结构进行优化，需要对纵向压力进行处理，例如将交叉钢材安装到横担根部，从而将纵向压力传递到主塔上。
2.3 曲臂传递纵向荷载
曲臂铁塔不仅可以提高铁塔的美化程度，同时也增加了铁塔的实用性。通过曲臂结构的铁塔，能够很好地平衡纵向荷载，将其传递到臂内外侧斜材，但是这种方法需要考虑的层面较多。因此设计师在设计的过程中，要考虑到各个零部件的作用，对于不能安装杆件的区域，一定要严格控制。同时在力的传导方向上，还要通过适当的杠件来保证纵向荷载的正确转移。在布置杆系时要保证其合理性，根据纵向荷载的方向进行调整。
2.4 大坡度塔身
大坡度塔身的这种设计方式，能够减少大跨越铁塔建造所消耗的材料，但同时也会导致铁塔出现不同程度的倾斜。这种设计方式在实际中运用较为广泛，效果也比较好，但是塔身的弯曲也可能为铁塔带来一系列安全问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以在设计时，要对斜材进行相应的完善，在一些关键的环节添加支撑或者用双排螺栓对主材进行固定。此外，在钢管塔上使用大坡度塔身，虽然需要投入大量的成本，但由于其符合物理学原理，因此也有一定的可行性。
2.5 偏心问题
偏心问题属于铁塔的核心问题，导致铁塔偏心的因素有很多，总的来说可以总结为以下四方面：第一，施工中采用单包铁接头的方式，导致主材力线偏心；第二，竹材和斜材连接不当导致的偏心；第三，主材接头的型号、规格不同引发的偏心；第四，横隔面材连接上的偏心。针对不同的偏心问题，要采取不同的解决措施。例如在第三种情况下，可以采用上下主材搭接接头的方法进行完善。
2.6强化铁塔结构设计选型
2.6.1改进水平材验算方法
在过去水平材验算的方式，我国基本都是采用安装工况杆件内力叠加人重弯矩的方式，造成人为加大了杆件应力的现象。通过对国外相关规定的研究，本塔水平材验算采用仅考虑人重弯矩的方式，其它荷载不参与，采用这种方式，一般受力杆件均能满足要求。我国新版《架空送电线路杆塔设计技术规定》也是按此原则做了明确的规定。
2.6.2加长杆件构造长度，减少包铁连接数量
在过去的杆塔生产中，铁塔杆件长度经常受到塔厂镀锌设备的限制，导致杆件长度基本不会超过8米，为了保证长度，塔材只能采取多段连接的方式来弥补生产的不足。近些年，很多塔厂已经进行了改革，换用较大的镀锌锅，这样镀锌杆件长度可达到10-12米，为设计采用较长杆件创造了条件，可减少杆件包铁数量和减小因连接构造误差难免产生的不利影响，能进一步降低塔材耗量，节约加工成本。
2.6.3杆件连接紧凑，减少节点板用量
与国外电力行业发展较好的国家相比，我国塔材单基耗量要比国外高，不仅是因压应力稳定计算公式和钢材的机械性能有所差别，更关键的是节点板用量较高，因此，我国应该重视节点构造设计。比如上、下曲臂外侧主材直线布置，改为短角钢外包连接，可大大减小上"下曲臂内侧主材负端距，可以有效合理安排杆件连接，减少节点板的使用，达到节点连接紧凑的目的，单基耗量40Kg，要比原来的构型耗材少50Kg，另外还改进了直线塔地线支架和横担的相互连接方式，也减少了节点板面积。
3 结语
随着我国社会的发展、科学技术的不断进步，输电线路也有较大的发展空间，必然会呈现越来越密集的趋势，输电线路大跨越铁塔也会面临更大的挑战，因此必须要不断对铁塔的结构设计进行完善，开展深入研究，才能适应时代发展趋势，保证大跨越输电线路的稳定运行。
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论文作者:陈耿宾
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
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