摘要：电力传输过程中的一个重要部分就是输电线路的铁塔结构，输电线路铁塔是输电系统工程的关键部分，它的结构稳定性直接关系到输电线路的可靠性、经济性和连续性，直接对电力系统及人们的生产、生活带来影响。为了使得输电线路能够更加的安全、可靠，能够为用户提供更加高效的电力服务，不仅需要从源头做好输电线路铁塔的结构设计，还需要提高施工管理及运行维护的质量，从而使得输电线路铁塔更安全可靠和经济实用。本文主要针对输电线路杆塔结构优化设计措施进行了简要探讨。
关键词：输电线路；杆塔结构；优化设计
随着人们对电力的需求量越来越高，我国电力企业加大了电网的建设，其中输电线路杆塔作为电网系统组成部分之一，其数量也在不断增加。为了保障人们能够正常用电，需要杆塔结构做好输电线路的支撑架空工作。然而在实际环境中，杆塔结构会受到各种因素的影响，无法确定输电线路的稳定性，继而使电网系统出现问题，给电力企业带来一定的经济损失。本文主要针对输电线路杆塔优化设计进行了研究和探讨。
1输电线路杆塔的分类及概述
输电线路杆塔是输电线路建设过程中必不可少的重要结构组件，其主要的功能就是把导线、避雷线和附属设备进行支撑架空，从而保证所有相关的导线之间，导线与地面和一些交叉跨越物之间保持安全的距离。在电力系统中主要应用的电力线杆塔主要分为：直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、换位杆塔、跨越杆塔、终端杆塔这五大类。
而电力杆塔建设主要采用两种材料形式：铁塔和钢筋混凝土塔。一般在输电线路的电压等级大于110kV时都采用铁塔形式，而电压等级小于66kV时会多采用钢筋混凝土塔。在输电距离较远，线路电压等级高，施工环境复杂的环境一般采用铁塔。由于铁塔结构的可变性，铁塔结构的安全性方面有着相当的优势。但是铁塔的使用对材料的需求量也大，结构设计不合理也会导致杆塔本身的抗弯矩和承载力的不足，并造成材料浪费。因此电力线路杆塔必须要根据线路的电压等级、回路数量、环境情况等进行考虑，从而选择合适的杆塔形式后在针对实际情况进行优化选择，从而选择最为合适的杆塔结构，从技术性、经济性方面综合对杆塔的选择进行评判。
2输电线路杆塔结构优化设计措施
2.1选择科学合理的铁塔基础设计方法
输电线路的铁塔基础工程是一项非常复杂、非常系统的工程。所以，在确定铁塔基础设计方法之前，必须进行实地考察，了解实地的实际情况，从而能够全面地了解铁塔基础工程的特点和地质状况，进而在确定设计的方法，这样就可以保证铁塔基础工程设计的合理性和科学性。要求设计人员进行实地考察的主要原因在于不同的地质会有不同的设计方法，因为地质的不同也就对设计的要求不同，如针对砂土或者粘性土等地质，一般采用的方法就用强夯法。
2.2完善软土质地区基础设计
由于软土质本身的特性，导致了在其进行施工的时候具有一定的复杂性，铁塔基础也是比较薄弱的。所以，为了能够保证杆塔在软土地区的承载力，必须加强铁塔基础设计，否则会导致在铁塔基础施工过程中发生塌陷的情况，进而会严重影响到铁塔基础的施工进度。
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2.3杆塔塔头形式选择
干字形及羊角形是目前输电线路杆塔直线塔塔头的主要形式，其中羊角形塔头的应用非常广泛，主要是和其质量轻有关。此外，转角塔也是输电线路杆塔的类型之一，其计算受力和直线塔相比要大很多，因此大多选用干字形作为塔头形式。
2.4斜材优化布置
为确保腹杆受力均匀、合理，可对腹杆水平角进行控制，合理范围为35°～45°；为避免腹杆产生同时受压的现象，可以在隔面处进行K形腹杆的设置，或者针对塔身隔面间交叉腹杆数量进行优化设计；必须确保斜材布置简洁，以及传力路线清晰无误，而且塔身布材保持均匀协调，从而可以对主、斜材受力情况进行合理分配；针对斜材坡度、长度等因素进行优化设计，对最小轴、平行轴等布置方案进行对比分析，对小交叉、大交叉进行筛选，从而尽可能地减轻塔重。
2.5节点构造优化
为降低杆件断面损失，必须要尽可能的防止产生两面连接杆件对孔布置的现象；要尽可能地避免产生节点板受弯、杆件偏心连接等现象；要尽可能地降低节点板面积，选择紧凑式连接节点；为减少杆塔重量，应尽可能地对包角钢连接数量进行控制；推荐使用多排螺栓，来对斜材、主材进行布置。
2.6开挖排水沟
施工时，基面及基坑土石方的开挖会使原状稳定土体受到扰动，而且有时弃土堆积在塔位坡上，增加了边坡的附加压力，在雨水、山洪及其他地表水的冲、刷、侵蚀下，容易产生塌方和滑坡；故保持通畅良好的基面排水，有利于挖方边坡及基础的土体稳定。排水对于下边坡土质密实、植被良好且地形较为平缓的塔腿，可直接以桩位为中心向外围作3％散水，使基面汇水自由流出塔位（见图1）。
若塔腿下边坡地形陡峻，此时需在塔腿外侧开挖环形基面排水沟，使基面汇水沿排水沟至远离塔位20m外的地形较缓处排出。另外，若与塔位相连的山体高于塔位且塔位上方存在汇水面，此时需在塔位上方依山势开挖“ ”型截水沟，以拦截和排除周围山坡内的汇水。排水沟的内壁采用石材（可就地取材）浆砌，以保证流水不会下渗且沟壁经冲刷不会坍塌。对于土质含砂量较高、粘性较差，或表层为强风化岩石，颗粒松散的排水沟，更需保证排水沟内壁的浆砌质量。
3输电线路杆塔结构的发展趋势
在电力企业运行及发展的过程中，我国输电线路的杆塔结构设计仍然存在着一定的限制因素，所以在设计中也需要逐步深入，满足项目设计的整体需求。因此，在未来电力系统发展中需要有效优化输电线路杆塔结构优化设计的整体结构，并在设计方案优化中，需要做到以下几点内容：第一，在设计理论方法优化及完善中，需要引进先进的经验，通过对经验的总结，设计结合我国的杆塔结构设计方案，满足杆塔、塔基以及路线设计的一体化发展。第二，在荷载取值分析中，需要相关设计人员合理分析重动力分荷载取值的相关内容，将地形区域的复杂因素作为重点，选择创新性的项目整合资源，强化输电线路杆塔结构的优势性，从而为输电线路杆塔结构的优化提供支持，明确杆塔结构发展的基本方案。
结语
总而言之，输电线路工程体系的基础选型及优化至关重要，直接关系到线路的工程安全、造价和对环境的影响，基础设计研究前，在熟悉地勘报告的前提下，针对具体的塔位和地质情况因地制宜地做到经济、适用与合理，尽量减少开挖土方对环境的破坏，使每种基础型式能够最大程度地适应具体地质条件及杆塔型式，满足其承载力与杆塔的上拔力或下压力的平衡与稳定。这也就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步重视研究。
参考文献
[1]史宏伟,刘益初,刘守明,等.输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用[J].电子世界,2014.
[2]郑存波.输电线路杆塔结构优化设计的探讨[J].中国建筑金属结构，2013.
[3]杨茜.架空输电线路杆塔结构优化设计[J].中国高新技术企业,2015.
论文作者:李宁
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/21
标签：杆塔论文; 线路论文; 铁塔论文; 结构论文; 基础论文; 排水沟论文; 优化设计论文; 《防护工程》2017年第32期论文;