一种高强度金属电力杆塔结构及架设方法与流程

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种高强度金属电力杆塔结构及架设方法。

背景技术：

杆塔是支承架空输电线路导线和架空地线并使它们之间以及与大地之间保持一定距离的杆形或塔形构筑物。世界各国线路杆塔采用钢结构、木结构和钢筋混凝土结构。通常对木和钢筋混凝土的杆形结构称为杆，塔形的钢结构和钢筋混凝土烟囱形结构称为塔。不带拉线的杆塔称为自立式杆塔，带拉线的杆塔称为拉线杆塔。中国缺少木材资源，不用木杆，而在应用离心原理制作的钢筋混凝土杆以及钢筋混凝土烟囱形跨越塔方面有较为突出的成就，杆塔是架空配电线路中的基本设备之一，按所用材质可分为木杆、水泥杆和金属杆三种。水泥杆具有使用寿命长，维护工作量小等优点，使用较为广泛。水泥杆中使用最多的是拨梢杆，锥度一般均为1/75，分为普通钢筋混泥土杆和预应力型钢筋混泥土杆；

现有的电力杆塔结构的杆型较为单一，杆塔上部荷载较大，线路改造成本高，为此我们提出一种高强度金属电力杆塔结构及架设方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的电力杆塔结构的杆型较为单一，杆塔上部荷载较大，线路改造成本高的问题，而提出的一种高强度金属电力杆塔结构及架设方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高强度金属电力杆塔结构，包括两个对称设置的钢筋砼电杆，两个所述钢筋砼电杆的下端均设有安装机构，且两个钢筋砼电杆之间设有第一铁横梁，两个所述钢筋砼电杆的上端共同固定连接有水平设置的第二铁横梁，所述第二铁横梁的两侧均设有棒型悬式绝缘子，两个所述钢筋砼电杆的两侧均设有复合横担结构，两个所述钢筋砼电杆上均拉设避雷线，且两个避雷线的下端均设有连接块。

优选地，所述安装机构包括水平设置的安装板，且安装板的两侧均插设有安装螺钉。

优选地，所述复合横担结构包括水平设置的护套，所述护套内设有芯棒，所述护套的两端分别设有挂头与连接底座，所述护套的上侧侧壁设有伞裙，且护套的上端设有倾斜设置的复合绝缘子。

优选地，一种高强度金属电力杆塔结构的架设方法，包括以下步骤：

（1）塔杆结构选择：架空输电线路杆塔结构要基于不同的海拔高度来进行设计，杆塔的电气间隙会受到海拔高度的影响，会对杆塔的耗钢量造成较为严重的影响，要对直线化，将塔头尺寸尽量减小，中相v串悬挂方式适用于超高压直线铁塔的挂线方式进行优塔，通过减小塔窗尺寸来降低铁塔耗钢量，基于不同的气象条件、不同的塔型、不同的导线来合理选择是否采用边相v串悬挂方式；

（2）曲臂形式选择：对杆塔曲臂k节点形式进行优化，单回路杆塔多采用直曲臂形式，构造简单、k节点受力好、曲臂主材受力简洁，可采用弯折曲臂形式，减小塔头尺寸，使塔重变得更加经济、合理；

（3）塔身坡度及塔根开尺寸优化：对塔身坡度和塔根开尺寸进行优化，塔身坡度和塔根开尺寸会对塔身斜材、主材的规格造成直接影响，也会影响到杆塔的美观度及重量。合理的塔身坡度可以让塔材受力均匀，也能够让材料规格的变化与塔材应力分布的变化相协调，最佳的坡度和根开可以整基铁塔的重量为目标函数，对基础作用力和构件受力性能进行综合考虑来最终选取；

（4）优化斜材布置原则：为了让腹杆受力变得更合理，将腹杆的水平角控制在35°～45°之间，为了防止腹杆出现同时受压的情况，在隔面处设置k形腹杆及对塔身隔面间交叉腹杆数量进行优化，使斜材布置简洁、传力路线清晰、塔身布材均匀协调，以便合理分配主、斜材受力情况，对斜材的坡度、长度进行优化，比较最小轴、平行轴等多种布置方案，筛选小交叉、大交叉，能够最大限度地降低塔重；

（5）节点构造优化：节点构造是架空输电线路杆塔结构优化设计的主要环节之一，通过优化节点构造设计，应该尽量使计算模式与实际塔型相互统一，并在满足构造要求的前提下将节点尽量简化，这样既能够降低塔重，又可以防止出现次应力，节点构造设计主要遵循下列原则：为了减小杆件断面损失，应该要尽量避免出现两面连接杆件对孔布置的情况；要尽量防止出现节点板受弯、杆件偏心连接的情况；要尽量节点板面积，要紧凑式地连接节点；为了降低杆塔重量，应该要减少包角钢连接数量；应该多用多排螺栓来布置斜材、主材；全方位长短腿设计适用于山区架空输电线路杆塔，不仅能够较好地保护自然环境，而且还能够降低施工难度、缩短工期、减少土石方工程量；

（6）架空输电线路杆塔材质选择：架空输电线路杆塔可以采用圆截面钢管，不仅能够提高结构的稳定性、减小杆件长度，还能够减小塔身风载荷，主要由于圆截面钢管的截面抗弯刚度大、受力各向同性、空气动力学性能好，圆截面钢管尤其适合用于杆件较长、几何尺寸较大的大型架空输电线路杆塔。

本发明中有益效果如下：

1、丰富了杆型型式，杆塔使用复合横担简化，结构设计，对于110kv双杆取消了导线铁横担，降低了杆塔上部荷载，优化了杆塔结构，丰富了线路杆型型式，同时，110kv双杆线路导线使用复合横担与复合绝缘子悬挂，具有很高的实用价值；

2、降低了线路改造成本，使用复合横担、复合绝缘子与原来采用增加杆塔等方式处理交叉跨越问题相比，能有效地利用狭窄的走廊，降低杆塔高度,施工简便易行，可节约大量的人力、物力和财力。

附图说明

图1为本发明提出的一种高强度金属电力杆塔结构的结构示意图；

图2为本发明提出的一种高强度金属电力杆塔结构的复合横担结构的结构示意图。

图中：1钢筋砼电杆、2第一铁横梁、3第二铁横梁、4棒型悬式绝缘子、5避雷线、6连接块、7安装板、8安装螺钉、9护套、10芯棒、11挂头、12连接底座、13伞裙、14复合绝缘子。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-2，一种高强度金属电力杆塔结构，包括两个对称设置的钢筋砼电杆1，两个钢筋砼电杆1的下端均设有安装机构，且两个钢筋砼电杆1之间设有第一铁横梁2，两个钢筋砼电杆1的上端共同固定连接有水平设置的第二铁横梁3，第二铁横梁3的两侧均设有棒型悬式绝缘子4，两个钢筋砼电杆1的两侧均设有复合横担结构，两个钢筋砼电杆1上均拉设避雷线5，且两个避雷线5的下端均设有连接块6，安装机构包括水平设置的安装板7，且安装板7的两侧均插设有安装螺钉8，复合横担结构包括水平设置的护套9，护套9内设有芯棒10，护套9的两端分别设有挂头11与连接底座12，护套9的上侧侧壁设有伞裙13，且护套9的上端设有倾斜设置的复合绝缘子14，丰富了杆型型式，杆塔使用复合横担简化，结构设计，对于110kv双杆取消了导线铁横担，降低了杆塔上部荷载，优化了杆塔结构，丰富了线路杆型型式，同时，110kv双杆线路导线使用复合横担与复合绝缘子悬挂，具有很高的实用价值，降低了线路改造成本，使用复合横担、复合绝缘子与原来采用增加杆塔等方式处理交叉跨越问题相比，能有效地利用狭窄的走廊，降低杆塔高度,施工简便易行，可节约大量的人力、物力和财力；

一种高强度金属电力杆塔结构的架设方法，包括以下步骤：

（（1）塔杆结构选择：架空输电线路杆塔结构要基于不同的海拔高度来进行设计，杆塔的电气间隙会受到海拔高度的影响，会对杆塔的耗钢量造成较为严重的影响，要对直线化，将塔头尺寸尽量减小，中相v串悬挂方式适用于超高压直线铁塔的挂线方式进行优塔，通过减小塔窗尺寸来降低铁塔耗钢量，基于不同的气象条件、不同的塔型、不同的导线来合理选择是否采用边相v串悬挂方式；

（2）曲臂形式选择：对杆塔曲臂k节点形式进行优化，单回路杆塔多采用直曲臂形式，构造简单、k节点受力好、曲臂主材受力简洁，可采用弯折曲臂形式，减小塔头尺寸，使塔重变得更加经济、合理；

（3）塔身坡度及塔根开尺寸优化：对塔身坡度和塔根开尺寸进行优化，塔身坡度和塔根开尺寸会对塔身斜材、主材的规格造成直接影响，也会影响到杆塔的美观度及重量。合理的塔身坡度可以让塔材受力均匀，也能够让材料规格的变化与塔材应力分布的变化相协调，最佳的坡度和根开可以整基铁塔的重量为目标函数，对基础作用力和构件受力性能进行综合考虑来最终选取；

（4）优化斜材布置原则：为了让腹杆受力变得更合理，将腹杆的水平角控制在35°～45°之间，为了防止腹杆出现同时受压的情况，在隔面处设置k形腹杆及对塔身隔面间交叉腹杆数量进行优化，使斜材布置简洁、传力路线清晰、塔身布材均匀协调，以便合理分配主、斜材受力情况，对斜材的坡度、长度进行优化，比较最小轴、平行轴等多种布置方案，筛选小交叉、大交叉，能够最大限度地降低塔重；

（5）节点构造优化：节点构造是架空输电线路杆塔结构优化设计的主要环节之一，通过优化节点构造设计，应该尽量使计算模式与实际塔型相互统一，并在满足构造要求的前提下将节点尽量简化，这样既能够降低塔重，又可以防止出现次应力，节点构造设计主要遵循下列原则：为了减小杆件断面损失，应该要尽量避免出现两面连接杆件对孔布置的情况；要尽量防止出现节点板受弯、杆件偏心连接的情况；要尽量节点板面积，要紧凑式地连接节点；为了降低杆塔重量，应该要减少包角钢连接数量；应该多用多排螺栓来布置斜材、主材；全方位长短腿设计适用于山区架空输电线路杆塔，不仅能够较好地保护自然环境，而且还能够降低施工难度、缩短工期、减少土石方工程量；

（6）架空输电线路杆塔材质选择：架空输电线路杆塔可以采用圆截面钢管，不仅能够提高结构的稳定性、减小杆件长度，还能够减小塔身风载荷，主要由于圆截面钢管的截面抗弯刚度大、受力各向同性、空气动力学性能好，圆截面钢管尤其适合用于杆件较长、几何尺寸较大的大型架空输电线路杆塔。

本发明中，丰富了杆型型式，杆塔使用复合横担简化，结构设计，对于110kv双杆取消了导线铁横担，降低了杆塔上部荷载，优化了杆塔结构，丰富了线路杆型型式，同时，110kv双杆线路导线使用复合横担与复合绝缘子悬挂，具有很高的实用价值，降低了线路改造成本，使用复合横担、复合绝缘子与原来采用增加杆塔等方式处理交叉跨越问题相比，能有效地利用狭窄的走廊，降低杆塔高度,施工简便易行，可节约大量的人力、物力和财力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。