专利名称：一种优化的倾斜耐张型输电铁塔的制作方法
技术领域：
本实用新型属于输电线路设计领域，具体涉及针对耐张型输电铁塔的结构进行优化设计的倾斜耐张型输电铁塔。
背景技术：
输电铁塔按结构型式可以分为拉线型铁塔、自立式铁塔及钢管杆。输电线路铁塔按照用途可以分为直线型铁塔(含悬垂转角塔)、耐张型铁塔及特殊型铁塔。其中耐张型铁塔包括直线耐张型铁塔、转角型铁塔及终端型铁塔，耐张型输电铁塔承受架空线的导地线张力。
目前无论何种结构形式的输电铁塔其塔身与地面均为垂直设计。对于大转角的耐张型铁塔，承受很大的张力，使得耐张塔的重量大大增加。输电铁塔的塔身主材是其主要的受力构件，就铁塔的整体受力而言，当转角型耐张塔转角度数较大时，由导线产生的张力控制铁塔的塔身主材，使得设计时塔身主材的规格加大，不得不采用组合角钢甚至钢管。如
图1所示，传统的耐张型输电铁塔地线横担1、上导线横担2、中导线横担3、下导线横担4及塔身5，所述地线横担的下端连接有上导线横担，上导线横担的下端连接有中导线横担，中导线横担的下端连接有下导线横担，下导线横担的下端连接有塔身，塔身立于地面上。在应用时，铁塔的横担上需连接前侧导线6和后侧导线7，由于此种输电铁塔的塔身与地面始终保持垂直状态，这种受力状态使得此类耐张型输电铁塔重量较重。根据此类耐张型铁塔的受力特点，本实用新型设计出一种性能优化的倾斜耐张型输电铁塔，使得铁塔的受力体系更加合理。
实用新型内容
为克服现有技术中的缺陷，本实用新型提出一种优化受力体系、将对结构的部分不利荷载转化为有利荷载的倾斜耐张型输电铁塔，包括地线横担、上导线横担、中导线横担、下导线横担及塔身，所述地线横担的下端连接有上导线横担，上导线横担的下端连接有中导线横担，中导线横担的下端连接有下导线横担，下导线横担的下端连接有塔身，塔身立于地面上，其中所述地线横担、上导线横担、中导线横担和下导线横担均呈水平布置，所述塔身呈倾斜
状且与垂直方向间呈一夹角e， e的范围为5。-i5。。
其中，通过调整塔身与垂直方向的夹角e值来确定塔身对塔脚所产生的合弯矩M，其相互关系可以表述为
合弯矩m:M=2T4.H4+2T3.H3+2T2'H2+2Tl.Hl-(2G4.H4+2G3'H3+2G2.H2+2GlHl+G.H).taiie，
其中e为耐张型输电铁塔塔身与垂直方向的夹角，ti、 Gi分别为下导线横担导线挂点所受的
水平张力与垂直荷载，T2、 G2分别为中导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T3、G3分别为上导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T4、 G4分别为地线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，G为铁塔重量，H为耐张塔重心对地距离，Hl为下导线横担对地距离，H2为中导线横担对地距离，H3为上导线横担对地距离，H4为地线横担对地距离，并且在保持铁塔安全稳定的前提下，通过调节塔身与垂直方向夹角e值，可以调整荷载对塔脚产生的合弯矩值，从而实现优化铁塔的受力状态的目的。
在转角型铁塔的情况下，所述塔身倾斜的方向为沿横担方向与前后侧导线夹角平分线方向的相反方向，在终端型铁塔的情况下，所述塔身倾斜的方向为垂直横担、顺导线延伸的方向，铁塔横担的上导线、中导线、下导线和地线挂点的水平张力对塔脚产生的弯矩为逆时针方向，横担挂点的垂直荷载及塔重都对塔脚产生顺时针方向的弯矩，与上述横担挂点的水平张力对塔脚产生的弯矩方向相反，从而大大减小了塔脚所受的弯矩值，使导地线挂点垂直荷载及铁塔重量对整个耐张塔的受力而言成为有利荷载，优化了耐张型铁塔的受力体系。
本实用新型的有益效果在于优化了耐张型输电铁塔结构的受力体系，将部分不利荷载转化为对结构有利荷载。以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1为传统耐张型输电铁塔的简化模型示意图2为本实用新型的优化的倾斜耐张型输电铁塔的简化模型示意图，其中图2A为本实用新型的主视图，图2B为本实用新型的俯视图(各横担上均连接前、后侧导线)；
图3为耐张型输电铁塔的受力示意图，其中图3A为传统耐张型输电铁塔的受力示意图，图3B本实用新型的优化的倾斜耐张型输电铁塔的受力示意其中，l-地线横担，2-上导线横担，3-中导线横担，4-下导线横担，5-塔身，6-前侧导线。7-后侧导线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
如图2A所示，为了便于施工，本实用新型的倾斜耐张型输电铁塔在导地线横担在满足电气间隙的条件下，地线横担l、上导线横担2、中导线横担3和下导线横担4均呈水平布置，其中塔身5呈倾斜状，且与垂直方向间形成一夹角e。如图2B所示，塔身倾斜的方向为沿横担方向与前、后侧导线6、 7延伸方向的相反方向，即塔身倾斜方向为图中箭头所指方向。
如图3所示，e为耐张型输电铁塔塔身与垂直方向的夹角，Tl、 Gl分别为下导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T2、 G2分别为中导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T3、 G3分别为上导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T4、 G4分别为地线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，G为铁塔重量，H为耐张塔重心对地距离，Hl为下导线横担对地距离，H2为中导线横担对地距离，H3为上导线横担对地距离，H4为地线横担对地距离。
如图3A所示，传统的耐张型输电铁塔与倾斜的耐张型输电俄铁塔导地线挂点水平张力对塔脚产生的弯矩相同均为2 (T1H1+T2H2+T3H3+T4H4)，水平张力产生的弯矩为逆时针方向；当耐张塔两回路导地线横担长度相同时，普通耐张塔导地线挂点垂直荷载对塔脚产生的合弯矩为零。如图3B所示，而本实用新型的优化的倾斜耐张塔导地线挂点垂直荷载及塔重都对塔脚产生了顺时针方向的弯矩，与导地线挂点水平张力对塔脚的弯矩方向相反，从而大大减小了塔脚所受的弯矩值，塔身与垂直方向间的夹角e与塔脚产生的合弯矩的相互关系为合弯矩M:2T4.H4+2T3'H3+2T2'H2+2Tl'Hl陽(2G4.H4+2G3'H3+2G2'H2+2Gl'Hl+G'H)'tane，实
际工程中在保持铁塔安全稳定的前提下，通过调节塔身与垂直方向的夹角e值，来调整荷载对塔脚产生的合弯矩值，从而优化铁塔的受力状态。本实用新型的倾斜的耐张型输电铁塔使得导地线挂点垂直荷载及铁塔重量对整个耐张塔的受力而言成为有利荷载，优化了耐张型铁塔的受力体系。
某双回路耐张型输电铁塔，其设计条件为导线型号LGJ-400/35，地线型号JLB40-150，水平档距400m，垂直档距250m，转角度数90度，呼高27m，地线横担对地距离H4为45m，上导线横担对地距离H3为40m，中导线横担对地距离H2为33.5m，下导线横担对地距离Hl为27m，将本实用新型的耐张型输电铁塔塔身与垂直方向的夹角调整为10度，塔身倾斜的方向为顺横担平面与前后侧导线夹角平分线方向相反(即塔身倾斜方向为图2B中箭头指向方向)。年平均气温条件下，本实用新型的耐张型输电铁塔每根地线张力13.1kN，每根地线垂直荷载3.86kN，每相导线张力45.77kN，每相导线垂直荷载22.87。将导地线荷载转换为挂点荷载，地线挂点荷载T4=18.52kN， G4=3.86kN;上导线挂点荷载T3=64.72kN， G3=22.87kN，中导线挂点荷载T2二64.72kN， G2=22.87kN;下导线挂点荷载Tl=64.72kN， Gl=22.87kN。传统的耐张输电铁塔A导地线挂点水平张力对塔脚产生的弯矩为
2(TlHl+T2H2+T3H3+T4H4)=2x(64.72x27+64.72x33.5+64.72x40+18.52x45)=14675.52kN，
垂直荷载对塔脚产生的弯矩为零，传统的耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩为14675.52kN;本实用新型的倾斜耐张型输电铁塔的水平张力对塔脚产生的弯矩与传统耐张型输电铁塔对塔脚产生的弯矩相同也为14675.52kN，但地线挂点垂直荷载对塔脚产生的弯矩为-61.22kN，导线挂点对塔脚产生的弯矩为-810.51kN，铁塔重量对塔脚产生的弯矩为-534.59kN，则本实用新型的倾斜耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩为13269.20kN。本实用新型的倾斜耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩较传统耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩减少9.58%，说明本实用新型的倾斜耐张型输电铁塔大大减小了导地线挂点荷载对塔脚的弯矩大小，使得耐张型输电铁塔的受力更加合理。
此处已经根据特定的示例性实施例对本实用新型进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本实用新型的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本实用新型的范围的限制，本实用新型的范围由所附的权利要求定义。
权利要求1、一种优化的倾斜耐张型输电铁塔，包括地线横担(1)、上导线横担(2)、中导线横担(3)、下导线横担(4)及塔身(5)，所述地线横担的下端连接有上导线横担，上导线横担的下端连接有中导线横担，中导线横担的下端连接有下导线横担，下导线横担的下端连接有塔身，塔身立于地面上，其特征在于所述地线横担(1)、上导线横担(2)、中导线横担(3)和下导线横担(4)均呈水平布置，所述塔身(5)呈倾斜状且与垂直方向间呈一夹角θ，夹角θ的范围为5°-15°。
2、 如权利要求1所述的优化的倾斜耐张型输电铁塔，其特征在于通过调整塔身与垂直方向的夹角e值来确定塔身对塔脚所产生的合弯矩M，其相互关系可以表述为合弯矩N^2T4'H4+2T3'H3+2T2'H2+2Tl'Hl-(2G4'H4+2G3.H3+2G2.H2+2Gl'Hl+G'H).tane，其中e为耐张型输电铁塔塔身与垂直方向的夹角，ti、 gi分别为下导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T2、 G2分别为中导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T3、G3分别为上导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T4、 G4分别为地线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，G为铁塔重量，H为耐张塔重心对地距离，Hl为下导线横担对地距离，H2为中导线横担对地距离，H3为上导线横担对地距离，H4为地线横担对地距离。
专利摘要本实用新型提供了一种优化的倾斜耐张型输电铁塔，其塔身与垂直方向存在一夹角θ，其导地线挂点垂直荷载及塔重都对塔脚产生了顺时针方向的弯矩，与导地线挂点水平张力对塔脚的弯矩方向相反，从而大大减小了塔脚所受的弯矩值，实际工程中在保持铁塔安全稳定的前提下，通过调节塔身与垂直方向间的夹角θ值，来调整荷载对塔脚产生的合弯矩值，从而优化铁塔的受力状态。本实用新型的倾斜的耐张型输电铁塔使得导地线挂点垂直荷载及铁塔重量对整个耐张塔的受力而言成为有利荷载，优化了耐张型铁塔的受力体系。
文档编号H02G7/20GK201417922SQ20092010911
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者张子富, 杨靖波, 杨风利, 王景朝, 程永峰, 韩军科, 黄廷政 申请人:中国电力科学研究院