大跨越结构设计
一、塔型
混凝土塔：造价较低，材料规格品种简单
普通混凝土结构有裂缝是正常情况但运行部门往往认为是质量问题 如果运用予应力技术可有效避免裂缝出现，目前大跨越塔还没用过
角钢塔：构件基本上在流水线上生产，螺栓连接，只有塔脚有焊接，质量有保证 但角钢构件受风压较大，塔本体和基础用材料量较大，构件数量也较多
钢管塔：构件受风压较小，塔本体和基础材料量较小，造价比角钢塔略低，构件数量也较少，施工管理方便
但焊接工作量较大，2 塔型选择
直线跨越塔的塔型选择 （1）国内外现状
大跨越工程中的塔型选择，重点是直线跨越塔的塔型选择。因为直线跨越塔相对于耐张塔，占工程投资比例大，塔型可选择范围也较大，塔型的合理选择还影响工程的工期和质量。
目前国内已经建成的大跨越工程，直线跨越塔塔型主要有混凝土塔，拉线塔，角钢塔和钢管塔等四种型式。其中，钢管塔还可分为斜材、主材均主要用钢管的全钢管塔，以及斜材用园钢、主材用钢管的园钢斜材钢管塔。 国外已经建成的塔型主要是角钢塔和全钢管塔。 国内外有代表性工程，塔型选用情况见表1 四种典型的直线跨越塔型式见图1 （2）塔型比较
混凝土塔、拉线塔、角钢塔和钢管塔（全钢管塔和园钢斜材钢管塔）的主要结构构造特点、技术上的优缺点见表2
从表和表可以看出：
1）混凝土塔：一段由钢筋混凝土环形截面筒身和钢结构横担组成。外形采用多个坡度形成曲线形。环形截面筒身的风荷载体型系数小，风阻力小，抗风性能较好，而且筒身风荷载是整塔风荷载的主要部分，塔的风荷载较小。主要材料是钢筋、水泥和砂石料，比较简单，容易采购。但是，筒身自重特别大，基础工程量大，同时，抗震性能差。筒身为现浇钢筋混凝土，不仅现场施工周期长，而且不利於环境保护，能源消耗以及二氧化碳排放量都超过钢结构。其次是现浇混凝土的施工质量比较难控制，工程投运后，普遍存在个别部位裂缝超标问题，需要处理。如果采用予应力混凝土结构，裂缝问题可得到改善。这种混凝土塔在90年代之前，220KV和500KV大跨越工程中均有应用实例。代表性工程是500KV南京大胜关工程，塔高257M。
2）拉线塔：由角钢或钢管构成的格构式柱子和用钢丝绳作拉线组成。拉线对地夹角一段为45-60度，柱底设置铰接支承，拉线调节采用花兰螺栓，塔身支座处还设置抗扭装置。这种拉线塔以拉线承受拉力，柱子承受压力，充分发挥了各
表1 跨越塔塔型使用情况 塔型 国内外使用情况 钢筋混凝土塔 ①500kV大胜关大跨越(中国),塔高257 m;②500kV洛河大跨越(中国),塔高202.5m;③500kV荻港大跨越(中国),塔高160m;④±500kV吉阳大跨越(中国),塔高182m;⑤220kV沌口长江大跨越(中国),塔高147m;⑥220kV五峰山大跨越(中国),塔高106m;⑦220kV皖中大跨越(中国),塔高116.5m;⑧500kV平繁线淮河大跨越(中国),塔高163m 拉线钢塔 （1）.220kV南京热电厂长江大跨越(江心州上)，塔高166M（钢管）;（2）.220kV谏泰线夹江大跨越;（3）.220kV浙江瓯江大跨越. 角钢塔 ①500kV珠江大跨越(中国),塔高235.5m;②500kV镇江大跨越(中国),塔高180m;③230kVOrinoco大跨越(委内瑞拉),塔高240m;④500kV苏伊士运河大跨越(埃及),塔高221m;⑤500kV爪哇-巴厘岛大跨越(印度尼西亚),塔高295m;⑥380kV易北河大跨越(德国),塔高227m;⑦750kVBosphrous大跨越(土耳其),塔高165m;⑧400kVThames河跨越(英国),塔高194m;⑨356kVYulgu Line跨越(南朝鲜),塔高180m;⑩220kV墨西那大跨越(意大利),塔高193.6m⑾500kV江阴大跨越(中国),塔高346.5米. 钢管塔 ①220kV南京长江燕子矶大跨越(中国),塔高193.5m（园钢斜材）;②220kV椒江大跨越(中国),塔高183m;③220kV中四大跨越(方钢管)(日本),塔高226m;④220kV松花江大跨越(中国),塔高121m;⑤220kV崇明长江大跨越(中国),塔高128m;⑥500kV马鞍山大跨越(中国),塔高257m.
（1）500KV大胜关 （2）220KV燕子矶 （3）500KV江阴 （4）500KV马鞍山 混凝土塔 拉线塔 角钢塔 钢管塔
图1四种典型的直线跨越塔型式
表2 跨越塔塔型主要构造及优缺点 塔型 主要构造 主要构件形式:①塔身为钢筋混凝土筒体;②横担采用角钢或钢管构件 连接方式:横担连接在筒身牛腿上; 主要构件形式:①塔身用组合角钢或钢管组成.②拉线用高强度钢丝绳 连接方式:拉线要用灌铅基合金和花兰螺栓,其它用螺栓 主要构件形式:①单角钢;②2根或4根角钢用螺栓拼接的十字柱;③用厚钢板焊接的十字柱;④采用单角钢,角钢十字柱或者钢板十字柱用缀条、螺栓连接的格构式构件 连接方式:螺栓 主要优点 ①塔筒内装设电梯比较方便,不增加铁塔设计风荷载;②使用型钢很少,主要采用钢筋、水泥、石子、黄沙等;③位于岩石地基时造价较低 主要缺点 ①自重特别大,对地基要求很高,基础工程量大;②抗震性能较差;③筒体结构必需在基础浇制、验收合格后方可施工,施工周期较长;④筒体的施工质量较难保证 钢筋混凝土塔 拉线钢塔 ①受力清晰,结构简单耗钢量少;②施工周期较短。 ①结构总体变形较大;②拉线初应力的施加和调整比较困难。 角钢塔 ①大部分角钢可从市场直接采购,无需特殊加工;②有专门的流水加工线,加工质量容易保证;③单件重量轻,便于加工、运输和安装;④抗振性能较好;⑤铁塔加工与基础施工可以同步进行,施工周期较短 ①风的阻力系数较钢管塔大,整塔重量较重,基础工程量较钢管塔大; ②构件数量较多,地面拼接工作量较大;③当采用钢板焊接十字柱时焊接工作量较大 钢管塔 ①风的阻力系数较小,铁塔重量较轻,基础工程量较小;②钢管断面的受力特性较主要构件形式:①圆好;③抗震性能较好形钢管;②矩形钢管;④用钢板可焊成不同③钢管、缀条组成的的钢管规格,不受市格构式构件 场供应的限制;⑤铁连接方式:法兰、螺栓 塔构件数量较少,加工、施工的管理比较方便;⑥铁塔加工与基础施工可以同步进行,施工周期较短 ①法兰接头较多,焊接工作量较大;②单件重量较大,运输比较困难;③细长构件容易发生微风振动。
构件材料的特性，是一种比较合理的结构型式。而且，它是一种柔性结构，抗震性能特别好，据地震灾害调查，拉线塔抗震性能优于自立钢结构塔。但是，拉线的初应力施加，难以准确测量，只能靠经验估计。当塔很高，拉线很长时，拉线本身有风振动问题，如何采取防振措施，还需研究。此外，拉线塔的占地范围较大，征地较困难，也是推广拉线塔的不利因素。因此，拉线塔仅在220KV大跨越工程中有应用实例。代表性工程是220KV南京燕子矶长江大跨越工程，塔高166M。
3）角钢塔：主要是由角钢或组合角钢用螺栓连接组成的自立式格构结构。主材也有应用厚钢板焊成十字型断面的实例。由于角钢、钢板、螺栓等极大部分构件均可以在自动生产线上生产，加工质量比较容易保证，市场上供应的角钢规格基本上能满足设计需要，结构计算分折和施工图绘制一段均可利用专用程序。与钢管塔相比，它的缺点主要仅是角钢的风荷载体型系数较大，塔身所受的风荷载较大。其次是杆件数量较多，安装工作量较大。因此，角钢塔是国内外大跨越工程选用的主要塔型。代表性工程是500KV江阴大跨越，塔高345.6M。
4）钢管塔：主要是由钢管构件用螺栓连接组成的自立式格构结构，一般也称为全钢管塔。或者是斜材用园钢、主材用钢管，用螺栓连接组成的自立式格构结构，一般称为园钢斜材钢管塔。钢管塔的主要优越性在于风荷载体型系数较角钢塔小，所受的塔身风荷载较小。由于大跨越高塔的主要荷载是塔身风荷载，约占全塔风荷载的50%~80%，塔越高，塔身风荷载占的比例越大。其次是钢管塔的构件较少，便于安装和施工管理。不足之处主要是焊接工作量较大。近二十年来，钢管塔在国内220KV~500KV大跨越工程中得到广泛的应用。代表性工程是500KV马鞍山大跨越工程，塔高257M。
园钢斜材钢管塔，由于园钢受风面积较小，进一步降低少塔身风荷载；斜材作为拉杆设计，充分发挥了材料的特性。但是，拉杆的预应力施加，目前还无法仪器测量，只能靠经验估计，理论计算与实际施工存在误差。因此，目前为止，只有在220KV大跨越工程中有应用实例。代表性工程是220KV南京燕子矶长江大跨越工程，全高193.5M。
（3）经济性比较：过去工程实践表明，由于钢管塔受风荷载小于角钢塔，钢管塔本体的材料量和基础工程量均较小。但是，钢管塔的单位造价要高于角钢塔。因此，钢管塔总的造价（包括基础）约比角钢塔省5%~10%。混凝土塔的本体造价低于钢管塔。但由于自重大，基础工程量大，总体（塔本体和基础）造价与钢管塔相当。拉线塔造价约为钢管塔的80%。表3是500KV江阴大跨越工程，对直线跨越塔的经济比较。
表3 钢筋混凝土、角钢及钢管塔塔型的经济比较
序号 项目 1 2 3 4 5 角钢塔 工地运输 土方和基础工程 杆塔工程 合计 1 1 1 1 钢管塔 0.791 0.861 0.951 0.935 0.935 钢筋混凝土塔 0.1202) 1.715 0.782 0.935 0.936 工程费用以角钢塔为基准的投资比较 1 注: 钢筋混凝土塔塔身的砂、石及水泥运费包括在材料费中.