结论
(1)跨越塔型式的选择应综合考虑跨越塔本体和基础的造价。
(2)跨越塔的荷载以塔身风压为主,一般宜选用风荷载体型系数较小的结构。 (3)混凝土跨越塔,筒身材料简单,容易采购,抗风性能较好。但自重特别大,抗震性能差,不宜用于地震烈度较高或者地基因地震易液化的场地。
(4)拉线跨越塔,结构受力分配合理,抗风、抗震性能好。但占地面积大,拉线本身有风振问题,一般适用于220KV及以下电压等级、地形较平坦、土地易征得的场地。
(5)角钢跨越塔,主要材料是角钢,易采购,极大部分构件可以在自动生产线上生产,加工质量容易保证,应用范围广。
(6)园钢斜材钢管跨越塔,杆件受力合理,风荷载体型系数小,抗风性能好。但斜材的予应力施加难以准确测量。一般适用于220KV及以下电压等级的工程。 (7)全钢管跨越塔,风荷载体型系数较小,抗风性能好。但焊接工作量较大。适宜用于高度较高的跨越塔。
(8)综上比较,特高压大跨越工程,直线跨越塔适用的塔型有钢管塔、角钢塔和混凝土塔。
(9)耐张塔线条张力大,应尽量降低塔高,采用一回路一基塔或二回路一基塔需结合地形、受力条件及电气布置等比较选定。
二、基础
砼灌注桩:施工设备简单,施工无噪声
虽然造价比打入高强度管桩略高约5%,仍得到广泛应用
高强度管桩:管桩加工厂予制质量易保证,造价略纸
但施工过程噪声大,往往附近居民不接受,曾发生施工图设计后改变桩型,因此在大跨越工程上应用极少 三、跨越塔设计
风振系数:100米左右的塔一般采用全塔大于1.6的经验系数,例如1.7-1.75
200米左右的塔按荷载规范计算,先求自振周期,再计算风振系数,考虑横担质量较大的影响
自振周期经验公式
节间长度:钢管杆件的节间长度与管径的比值不满足钢结构规范规定应按梁元进行分析 规定主管不小于12,对支管不小于24 因此杆件径厚比不宜太大
目前最大管径用到1.8m
杆塔风荷载调整系数β
Z
:
现行《02规定》考虑到对一般高度杆塔要计算方便,按全高度内采用单一系数。对较高的杆塔,主要是大跨越杆塔,应按《87荷范》
的有关规定计算,比较合理。一般500kV单回路杆塔的最高塔不会超过60m。以60m分界是合适的。
拉线杆塔βZ值,主要是参照《高耸结构设计规范》的规定,并作了适当提高。
按《87荷规》分段计算,βZ是下小、上大,由下往上逐段增大。各段βZ的加权平均值要求不低于60m高度的规定值。加权平均值的计算式可见《条文说明》。
βZ按《87荷规》分段计算,首先需要计算结构基本自振周期,精确计算应按电算程序(如SAP84),估算或没有电算程序可按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001的经验公式: T1=(0.007~0.013)H 式中:H为塔的高度(m)
此公式按该规范建议对钢结构可取高值。但是对大跨越自立式输电铁塔,取低值与电算结果比较符合(表8.3)。
表8.3 结构基本自振周期
自振周期T(秒) 塔 高 电算值 346.5m组合角钢塔(500kV江阴大跨越) 257m全钢管塔(500KV马鞍山大跨越) 229m全钢管塔(500kV芜湖大跨越) 180m全钢管塔(500kV吴淞口大跨越) 2.67 1.75 1.84 1.10 0.007H 2.43 1.80 1.60 1.26 加权平均 1.61 1.61 1.62 1.65 风振系数βZ
从表8.3可以看出,以上几座高度180m以上的大跨越塔,风振系数βZ的加权平均值仅略大于1.6,因此对于高度超过60m一般线路杆塔,如500kV双回路直线塔的最高塔或跨越塔,可能达70m~80m,按60m高度取相同或略高(例如,全高80M取1.65)的单一系数也是安全的。可以不再按《87荷规》分段计算。但是,对高度更高的大跨越铁塔,由于各分段的风振系数出入较大,仍应分段计算,以比较准确地考虑不同高度塔段风压对结构局部构件的影响。同时要满足βZ的加权平均值不低于60m高度的规定值。
钢管的微风振动处理
现行杆塔设计技术规定对钢管微风振动的规定参考资料比较陈旧,实际工程并末应用
工程上通常限制杆件长细比不大于160,依据是参照国内唯一发生过钢管由于微风振动而损坏的实例
工程上也有限制长细比150或140
从500kv芜湖大跨越、马鞍山大跨越等工程实践看,控制长细比到160是安全的 同济大学,还有电建院近年来做过些试验研究,尚未得出实用的结果 国家荷载规范是对结构整体,不是对构件
杆件连接方式
塔身主材:法兰连接,通常用刚牲法兰
塔身横材、斜率较大的斜材、交叉材的交点:相贯法兰连接 其它材:插板连接或相贯法兰连接
500kv马鞍山大跨越
1000kv大跨越