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钢管塔

2018.10.25 14:53:03

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钢管塔

本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目 审核 。
钢管塔:主要部件用钢管,其它部件用钢管或型钢等组成的格构式塔架。是架空输电线路来支持导线和避雷线的支持结构。使导线对地面、地物满足限距要求,并能承受导线、避雷线及本身的荷载及外荷载。
中文名钢管塔外文名Steel pipe tower作    用架设电线领    域输配电技术

钢管塔主要特点

钢管塔结构具有相对技术和经济优势,适合应用于承受大荷载的输电铁塔。
(1)荷载特性
钢管塔杆件承受风压小、截面抗弯刚度大、结构简洁、传力清晰,能够充分发挥材料的承载性能,一方面可降低铁塔重量,减小基础作用力;另一方面有利于增强极端条件下抵抗自然灾害的能力。在满足强度和稳定性计算要求的情况下,采用风压体型系数相对较小的钢管塔,可显著减小塔身风荷载作用。
(2)截面特性
钢管构件截面中心对称,截面特性各向同性;材料均匀分布在周边,截面抗弯刚度大。对于输电铁塔的受拉杆件,当钢管与角钢的截面积相当时,钢管塔杆件不显现其优势。而对于输电铁塔的压弯构件,采用较小截面积且有较大回转半径的钢管可以充分均衡地发挥材料的力学性能,达到结构刚度和稳定要求,尤其对于结构几何尺寸较大、杆件较长的大荷载铁塔,钢管塔杆件稳定性能好的优势很明显。
(3)构造连接
在构造连接方面,钢管塔的主材采用法兰连接或相贯连接,斜材与主材之间采用插板连接或相贯连接,角钢塔的主材采用内、外包连接,其他杆件之间主要通过连接板和螺栓连接。钢管塔的法兰和插板连接构造相对较为简洁,虽然增加了焊接工作量,但减少了角钢构件的偏心等对结构承载性能的不利影响,同时增强了连接节点的刚度与致密性,有助于提高结构的整体刚度和稳定性以及抵抗风振动力荷载的能力。 [1] 

钢管塔钢管塔的发展

我国输电铁塔结构所用钢材,与国外国家相比,品种单一、强度值偏低、可选择余地小。当杆塔荷载较大时,只能采用组合截面来弥补材料强度低的不足,增大了设计、加工的工作量和投资。美国《输电铁塔设计导则》中共推荐了10种材料标准供设计者选用,其高强钢材的屈服强度达到448MPa。俄罗斯的《钢结构设计规范》中所列钢材的强度等级已达到578Mpa。 [2] 
随着我国冶金工业的不断发展,高强度钢材的生产已经不再是难事,我国的高强度结构用钢的质量提高较快且日渐稳定,供货渠道日趋通畅,为输电线路杆塔中采用高强度钢材提供了可能。在750kV输电线路的前期科研项目中,国家电力公司电力建设研究所已经对高强钢使用将要遇到的节点连接构造、构件设计参数取值、配套螺栓以及经济效益情况进行了研究:认为从技术和使用上,高强钢已完全具备了在铁塔中使用的条件,并且高强钢的使用可降低铁塔重量10%-20%。但高强钢大量使用的最大障碍是型钢材料的供应。铁塔需要的型钢品种多,各规格成批的需求量不大,同时高强型钢成形难、轧模成本高、轧辊调整困难,使钢厂生产高强型钢的积极性不高,供货难以保证。

钢管塔应用

上世纪80年代,国际上许多国家在开发特高压输电线路时,开始将钢管型材应用到了铁塔结构中,出现了以钢管为塔体主材的钢管塔。在日本,1000kV的超高压线路及高塔中几乎全部使用了钢管塔,他们对于钢管杆的设计技术研究非常透彻。
借鉴国外经验,国内在500kV双回路铁塔和同塔四回铁塔中也已使用钢管型材,体现出了其良好性能和效益。钢管塔结构由于其断面刚度较大,截面受力特性较好,受力简洁、外形美观等突出优点,在不同电压等级的线路中得到了很好的发展。尤其是在大跨越结构、城市电网杆塔结构中应用较多。 [1] 
参考资料
  • 1.    杨建平;李正,程永锋,杨靖波副主编,架空输电线路钢管塔结构,中国电力出版社,2011.04,
  • 2。    国家能源局. 架空输电线路钢管塔设计技术规定. 北京:中国电力出版社, 2014.05.
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