[发明专利]一种拉压主材型输电铁塔

说明书

技术领域

本发明属于输电线路设计领域，特别涉及针对耐张型输电铁塔的结构进行设计的拉压主材型输电铁塔。

背景技术

在电力系统的输电线路领域，通常需要大量使用耐张型输电铁塔，现有的耐张型输电铁塔一般包括直线型铁塔、转角型铁塔及终端型铁塔。其中直线型铁塔的作用是将线路的直线部分分段以控制事故范围，其转角度数较小，其承受的不平衡张力较小；转角型铁塔位于线路的转角地点，具有耐张铁塔相同的作用和特点，在正常情况下，承受导线及地线向内角的合力。根据转角的大小的不同而不同，转角型铁塔一般分为转角30度、转角60度及转角90度三种型号；终端铁型铁塔位于线路的起止点，它同时允许线路转角，在正常情况下，其承受线路侧与架构侧的架空线不平衡张力，在事故情况下，其承受架空线的断线张力。

对转角型及终端型的耐张输电铁塔而言，输电铁塔承受较大的不平衡张力。目前无论何种结构形式的输电铁塔，其铁塔的主要受力构件塔身主材均为规格相同的对称布置。对承受较大不平衡张力的耐张型输电铁塔而言，塔身主材受力具有明显的不对称性，其中两根塔身主材承受的较大的压力，另外两根塔身主材则承受很小的压力，甚至运行过程中自始至终承受着拉力。钢结构构件当承受轴心压力时，则存在整体稳定及局部稳定的问题，当压力较大时，通常使得构件的选取规格较大；当钢结构构件承受轴心拉力时，则不存在整体稳定和局部稳定的问题，构件截面的选取通常由受拉强度控制，因此即使当构件承受拉力较大时，通常构件选取的规格较受压构件要小很多。针对承受较大不平衡张力的转角型及终端型的耐张输电铁塔而言，可以根据其实际的受力特点，对其拉压主材进行分别设计，可以避免输电铁塔四根主材均按受压侧主材进行控制选材的弊端，从而减小耐张型输电铁塔主材的规格，减少输电铁塔主材的用钢量。

发明内容

本发明针对耐张型输电铁塔的受力特点，提出了一种拉压主材型输电铁塔，包括角内侧塔腿主材1、角外侧塔腿主材2、角内侧塔身主材3、角外侧塔身主材4、塔身斜材5、横隔材6、下导线横担7、中导线横担8、上导线横担9及地线支架10等，其特征在于对角内侧塔腿主材1、角外侧塔腿主材2、角内侧塔身主材3和角外侧塔身主材4根据其实际的受力情况进行分别设计选材。

其中，在90度大风的控制工况下，对于转角型铁塔设所述最大风力沿铁塔两侧边导线的夹角平分线的水平方向，沿导线横担或支架由转角外侧吹向转角内侧，对于终端型铁塔设所述最大风力沿导线横担或支架方向吹入，分别对铁塔的下导线、中导线、上导线和地线挂点处的张力、风荷载及垂直荷载进行计算，并转化为各个导线和地线挂点的横向、纵向和垂直三向荷载，并计算大风对耐张铁塔整个塔身作用的风荷载，将上述三向荷载和塔身的风荷载叠加作为耐张铁塔的外荷载，在90度大风工况的外荷载作用下耐张铁塔的角内侧塔腿主材1和角内侧塔身主材3处于受压状态，采用满应力法(该满应力法参见《多塔高、多接腿送电铁塔满应力设计软件》(1985年)使用手册有详细的描述)按照主材受压稳定控制方法(该稳定控制方法参见《钢结构设计规范》GB 50017-2003)使用整体空间桁架法(在使用整体空间桁架法中，所有杆件视为两端铰接只受轴向力作用的杆单元)计算角内侧塔腿主材1和角内侧塔身主材3的压力值，从而对其进行截面选材，在90度大风工况的外荷载作用下耐张铁塔的角外侧塔腿主材2和角外侧塔身主材4处于受拉状态，采用满应力法按照主材受拉强度控制方法(该控制方法参见《钢结构设计规范》GB 50017-2003)使用整体空间桁架法计算角外侧塔腿主材2和角外侧塔身主材4的拉力值，从而对其进行截面选材。

其中，当耐张型输电铁塔承受90度反向风荷载作用时，角外侧塔腿主材2及角外侧塔身主材4所受拉力将减小，角内侧塔腿主材1及角内侧塔身主材3承受的压力也将减小，当耐张铁塔转角度数较小时可能出现反向的应力，最后在上述选材确定后再进行90度反向风力工况下的压力值和拉力值与选材是否匹配的验算，如果验算通过则不需要改变选材型号，如果验算不通过则需要根据反向风力工况下的受力情况改变选材型号。