[发明专利]一种自立式输电塔塔身拉线加固方法

说明书

本发明公开了一种自立式输电塔塔身加固方法，包括：将输电塔的塔身分成若干节间段，在节间段的塔身面设置交叉拉线。本发明结合自立式输电塔在强风等动荷载作用下的变形特点，在输电塔四个平面上，按照杆塔节间高度及加固需要，有选择地设置交叉拉线，并在交叉拉线的交叉点设置滚轮约束节点，利用拉线有效控制铁塔不同层间的变形，提高输电塔结构的塔身局部和整体刚度，发挥滚轮的滚动约束阻尼和摩擦阻尼作用，迅速衰减振动能量。本发明不需要拆卸、更换铁塔结构现有的杆件，避免在塔上开孔等措施削弱现有结构的节点和杆件强度，同时具有更好地分配铁塔内力，增加局部强度、刚度，提升在强风等动力荷载作用下的阻尼特性。

技术领域

本发明涉及高耸结构抗风加固技术领域，具体涉及一种自立式输电塔塔身拉线加固方法。

背景技术

我国地域广阔，各地的能源资源禀赋及发展程度差异较大，架空输电线路是我国电力能源大规模输送的主要方式，35-1000kV不同电压等级的输电线路遍布城乡各地，随处可见。输电线路杆塔作为承载输电线路导地线及自身重量的主要结构，主要采用混凝土电杆、拉线塔和自立式角钢塔、钢管塔等结构型式。其中自立式角钢塔具有安装、运输方便等显著优势，在输电线路杆塔结构中的应用最为广泛。

近年来，随着输电线路输送容量及电压等级的不断提高，冰灾、台风、暴风等自然灾害频繁发生，杆塔的荷载与重量不断增大，为确保输电线路的运行安全，输电线路设计规范进行了多次修订。目前，为提高输电铁塔承载能力，逐渐采用了高强度钢材的角钢塔和钢管塔，主要体现在三个方向：一是提高材料强度级别和质量级别，如推广应用Q420、Q460高强度等级的钢材等；二是优化和改进杆塔结构设计，如推广应用钢管塔；三是提高材料规格，如在角钢塔中使用大规格角钢。这些方案主要针对新建输电线路，虽然可以显著提升输电塔的承载能力，但同时也大大增加了铁塔的自身重量，导致输电线路的建设成本攀升，造成巨大的资源占用。

众所周知，台风、强台风是对人类影响最为严重的自然灾害之一。输电塔做为一种承载大档距导、地线耦合的连续塔线结构，与电视塔、通信塔、烟囱等结构相比较其承载状况更为复杂，是一类对风荷载异常敏感的生命线工程设施，尤其是台风、强台风作用下，输电线路、配电线路极易出现倒塔、掉(断)线、风偏跳闸等严重灾害。比如，2004年，强台风“云娜”重创浙江台州、温州电网，造成大面积停电，在台风影响期间，220kV、110kV及35kV变电站全站失电分别有9座、45座和137座，其中一个重要原因就是有5条220kV输电线路倒塔13基，7条110kV输电线路倒杆8处；2006年，超强台风“桑美”严重破坏了温州南部电网，其中220kV线路倒塔3基、110kV线路共倒塔(杆)98基、35kV线路倒、斜杆106基，35kV及以上线路损坏260km。2020年8月4日，“黑格比”以近巅峰强度在浙江省乐清市沿海登陆，台风“黑格比”登陆前正面袭击洞头所辖本岛和各海岛，虽然“黑格比”的登陆海岛时的瞬时极大风速仅为38.6m/s，10分钟平均最大风速才23m/s，但台风依然重创洞头海岛电网严重损失。洞头供电公司35kV共6条故障停电6条，其中大洞3572线、象门垟3631线4基铁塔倒塔。为提升输电线路对台风的抗击能力，台风到来之前运行单位对输电线路进行了全线隐患消缺，补充了缺失螺栓及加固松动螺栓，但在台风作用下仍然出现了倒塔。

针对台风、强台风作用下输电线路杆塔倒塔及损毁的原因，普遍认为是因为台风的风速远远超过了设计值，抗风加固的设计原则是提高设计风速，提高设计风速固然可以提高铁塔的抗风能力，同样会带来输电线路建设成本的显著增加。实际上，输电塔在台风作用下的倒塔、损毁原因除了设计风速取值较小的原因之外，还有杆塔所在位置的微地形、微气象，台风荷载特性(紊流特性、阵风效应等)，输电线路塔线体系(塔线耦合效应、不等高差及前后档距不平衡作用)及杆塔杆件损伤、螺栓松动、杆塔设计等多个方面的可能因素。尤其是对于已建、在运行的输电线路，由于限于建设期间经济水平及设计时采用的规范要求偏低，随着线路扩容、改造及应对灾害等方面的需求，除了原线路异地重建或拆旧建新，最经济、最快速的方法就是进行杆塔原塔的加固改造。