一種優化的傾斜耐張型輸電鐵塔制造技術

本實用新型專利技術提供了一種優化的傾斜耐張型輸電鐵塔，其塔身與垂直方向存在一夾角θ，其導地線掛點垂直荷載及塔重都對塔腳產生了順時針方向的彎矩，與導地線掛點水平張力對塔腳的彎矩方向相反，從而大大減小了塔腳所受的彎矩值，實際工程中在保持鐵塔安全穩定的前提下，通過調節塔身與垂直方向間的夾角θ值，來調整荷載對塔腳產生的合彎矩值，從而優化鐵塔的受力狀態。本實用新型專利技術的傾斜的耐張型輸電鐵塔使得導地線掛點垂直荷載及鐵塔重量對整個耐張塔的受力而言成為有利荷載，優化了耐張型鐵塔的受力體系。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于輸電線路設計領域，具體涉及針對耐張型輸電鐵塔的結構進行優化設計的傾斜耐張型輸電鐵塔。
技術介紹
輸電鐵塔按結構型式可以分為拉線型鐵塔、自立式鐵塔及鋼管桿。輸電線路鐵塔按照用途可以分為直線型鐵塔(含懸垂轉角塔)、耐張型鐵塔及特殊型鐵塔。其中耐張型鐵塔包括直線耐張型鐵塔、轉角型鐵塔及終端型鐵塔，耐張型輸電鐵塔承受架空線的導地線張力。目前無論何種結構形式的輸電鐵塔其塔身與地面均為垂直設計。對于大轉角的耐張型鐵塔，承受很大的張力，使得耐張塔的重量大大增加。輸電鐵塔的塔身主材是其主要的受力構件，就鐵塔的整體受力而言，當轉角型耐張塔轉角度數較大時，由導線產生的張力控制鐵塔的塔身主材，使得設計時塔身主材的規格加大，不得不采用組合角鋼甚至鋼管。如附圖說明圖1所示，傳統的耐張型輸電鐵塔地線橫擔1、上導線橫擔2、中導線橫擔3、下導線橫擔4及塔身5，所述地線橫擔的下端連接有上導線橫擔，上導線橫擔的下端連接有中導線橫擔，中導線橫擔的下端連接有下導線橫擔，下導線橫擔的下端連接有塔身，塔身立于地面上。在應用時，鐵塔的橫擔上需連接前側導線6和后側導線7，由于此種輸電鐵塔的塔身與地面始終保持垂直狀態，這種受力狀態使得此類耐張型輸電鐵塔重量較重。根據此類耐張型鐵塔的受力特點，本技術設計出一種性能優化的傾斜耐張型輸電鐵塔，使得鐵塔的受力體系更加合理。
技術實現思路
為克服現有技術中的缺陷，本技術提出一種優化受力體系、將對結構的部分不利荷載轉化為有利荷載的傾斜耐張型輸電鐵塔，包括地線橫擔、上導線橫擔、中導線橫擔、下導線橫擔及塔身，所述地線橫擔的下端連接有上導線橫擔，上導線橫擔的下端連接有中導線橫擔，中導線橫擔的下端連接有下導線橫擔，下導線橫擔的下端連接有塔身，塔身立于地面上，其中所述地線橫擔、上導線橫擔、中導線橫擔和下導線橫擔均呈水平布置，所述塔身呈傾斜狀且與垂直方向間呈一夾角e， e的范圍為5。-i5。。其中，通過調整塔身與垂直方向的夾角e值來確定塔身對塔腳所產生的合彎矩M，其相互關系可以表述為合彎矩m:M=2T4.H4+2T3.H3+2T2'H2+2Tl.Hl-(2G4.H4+2G3'H3+2G2.H2+2GlHl+G.H).taiie，其中e為耐張型輸電鐵塔塔身與垂直方向的夾角，ti、 Gi分別為下導線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，T2、 G2分別為中導線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，T3、G3分別為上導線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，T4、 G4分別為地線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，G為鐵塔重量，H為耐張塔重心對地距離，Hl為下導線橫擔對地距離，H2為中導線橫擔對地距離，H3為上導線橫擔對地距離，H4為地線橫擔對地距離，并且在保持鐵塔安全穩定的前提下，通過調節塔身與垂直方向夾角e值，可以調整荷載對塔腳產生的合彎矩值，從而實現優化鐵塔的受力狀態的目的。在轉角型鐵塔的情況下，所述塔身傾斜的方向為沿橫擔方向與前后側導線夾角平分線方向的相反方向，在終端型鐵塔的情況下，所述塔身傾斜的方向為垂直橫擔、順導線延伸的方向，鐵塔橫擔的上導線、中導線、下導線和地線掛點的水平張力對塔腳產生的彎矩為逆時針方向，橫擔掛點的垂直荷載及塔重都對塔腳產生順時針方向的彎矩，與上述橫擔掛點的水平張力對塔腳產生的彎矩方向相反，從而大大減小了塔腳所受的彎矩值，使導地線掛點垂直荷載及鐵塔重量對整個耐張塔的受力而言成為有利荷載，優化了耐張型鐵塔的受力體系。本技術的有益效果在于優化了耐張型輸電鐵塔結構的受力體系，將部分不利荷載轉化為對結構有利荷載。以下結合附圖對本技術進一步說明。圖1為傳統耐張型輸電鐵塔的簡化模型示意圖2為本技術的優化的傾斜耐張型輸電鐵塔的簡化模型示意圖，其中圖2A為本技術的主視圖，圖2B為本技術的俯視圖(各橫擔上均連接前、后側導線)；圖3為耐張型輸電鐵塔的受力示意圖，其中圖3A為傳統耐張型輸電鐵塔的受力示意圖，圖3B本技術的優化的傾斜耐張型輸電鐵塔的受力示意其中，l-地線橫擔，2-上導線橫擔，3-中導線橫擔，4-下導線橫擔，5-塔身，6-前側導線。7-后側導線。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步詳細說明。如圖2A所示，為了便于施工，本技術的傾斜耐張型輸電鐵塔在導地線橫擔在滿足電氣間隙的條件下，地線橫擔l、上導線橫擔2、中導線橫擔3和下導線橫擔4均呈水平布置，其中塔身5呈傾斜狀，且與垂直方向間形成一夾角e。如圖2B所示，塔身傾斜的方向為沿橫擔方向與前、后側導線6、 7延伸方向的相反方向，即塔身傾斜方向為圖中箭頭所指方向。如圖3所示，e為耐張型輸電鐵塔塔身與垂直方向的夾角，Tl、 Gl分別為下導線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，T2、 G2分別為中導線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，T3、 G3分別為上導線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，T4、 G4分別為地線橫擔導線掛點所受的水平張力與垂直荷載，G為鐵塔重量，H為耐張塔重心對地距離，Hl為下導線橫擔對地距離，H2為中導線橫擔對地距離，H3為上導線橫擔對地距離，H4為地線橫擔對地距離。如圖3A所示，傳統的耐張型輸電鐵塔與傾斜的耐張型輸電俄鐵塔導地線掛點水平張力對塔腳產生的彎矩相同均為2 (T1H1+T2H2+T3H3+T4H4)，水平張力產生的彎矩為逆時針方向；當耐張塔兩回路導地線橫擔長度相同時，普通耐張塔導地線掛點垂直荷載對塔腳產生的合彎矩為零。如圖3B所示，而本技術的優化的傾斜耐張塔導地線掛點垂直荷載及塔重都對塔腳產生了順時針方向的彎矩，與導地線掛點水平張力對塔腳的彎矩方向相反，從而大大減小了塔腳所受的彎矩值，塔身與垂直方向間的夾角e與塔腳產生的合彎矩的相互關系為合彎矩M:2T4.H4+2T3'H3+2T2'H2+2Tl'Hl陽(2G4.H4+2G3'H3+2G2'H2+2Gl'Hl+G'H)'tane，實際工程中在保持鐵塔安全穩定的前提下，通過調節塔身與垂直方向的夾角e值，來調整荷載對塔腳產生的合彎矩值，從而優化鐵塔的受力狀態。本技術的傾斜的耐張型輸電鐵塔使得導地線掛點垂直荷載及鐵塔重量對整個耐張塔的受力而言成為有利荷載，優化了耐張型鐵塔的受力體系。某雙回路耐張型輸電鐵塔，其設計條件為導線型號LGJ-400/35，地線型號JLB40-150，水平檔距400m，垂直檔距250m，轉角度數90度，呼高27m，地線橫擔對地距離H4為45m，上導線橫擔對地距離H3為40m，中導線橫擔對地距離H2為33.5m，下導線橫擔對地距離Hl為27m，將本技術的耐張型輸電鐵塔塔身與垂直方向的夾角調整為10度，塔身傾斜的方向為順橫擔平面與前后側導線夾角平分線方向相反(即塔身傾斜方向為圖2B中箭頭指向方向)。年平均氣溫條件下，本技術的耐張型輸電鐵塔每根地線張力13.1kN，每根地線垂直荷載3.86kN，每相導線張力45.77kN，每相導線垂直荷載22.87。將導地線荷載轉換為掛點荷載，地線掛點荷載T4=18.52kN， G4=3.86kN;上導線掛點荷載T3=64.72kN， G3=22.87kN，中導線掛點荷載T2二64.72kN， G2=22.87kN;下導線掛點荷載Tl=64.72k本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種優化的傾斜耐張型輸電鐵塔，包括地線橫擔（１）、上導線橫擔（２）、中導線橫擔（３）、下導線橫擔（４）及塔身（５），所述地線橫擔的下端連接有上導線橫擔，上導線橫擔的下端連接有中導線橫擔，中導線橫擔的下端連接有下導線橫擔，下導線橫擔的下端連接有塔身，塔身立于地面上，其特征在于：所述地線橫擔（１）、上導線橫擔（２）、中導線橫擔（３）和下導線橫擔（４）均呈水平布置，所述塔身（５）呈傾斜狀且與垂直方向間呈一夾角θ，夾角θ的范圍為５°－１５°。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王景朝，韓軍科，程永峰，楊靖波，楊風利，黃廷政，張子富，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]