CN101621193A - 一种倾斜的耐张型输电铁塔 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种倾斜的耐张型输电铁塔，其塔身5与垂直方向的夹角θ，其导地线挂点垂直荷载及塔重都对塔脚产生了顺时针方向的弯矩，与导地线挂点水平张力对塔脚的弯矩方向相反，从而大大减小了塔脚所受的弯矩值，实际工程中在保持铁塔安全稳定的前提下，通过调节塔身与垂直方向的夹角θ值，来调整荷载对塔脚产生的合弯矩值，从而优化铁塔的受力状态。本发明的倾斜的耐张型输电铁塔使得导地线挂点垂直荷载及铁塔重量对整个耐张塔的受力而言成为有利荷载，优化了耐张型铁塔的受力体系。

Description

一种倾斜的耐张型输电铁塔
技术领域
本发明属于输电线路设计领域，具体涉及针对耐张型输电铁塔的结构进行优化设计的转角型及终端型输电铁塔。
背景技术
输电铁塔按结构型式可以分为拉线型铁塔、自立式铁塔及钢管杆。输电线路铁塔按照用途可以分为直线型铁塔(含悬垂转角塔)、耐张型铁塔及特殊型铁塔。其中耐张型铁塔包括直线耐张型铁塔、转角型铁塔及终端型铁塔，耐张型输电铁塔承受架空线的导地线张力。
目前无论何种结构形式的输电铁塔其塔身与地面均为垂直设计。对于大转角的耐张型铁塔，承受很大的张力，使得耐张塔的重量大大增加。输电铁塔的塔身主材是其主要的受力构件，就铁塔的整体受力而言，当转角型耐张塔转角度数较大时，由导线产生的张力控制铁塔的塔身主材，使得设计时塔身主材的规格加大，不得不采用组合角钢甚至钢管。如图1所示，普通的耐张型输电铁塔地线横担1、上导线横担2、中导线横担3、下导线横担4及塔身5，所述地线横担的下端连接有上导线横担，上导线横担的下端连接有中导线横担，中导线横担的下端连接有下导线横担，下导线横担的下端连接有塔身，塔身立于地面上。在应用时，铁塔的横担上需连接前侧导线6和后侧导线7。由于此种输电铁塔的塔身与地面始终保持垂直状态，这种受力状态使得此类耐张型输电铁塔重量较重。根据此类耐张型铁塔的受力特点，本发明设计出一种倾斜的耐张型输电铁塔，使得铁塔的受力体系更加合理。
发明内容
本发明针对耐张型输电铁塔的受力特点，提出了一种倾斜的耐张型输电铁塔，包括地线横担1、上导线横担2、中导线横担3、下导线横担4及塔身5，所述地线横担1、上导线横担2、中导线横担3和下导线横担4呈水平布置，其特征在于所述塔身5与垂直方向存在一夹角θ，在转角型铁塔的情况下，所述塔身5倾斜的方向为沿横担方向与前后侧导线夹角平分线方向的相反方向，在终端型铁塔的情况下，所述塔身5倾斜的方向为垂直横担、顺导线延伸的方向，铁塔横担的上导线、中导线、下导线和地线挂点的水平张力对塔脚产生的弯矩为逆时针方向，横担挂点的垂直荷载及塔重对塔脚产生顺时针方向的弯矩，与上述横担挂点的水平张力对塔脚产生的弯矩方向相反，从而大大减小了塔脚所受的弯矩值，使导地线挂点垂直荷载及铁塔重量对整个耐张塔的受力而言成为有利荷载，优化了耐张型铁塔的受力体系。
其中，通过调整塔身与垂直方向的夹角θ值来确定塔身对塔脚所产生的合弯矩M，其相互关系可以表述为：
合弯矩M＝2T4·H4+2T3·H3+2T2·H2+2T1·H1-(2G4·H4+2G3·H3+2G2·H2+2G1·H1+G·H)·tanθ，其中θ为耐张型输电铁塔塔身与垂直方向的夹角，T1、G1分别为下导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T2、G2分别为中导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T3、G3分别为上导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T4、G4分别为地线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，G为铁塔重量，H为耐张塔重心对地距离，H1为下导线横担对地距离，H2为中导线横担对地距离，H3为上导线横担对地距离，H4为地线横担对地距离，并且在保持铁塔安全稳定的前提下，通过调节塔身与垂直方向的夹角θ值，可以调整荷载对塔脚产生的合弯矩值，从而实现优化铁塔的受力状态的目的。
本发明的有益效果是优化了耐张型输电铁塔结构的受力体系，将部分不利荷载转化为对结构有利荷载。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为普通耐张型输电铁塔的简化模型示意图；
图2为本发明的倾斜的耐张型输电铁塔的简化模型示意图，其中图2A为本发明的主视图，图2B为本发明的俯视图(各横担上均连接前、后侧导线)；
图3为耐张型输电铁塔的受力示意图，其中图3A为普通耐张型输电铁塔的受力示意图，图3B本发明的倾斜的耐张型输电铁塔的受力示意图；
其中，1-地线横担，2-上导线横担，3-中导线横担，4-下导线横担，5-塔身，6-前侧导线。7-后侧导线。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的一个具体实例，采用倾斜的耐张型输电铁塔对铁塔受力的影响。
如图2A所示，为了便于施工，本发明的倾斜耐张型输电铁塔在导地线横担在满足电气间隙的条件下，地线横担1、上导线横担2、中导线横担3和下导线横担4均呈水平布置，其中塔身5呈倾斜状，且与垂直方向间形成一夹角θ。如图2B所示，塔身倾斜的方向为沿横担方向与前、后侧导线6、7延伸方向的相反方向，即塔身倾斜方向为图中箭头所指方向。
图3为耐张型输电铁塔的受力示意图，其中图3A为普通耐张型输电铁塔的受力示意图，图3B为本发明的倾斜的耐张型输电铁塔的受力示意图。其中θ为塔身与垂直方向的夹角，T1、G1分别为下导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T2、G2分别为中导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T3、G3分别为上导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T4、G4分别为地线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，G为铁塔重量，H为耐张塔重心对地距离，H1为下导线横担对地距离，H2为中导线横担对地距离，H3为上导线横担对地距离，H4为地线横担对地距离。
普通耐张型输电铁塔与本发明的倾斜的耐张型输电铁塔导地线挂点水平张力对塔脚产生的弯矩相同均为2(T1H1+T2H2+T3H3+T4H4)，水平张力产生的弯矩为逆时针方向；当耐张塔两回路导地线横担长度相同时，普通耐张塔导地线挂点垂直荷载对塔脚产生的合弯矩为零，而本发明的倾斜的耐张塔导地线挂点垂直荷载及塔重都对塔脚产生了顺时针方向的弯矩，与导地线挂点水平张力对塔脚的弯矩方向相反，从而大大减小了塔脚所受的弯矩值，塔身5与垂直方向的夹角θ的大小由耐张塔的受力状态、导地线挂点高度决定及其对塔脚产生的合弯矩的程度确定，其相互关系可以表述为，合弯矩M＝2T4·H4+2T3·H3+2T2·H2+2T1·H1-(2G4·H4+2G3·H3+2G2·H2+2G1·H1+G·H)·tanθ，实际工程中在保持铁塔安全稳定的前提下，通过调节塔身5与垂直方向的夹角θ值，来调整荷载对塔脚产生的合弯矩值，从而优化铁塔的受力状态。本发明的倾斜的耐张型输电铁塔使得导地线挂点垂直荷载及铁塔重量对整个耐张塔的受力而言成为有利荷载，优化了耐张型铁塔的受力体系。
某双回路耐张型输电铁塔，其设计条件为：导线型号LGJ-400/35，地线型号JLB40-150，水平档距400m，垂直档距250m，转角度数90度，呼高27m，地线横担对地距离H4为45m，上导线横担对地距离H3为40m，中导线横担对地距离H2为33.5m，下导线横担对地距离H1为27m，调整倾斜的耐张型输电铁塔塔身与垂直方向的夹角为10度，塔身倾斜的方向为顺横担平面与前后侧导线夹角平分线方向相反。年平均气温条件下，该耐张型输电铁塔每根地线张力13.1kN，每根地线垂直荷载3.86kN，每相导线张力45.77kN，每相导线垂直荷载22.87。将导地线荷载转换为挂点荷载，地线挂点荷载T4＝18.52kN，G4＝3.86kN；上导线挂点荷载T3＝64.72kN，G3＝22.87kN，中导线挂点荷载T2＝64.72kN，G2＝22.87kN；下导线挂点荷载T1＝64.72kN，G1＝22.87kN。普通耐张输电铁塔A导地线挂点水平张力对塔脚产生的弯矩为：
2(T1H1+T2H2+T3H3+T4H4)＝2×(64.72×27+64.72×33.5+64.72×40+18.52×45)＝14675.52kN，垂直荷载对塔脚产生的弯矩为零，普通耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩为14675.52kN；倾斜的耐张型输电铁塔水平张力对塔脚产生的弯矩与普通耐张型输电铁塔对塔脚产生的弯矩相同为14675.52kN，地线挂点垂直荷载对塔脚产生的弯矩为-61.22kN，导线挂点对塔脚产生的弯矩为-810.51kN，铁塔重量对塔脚产生的弯矩为-534.59kN，则倾斜的耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩为13269.20kN。倾斜的耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩较普通耐张型输电铁塔对塔脚产生的合弯矩减少9.58％，说明倾斜的耐张型输电铁塔大大减小了导地线挂点荷载对塔脚的弯矩大小，使得倾斜的耐张型输电铁塔的受力更加合理。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (2)

1、一种倾斜的耐张型输电铁塔，包括地线横担1、上导线横担2、中导线横担3、下导线横担4及塔身5，所述地线横担1、上导线横担2、中导线横担3和下导线横担4呈水平布置，其特征在于所述塔身5与垂直方向存在一夹角θ，在转角型铁塔的情况下，所述塔身5倾斜的方向为沿横担方向与前后侧导线夹角平分线方向的相反方向，在终端型铁塔的情况下，所述塔身5倾斜的方向为垂直横担、顺导线延伸的方向，铁塔横担的上导线、中导线、下导线和地线挂点的水平张力对塔脚产生的弯矩为逆时针方向，横担挂点的垂直荷载及塔重对塔脚产生顺时针方向的弯矩，与上述横担挂点的水平张力对塔脚产生的弯矩方向相反，从而大大减小了塔脚所受的弯矩值，使导地线挂点垂直荷载及铁塔重量对整个耐张塔的受力而言成为有利荷载，优化了耐张型铁塔的受力体系。
2、如权利要求1所述的倾斜的耐张型输电铁塔，其特征在于：通过调整塔身与垂直方向的夹角θ值来确定塔身对塔脚所产生的合弯矩M，其相互关系可以表述为：合弯矩M＝2T4·H4+2T3·H3+2T2·H2+2T1·H1-(2G4·H4+2G3·H3+2G2·H2+2G1·H1+G·H)·tanθ，其中θ为耐张型输电铁塔塔身与垂直方向的夹角，T1、G1分别为下导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T2、G2分别为中导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T3、G3分别为上导线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，T4、G4分别为地线横担导线挂点所受的水平张力与垂直荷载，G为铁塔重量，H为耐张塔重心对地距离，H1为下导线横担对地距离，H2为中导线横担对地距离，H3为上导线横担对地距离，H4为地线横担对地距离，并且在保持铁塔安全稳定的前提下，通过调节塔身与垂直方向的夹角θ值，可以调整荷载对塔脚产生的合弯矩值，从而实现优化铁塔的受力状态的目的。
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CN102305683A (zh) * 2011-07-25 2012-01-04 国家电网公司 一种确定变电站中引下线上挂点荷载的方法及***
CN103293012A (zh) * 2013-04-28 2013-09-11 国家电网公司 利用静力缩比模型对输电塔进行试验的方法
CN107591767A (zh) * 2017-10-11 2018-01-16 成都城电电力工程设计有限公司 一种输电线路斜塔柱悬垂直线塔

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Assignor: China Electric Power Research Institute

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