送电线路耐张塔基础倾斜面的计算

虞凤歧，金 涛，郭青梅，张玉明,虞东旭

(1.河北省电力勘测设计研究院，石家庄 050031;2.华北电力大学，河北 保定 071000)

在送电线路中，耐张塔承受导、地线张力，在合力作用下会产生一定的挠曲，即向内角侧或线路侧方向倾斜。为保证耐张塔在运行过程中不产生倾斜，施工及验收规范规定“自立式转角塔及终端塔应组立在倾斜平面的基础上，向受力反方向预倾斜，预倾斜值应视塔的刚度及受力大小由设计确定。架线挠曲后，塔顶端仍不应超过铅垂线而偏向受力侧”。为达到规范要求，就要在基础施工过程中考虑基础预偏的问题。

1 耐张塔受力情况

假定导、地线与横担轴线夹角为α，前侧受力为T1，后侧受力为T2，如图1所示，并且T2>T1则：

横担方向分力(X轴)TX=3T1cosα+3T2cosα

垂直横担方向分力(Y轴) TY=3T1sinα-3T2sinα

合力方向角:β=tg-1(TY/TX)

合力方向的力(T)使耐张塔产生挠度 ，TX使耐张塔向内角倾斜，TY使耐张塔向张力大的方向倾斜。耐张塔在长期运行情况下存在各种工况的张力，如：正常大风工况、覆冰工况、低温工况等情况。根据耐张塔受力计算分析，往往是正常大风工况下耐张塔产生的挠曲值最大，这样只要根据正常大风工况的合力，计算出预偏值，完全能满足工程的需要。

图1 耐张塔受力示意

2 耐张塔基础的预偏值

耐张塔基础预偏值计算如下：

h=Bf/H或h=Bη‰

式中：f为设计提出的塔身顶面中心点水平偏移值，mm；H为耐张塔全高，mm；B为耐张塔基础根开；η‰为设计提出的基础顶部预偏值的千分数；h为耐张塔基础顶部预偏值，mm。

耐张塔基础施工时要求耐张塔有一个与挠度方向相反、大小相似的预偏，所以基础需在2个方向同时考虑适当的预偏，如图2所示。根据耐张塔预偏方向及预偏值h，力TX在C腿、D腿产生的预偏值为h×cosβ, 力TY在C腿、B腿产生的预偏值为h× sinβ。为了计算及施工方便，以A腿中心为坐标原点，预偏后A、B、C、D腿中心点坐标为A腿坐标(0，0，0)；B腿坐标(0，B，h×sinβ)；C腿坐标(B，B，h×sinβ+h×cosβ)；D腿坐标(B，0，h*cosβ)。

图2 耐张塔基础主柱示意

3 计算实例

3.1 等长腿耐张塔基础倾斜面

3.1.1 等长腿耐张塔基础倾斜面确定

耐张塔基础预偏后，基面还须以4个塔脚的基面处于同一个平面上为原则，使耐张塔组立后塔脚底板与基面之间不产生间隙。

根据空间几何，要保证4个塔脚的基面处于同一个平面，必需满足任意3点构成平面方程公式(以B、C、D三腿坐标计算)。

化简后得平面方程：X×h×cosβ+Y×h×

sinβ-bZ=0。

基面施工中控制倾斜面可通过确定几个点的标高值来实现，利用基础倾斜平面方程又可方便地求得基面上各点的标高数值。计算控制点一般选择基面的4个角的标高值，可先列出其X、Y坐标值，然后用下列方程式计算:

即Z=( X×h×cosβ+Y×h×sinβ)/b。

3.1.2 等长腿耐张塔基础倾斜面计算

根据某工程终端塔的实际设计条件算得基础根开b为14 000，柱尺寸为1 200，合力角β为60°，预偏值h为100。各腿的角点坐标结果见表1。

表1 各腿的角点坐标结果 mm

续表

3.2 全方位长短腿的耐张塔基础倾斜面

3.2.1 全方位长短腿耐张塔基础倾斜面确定

全方位长短腿的耐张塔，基础预偏的计算要复杂一些，首先应根据基础根开尺寸及合力反方向确定计算基准点，见图3中的A点。当确定整个基础倾斜面时，4个腿依据其与基准点相对位置及高差的不同产生不同的垂直量。即根据4个腿的X、Y计算出的Z值加上相对最低点的高差ΔH，即Z=(X×h×cosβ+Y×h×sinβ)/b+ΔH见图3。

图3 全方位长短腿基础主柱示意

3.2.2 全方位长短腿的耐张塔基础倾斜面计算

根据山区某工程转角塔的实际设计条件算得基础根开b为15 000，柱尺寸为1 200，合力角β为0°，预偏值h为100，ΔH为1 200。各腿的角点坐标结果见表2。

表2 各腿的角点坐标结果

mm

3.3 倾斜面验算

以等长腿结果为例，根据空间几何得知， A腿四角点倾斜面在一平面的条件为：

故此4个角点在同一个倾斜面上。

4 结束语

通过对基础倾斜面的计算分析，送电线路耐张塔基础的预偏应根据耐张塔在工程中的实际使用情况，充分考虑耐张塔受力大小、转角度数、基础根开、基础的高低位置等条件，确定合理的预偏方向及基础的预偏倾斜面，以满足耐张塔最佳受力状态，达到规范预偏要求。