输电线路杆塔结构设计技术分析

摘  要：随着近些年生活质量的大幅度提升，对用电需求也不断增高，供电质量也逐渐受到社会各界重视。在电力事业发展过程中，输电线路的施工建设是电力工程项目的主要组成环节，其杆塔结构的科学设计也是至关重要的，对于电网的供电质量有着较大影响。因此，在电力项目输电线路的施工环节中，相关技术人员应有效结合实际问题选用恰当的科学技术设计其杆塔结构，从而确保输电线路的安全使用与稳定运行。

关键词：输电线路;杆塔结构;设计技术

在社会经济发展的现今阶段，用电规模逐步扩增，电力工程项目也不断增多。并且在输电线路项目建设的费用比例中，杆塔结构一般占据30%及以上的建设费用，其对于输电线路的质量建设与经济效益有着重要影响。为确保我国输电电网的质量建设，相关电力工程单位管理人员应加强对输电线路杆塔结构设计的重视，深入分析其各类影响因素，引进并优化先进的科学技术，合理设计施工方案，从而确保其安全性与可行性，进一步保障输电线路的长期稳定运行。本文主要针对输电线路杆塔结构设计技术展开研究与分析。

一、相关概述

在输电线路建设中，杆塔是用于架空并支撑线路的主要支撑物，可有效保障地面与输电线路之间的安全距离[1]，并预防外力的不良影响如恶劣天气、人为破坏等，有效减少供电故障的发生。同时杆塔结构设计还符合绝缘安全要求，进一步保障输电线路的稳定运行与安全使用。

输电线路杆塔的主要施工材料一般包括钢材混凝土或钢筋混凝土、钢管塔、钢管杆等，另外还包括架空地线、绝缘子串等。

另外，输电线路杆塔在实际应用中易受所处地势与环境变化的影响，因此，在杆塔结构设计中，相关技术人员应结合实际采用不同技术科学制定施工方案，从而保障输电线路杆塔的安全荷载与质量建设。

二、杆塔结构的设计方法

在输电线路杆塔结构设计过程中，其方法研究主要体现为两个方面：第一，各类计算方法，如针对杆塔结构展开计算力学模型分析、计算杆端节点构造、计算杠杆承载力等。第二，杆塔结构的布置与优化，如塔头型式、杆件选型、塔腿型式、塔身斜材、坡面、横断面等设计方法的研究。

在输电线路杆塔结构设计过程中，相关设计人员应加强与施工单位的沟通联系，深入了解施工现场的实际现状，并以此为基础进行相关数据计算与杆塔结构模拟，如杆塔质量计算、杆塔高度计算、美感设计、负载范围控制、材料选取等，科学制定杆塔结构的设计方案，并结合实际问题如迎风面积、地势等不断优化完善。另外，相关设计人员还应注意相邻杆之间的有效距离，确保各个杆塔稳定使用的同时互不影响，进一步保障输电线路的正常运行与长期运用。

三、输电线路杆塔结构设计技术优化分析

（一）输电线路杆塔塔头的结构选择

塔头形式设计是输电线路杆塔结构设计的重要组成内容，其对于杆塔结构的稳定性与输电线路的供电效果有着直接影响作用。一般输电线路的杆塔塔头形式主要包括羊角型、酒杯型与猫头型，其中酒杯型与猫头型的塔头形式一般被应用于单回输电线路;而羊角型的塔头质量相对较轻，其支撑能力相对较好，在双回输电线路中较为常见。另外，在杆塔刚度较强、计算受力较大时，相关设计人员应及时选用转角型杆塔，其塔头形式主要为鼓型与干字型，其中在双回输电线路杆塔结构设计中应用鼓型塔头，在单回结构设计中应用干字型塔头，从而确保其适用性与实用性[2]。

（二）杆塔塔身断面设计

在输电线路杆塔结构设计中，直线型塔身是较为常用的设计形式，其主要应用于高压电路建设中。其杆塔塔身的断面主要包括两种样式，即扁塔，指断面样式为矩形;方塔，其断面形式为正放形。于方塔相比，扁塔重量相对较轻，抗纵向负载能力相对较差，灵活性也相对较低。而在顺线路方向上，方塔具有较强的刚度，相较于扁塔而言，其串级倒塔与断线冲击能力也相对较强。在一般输电线路杆塔结构设计中，一般采用安全性较高、稳定性较强、负载能力较好的方塔断面形式进行杆塔塔身断面设计。另外，在杆塔塔身的设计过程中，相关技术人员还需加强对塔身尺寸的技术设计，从而确保其规范性与整合性，为杆塔结构设计提供基础保障。

（三）节点构造的技术设计

在杆塔结构设计中，节点构造设计也是重要的组成环节，其在设计中应注意以下要点。第一，在节点构造设计中，应有效防止对孔布置两面连接杆件的问题，从而减少断面损失。第二，在设计过程中应重视节点板的受弯现象、杆件的偏心连接问题等。第三，在节点构造的连接环节中，技术人员应采用紧凑式设计，有效减少节点板面积。第四，科学控制包角钢等材料的连接数量。第五，在节点构造过程中，针对主材、斜材的设计与布置应尽量利用多排螺栓加以固定[3]。

（四）杆塔结构的斜材设计

在输电线路杆塔杆塔结构主要包含直线塔与转角塔。在输电线路杆塔结构设计中，其杆塔顶端位置的K型斜材设计对于输电线路有着促进优化作用，一方面可有效预防杆塔塔身斜材的受压问题，另一方面可大幅度减轻杆塔结构重量。另外，在转角型杆塔结构设计中，相关设计人员还需注意K型斜材的科学布置，即杆塔重量最轻的110KV横担处。

（五）有效结合计算机技术

在输电线路杆塔结构设计过程中，相关技术人员可有效运用计算机进行施工图纸的绘制，同时结合人工审核与手工校正确保杆塔结构的有效设计。同时技术人员还可借助计算机技术合理针对设计方案科学建立力学模型，并以此为基础进行方案的强度分析与优化完善，有效保障设计方案的可行性与杆塔结构的稳定性。随后相关负责人确定施工方案，制定施工流程。计算机技术的合理运用有助于加强施工环节的联动性，确保杆塔结构设计施工的质量与稳定。

四、结论

综上所述，在輸电线路工程建设过程中，相关设计人员应加强对杆塔结构设计技术的重视，以因地制宜为基本原则，结合实际问题进行各项数据的科学计算、杆塔各结构的合理选择，从而设计并优化施工方案，有效确保杆塔结构的稳定性与质量性，为输电线路的整体运行提供保障。

参考文献：

[1]吴广.输电线路杆塔结构设计技术研究[J].电子元器件与信息技术，2020，4（06）：109-110+112.

[2]王飞. 特高压输电线路杆塔结构抗震性能研究[D].中国地震局工程力学研究所，2020.

[3]曲以楠.输电线路杆塔结构优化设计分析[J].中国新技术新产品，2018（24）：116-117.

作者简介：姚楠（1993.06.08），男，汉，天津市武清区，学历：本科，职称： 助理工程师，研究方向：结构设计.