摘要：新型220kV双回双杆终端钢管杆，有效解决了传统铁塔及钢管杆用地面积大，耗钢量大的问题。杆型结构布置不仅适用终端钢管杆，也适用于受力较大转角塔，具有很高的实际应用价值和推广价值。
关键词：新型220kV双回双杆.终端钢管杆.设计.加工
钢管杆相比于常规角钢塔，具有占地面积小、外形美观、结构简单、加工容易、施工方便、运行安全可靠、维护工作量小等特点。在城市输配电线路中，特别是地形受限制或线路走廊拥挤的地区，钢管杆发挥着重要作用，有效解决了城市用地紧张和电力线路需求增加的矛盾。钢管杆按结构形式分为等径杆和锥形杆，按截面形式分为圆形杆、多边形（菱形）杆。钢管杆设计采用概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠度指标度量其可靠性，在规定的各种荷载组合作用下，满足线路运行安全的要求。钢管杆的设计还应考虑制造工艺、施工方法（包括运输和安装）以及运行维护和环境因素。
1钢管杆的结构特性
以某工程为例，详细探讨新型220kV双回双杆终端钢管杆设计思路。
1.1钢管杆的截面及分段
根据钢管杆主杆断面特性分析，圆形断面的截面抵抗矩最大、受力性能最好，材料相对耗用较小，但是其加工难度也最大.除圆形断面外，正多边形断面也有广泛的应用（包括正十六边形、正十二边形、正八边形），各种钢管杆主杆断面形式在ＤＬ／Ｔ５１３０－２００１《架空送电线路钢管杆设计技术规定》中都有所推荐。对于直线杆和小转角杆截面形式可以采用正八边形或正十二边形，从设计合理和经济效益角度考虑，钢管杆壁厚是逐渐变化的，这就要求对钢管杆主杆进行分段，而分段长度又受施工运输和镀锌工艺的限制，根据以往的工程经验，分段长度一般控制在１０ｍ左右，一基钢管杆中部法兰数量不宜超过４个。本工程所采用的２２０ｋＶ双回路钢管杆全长为３８ｍ，共分为４段，从上到下杆段长度分别为：第１杆段９ｍ、第２杆段９ｍ、第３杆段１０ｍ、第４杆段１０ｍ，具体情况见表１，各杆段采用外法兰连接方式。大转角杆和终端杆可以采用正十六边形或圆形。本工程所采用的２２０ｋＶ双回路钢管杆，荷载大、受力复杂，综合考虑设计、加工等因素，最终确定主杆断面采用圆形截面。
表1 220Kv双回路钢管杆主杆信息 ｍｍ
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1.2钢管杆的根径、梢径及锥度
从钢管杆的截面特性计算公式可知，根径和梢径的大小对钢管杆挠度控制有直接影响：根径和梢径越大，截面惯性矩越大，抗弯能力越强，在水平力作用下，其挠度会变小.相比于根径和梢径，主杆厚度对钢管杆的挠度影响较小。钢管杆的锥度主要与外部荷载大小有关，直线杆和小转角杆的锥度小一些，大转角杆的锥度要大一些以抵抗外力.在满足挠度要求的前提下，适当减小锥度，既能减少材料用量又可以使整个结构美观。钢管杆的锥度取值，需根据根径、梢径的大小以及挠度控制要求，综合分析确定，力求达到“适用安全、经济美观”的八字方针。一般直线杆的梢径取２５０～４００ｍｍ，锥度取１／７５左右.转角杆一般根据不同的转角度数，梢径取３００～８００ｍｍ，锥度取１／６５～１／３５。本工程所采用的２２０ｋＶ双回路转角钢管杆梢径取４００ｍｍ，锥度取１／６３。
1.3材料选用
钢管杆的材质一般采用Ｑ２３５和Ｑ３４５，对于承受较大荷载的钢管杆也可采用Ｑ３９０。钢管杆在外部作用下，会产生压缩变形、弯曲变形以及扭转变形，通过使用高强度钢材（Ｑ３９０），可以提高结构的抗压、抗弯、抗剪和抗扭强度，从而节省材料用量.但是，采用强度高的材料会使结构的延性降低，尤其是在低温区可能会发生脆性断裂。低强度钢材（Ｑ２３５和Ｑ３４５）虽然用料多，但结构延性好，目前在工程中仍被广泛运用。
2钢管杆的结构设计
2.1设计条件
本工程采用电压等级为２２０ｋＶ的钢管杆，双回路架设，导线型号为２×ＪＬ／Ｇ１Ａ－２４０／３０钢芯铝绞线，地线型号为ＪＬＢ２０Ａ－１２０铝包钢绞线以及２４芯光纤复合架空地线ＯＰＧＷ－１２０.导线安全系数取８．０，地线安全系数取１０．０。钢管杆的水平档距、垂直档距均为１５０ｍ，设计呼高为２１ｍ，全高为３８ｍ，上相、中相和下相导线的风压高度系数分别为１．２３、１．１４以及１．０４，地线风压高度系数为１．２８。本工程设计风速为２８ｍ／ｓ，导线最大覆冰厚度取１０ｍｍ，地线最大覆冰厚度取１５ｍｍ，最高气温为＋４０℃，最低气温为－４０℃。
2.2荷载组合
钢管杆应计算线路正常运行情况、断线（含分裂导线时纵向不平衡张力）情况和安装情况下的荷载组合，必要时尚应验算重冰区不均匀覆冰等稀有情况。本工程双回路钢管杆采用的荷载组合情况如下。
（1）正常运行情况的荷载组合
正常运行情况的荷载组合考虑以下３种工况：最大风、无冰、未断线.最大覆冰、相应风速及气温，未断线.最低气温、无冰、无风、未断线。
（2）断线情况的荷载组合
断线情况的荷载组合考虑以下２种工况：同一档断任意两相导线、地线未断、无风、无冰.断任意一根地线、导线未断、无风、无冰。
（3）安装情况的荷载组合
应按10ｍ／ｓ风速、无冰、相应气温的气象条件·下荷载组合安装，锚地线、锚导线，紧地线、紧导线时考虑以下２种工况：锚地线时，相邻档内的导线及地线均未架设.锚导线时，在同档内的地线已架设。紧地线时，相邻档内的地线已架设或未架设，同档内的导线均未架设.紧导线时，同档内的地线已架设，相邻档内的导线已架设或未架设。
3结构的加工与安装
部件加工精确度要求高，结构的最终成品是由刚度均比较大的部件组装成的一个立体框架，部件间的连接采用接触面较大的法兰，因此如果部件的尺寸及平整度有较大误差，会使拼装工作产生极大的困难，例如横杆长度仅仅4m多一点，而所带的法兰轮廓的面积近1.0m2；如果杆件尺寸及平面平整度有大于±1‰误差，则会影响横杆与主杆法兰的紧密连接。为此，在加工中对每个零部件尺寸和平面平直度的误差要求均比单杆的加工标准高。在横杆与主杆的连接处，穿透主杆的竖向连接板及上下二道箍环状的肋板，先与主杆焊接后，再焊接连接法兰于上面，施焊工作量均比较大，容易产生焊接变形。考虑到以上两点，在加工中采用了主杆与横杆先拼装定位，经调整确认后点焊固定，再进行零部件的全面焊接工作，这样完成的部件才能保证结构现场装配的顺利。至于加工件因镀锌可能产生的变形问题，由于部件的刚度比较大，板件比较厚，实践表明，主杆部件没有因镀锌作业而发生较大的变形。结构的现场施工组装:现场采用两台吊车进行施工组装作业，施工组装很顺利，仅用一个工作日就顺利完成了作业，获得了现场施工人员和业主的一致好评，输电杆现状见图9。经查核杆件最终变形及结合面完全符合有关施工验收规范的要求。
总之，220kV双回路钢管双杆终端杆特别适合用在电缆终端塔用地面积紧张的场所，具有用钢量小，占地面积小，受力简洁且与环境和谐等优点，在实际工程中取得了很好的效果，具有很高的实用价值和推广价值。
参考文献
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