甄天保
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摘要：杆塔设计是高压输变电线路设计的关键环节，设计人员要重视杆塔结构设计，保证设计具有较强的科学性，最大限度地提升高压电力建设工作效率，有效提高施工整体品质。
关键词：输电线路；杆塔结构；设计技术
1输电线路杆塔结构设计概述
目前，杆塔主要用于架设输电线路，依照结构材料差异有木杆塔、钢杆塔、铝合金杆塔和钢筋混凝土杆塔几种类型；依照结构形式划分，有自立塔和拉线塔两种类型；依照使用功能划分有成立塔、大跨越高塔、直线塔和换位塔之分。设计人员需要根据高压输电线的实际架设需求合理选定杆塔类型。同时，在这一环节还应该对杆塔的塔头结构进行科学选择。比如，在平缓地带使用羊字型塔头的杆塔，在地形地质条件较为复杂地区使用干字型塔头的杆塔等。开展杆塔选型工作时，相关工作人员需要从实际出发，基于全面的施工勘查与成本计算选定性价比最高的杆塔型号。在杆塔基础工程设计环节，相关工作人员需要以下两方面加以重视：
一方面，是浇筑与基础开挖。在此环节，设计人员必须对施工区域的地质地形条件进行实地勘察，而后选定适宜的开挖方式，为保证结构稳定性奠定基础。而且，在浇筑杆塔基础时，可选择钢筋混凝土结构，并以砂石为浇筑原材料。另一方面，是排水与回填[1]。杆塔基础设计中，排水与回填工作至关重要。为了保证基坑内不积水，坑壁不下滑崩塌，就必须做好排水和回填工作。此时，应合理开挖排水槽，并从夯实土层的角度出发开展回填密度计算和回填土方数量计算，以确保回填工作具备有效性。
2输电线路杆塔结构设计技术
2.1规划动态的杆塔设计
杆塔的优化设计主旨在于将杆塔优化的更加轻便，外观更加美丽，操作简便且易运输。在杆塔设计中实施动态设计指的是在实际的施工过程中，通过与多种技术相结合，来达到理想中的效果。为了能够实现杆塔优化，就要工程施工之前，对目标施工区域进行详细的调查，以掌握该区域的情况和特点，后通过与力学原理等相关的知识来对工程进行设计，选择合适的制作杆塔的材质。在保证杆塔的稳定性的前提下，最大程度的缩小杆塔的尺寸，以减少占地面积。
2.2杆塔选择的基本要求
杆塔设施的施工是电力工程项目输变电线路施工过程中的基础所在，那么，实际施工过程中，非常重要的一点就是结合施工规范及设计方案选择满足要求的杆塔设施。不同电力工程项目施工现场对于杆塔设施具有不同的要求，具体选择何种类型的杆塔设施还需要综合考虑施工现场的地形。例如，陡坡地形上的杆塔设施应考虑到雨水冲刷因素，为了防止在雨水的冲刷作用下导致杆塔受力畸形，那么，在确立杆塔施工方案时，应避免出现档距孤立现象；而山地地形或丘陵地形的杆塔设施开展建设施工时，不仅要做好当地稳固边坡位置的测量作用，还需要充分考虑紧线拉线、立杆、排杆等方面的因素，以便于后续的焊接施工能够顺利开展；而对于重冰区的杆塔施工，要确保档距设置的均匀性，避免出现档距过小或过大的情况[2]。针对拉线杆塔设施，应对杆塔的实际位置予以明确，防止杆塔出现在池塘边、路边区域，防止出现平线打入的情况。
总的来说，对于不同地理地貌特征的输变电送电线路的杆塔施工，应充分考虑当地的地理条件，从而选择具有针对性的杆塔设施。这就要求施工人员在正式开展施工前，综合考虑当地的地理地貌条件，选择满足要求的杆塔设施，确保其运行稳定性，防止在实际运行中受到自然环境的影响，从而保证整个送电工作的安全可靠性。
2.3杆塔受力荷载计算
输电杆塔设计参考现有国家电网220kV典型设计中钢管杆设计条件，导线采用LGJ—300/40钢芯铝绞线，地线采用JLB40—150铝包钢绞线，最大设计风速25m/s，覆冰厚度5mm，设计档距300m，最高气温40℃，最低气温-10℃。通过公式计算导线风荷载，包括最大风、轻度覆冰等不同设计工况。
2.4杆塔尺寸计算
国内外目前使用的复合材料输电杆塔多为仿造钢管杆式设计，基本为薄壁环形截面。复合材料杆塔最大的短板为弹性模量较低、刚度不足和抗弯抗变形能力较差。因为输电杆塔设计对变形有规定要求，在进一步提高电压等级后，线路本身由于自重荷载及风荷载的增加，会造成输电杆塔整体受力变形，因此输电杆塔采用环形内部加劲肋来增强输电杆塔结构刚度（具体为内部加三角形作为复合材料杆塔主杆）。
为进一步弥补输电杆塔刚性不足的缺点，电杆采用克里姆型杆塔，也称为“鸟骨型”（即输电杆塔的杆头横担结构分为上、中、下三段布置，在保证线间电气安全距离情况下，缩短横担长度，避免因电压等级提高、导线自重大而引起复合材料横担的变形）。
2.5杆塔截面壁厚计算
复合材料由于基础参数与一般钢材具有很大不同（泊松比、弹性模量和拉压强度等），因此不可以直接套用现有的典型设计尺寸，宜采用既定范围内的“列举”法来对输电杆塔尺寸进行列举，优化计算，选取经济适宜值。为计算简便，将输电杆塔视为一悬臂梁，采用加劲肋结构，顶端施加导线横向风荷载和垂直重量荷载，输电杆塔设定杆径和肋厚，进行杆顶变形量求解[3]。
直径越大时，杆顶变形位移越小，反之增大；加劲肋越厚，整体刚度增加，位移减小，反之加大。直径越小，肋越薄的杆塔，局部应力越大。因为复合材料杆为薄壁材料，需要考虑局部应力是否会发生局部屈曲；由于复合材料本身抗压抗拉强度值比较高。为节省工程材料，提高经济效益，直径和壁厚不宜过大。
2.6完善安全方案
从思想上对高压输电线路工程予以足够的重视，结合实际工作需求制定相应的管理方案，并在管理方案中明确工作流程，以便于整个管理工作能够高效开展。分析高压输电线路常见故障，导致故障发生的原因主要表现在2个方面：一个是日常运行过程中的机械腐蚀、磨损等原因导致的故障；另一个是工程设计不足所导致的质量问题。为了进一步降低故障发生的概率，在制定相应的实施方案时，应针对具体问题具体分析，合理有效的管理方案不仅能够提升管理质量，还能够有效地节省时间。此外，还需要做好安全技术交底工作，不管是哪个步骤的工程施工，在正式开展施工前都应组织相关的管理人员、技术人员参加安全技术交底会议，结合实际的施工技术要求和安全注意事项，给出相应的方案，并要将所制定的方案讲解给所有参与到工程施工中的人员，这样，在实际施工过程中才能够落实相关方案，更好地规避各类安全事故。项目部在开展现场安全检查时，应强化安全意识与检查力度，仔细检查不同的工点，尤其是对于存在违规违章作业的行为，要严格查处，一旦发现问题，严格按照项目安全生产文件中的相关规定处理。
2.7杆塔设施的施工技术
杆塔设施施工质量的好坏直接关系到后续项目施工进度及施工质量，而实际上杆塔设施运行过程中的主要作用是承受不同方向的荷载应力，为了确保杆塔设施的稳固性，应严格按照电力工程施工内容及相关要求来开展施工，防止在电力系统运行过程中因应力问题导致故障。应对杆塔设施埋入现场土地的实际深度予认真测算，确保杆塔设施埋入深度合理，并要在埋入后用混凝土材料固定，之后进行夯实与回填施工。不同形式杆塔设施，其具体施工要求也有所不同，如不配备电线的电杆设施或是铁塔设施在施工中主要承受着上拔的工程应力，在开展基础施工作业时，回填夯实工作应确保土壤夯实度超过原始土层的80%，且混凝土材料浇筑的杆塔设施则应该超过原始土层部分的70%左右。
总而言之，对杆塔结构进行优化设计改进，可以显著提升导线的悬挂点位置，使导线呼称高度显著提升。优化后的杆塔上部区域整体质量有所降低，能够在一定程度上提升杆塔结构的服役稳定性，值得进一步推广使用。
参考文献
[1]张磊.高压电缆线路设计工作中的要点探讨[J].电工技术，2019(24):111-112.
[2]王传涛.FRP输电杆塔的研究与应用[J].智能城市，2019，5(22):40-41.
[3]郭昊坤.一种输电线路杆塔倾斜在线监测装置的研究与设计[J].时代农机，2019，46(05):89-90.