钢管斜材/辅助材: 连接主材形成稳定三角形结构,承受拉力和压力。也多用钢管,尺寸小于主材。
连接节点: 法兰盘连接是核心、关键的节点形式。钢管端部焊接法兰盘,通过高强度螺栓连接。要求的加工精度(法兰平面度、螺栓孔同心度)以确保受力均匀。部分次要构件或特定结构也采用插接(套管连接)或焊接。
横担: 悬挂导线的水平或V型结构。钢管塔横担常采用钢管桁架结构,轻巧且强度高。
塔脚: 与基础连接的部分,通常为刚性法兰或铰接设计。
结构设计要点:
荷载计算: 计算恒载(自重、金具、导线、绝缘子串重)、活载(风荷载、覆冰荷载)、特殊荷载(安装、断线、地震)等。风荷载计算尤其关键,需考虑地形、高度、风向等。
力学分析: 运用有限元分析(FEA)等现代计算手段,进行静力分析(强度、刚度、稳定性校核)、动力分析(风振、地震响应、绝缘子串舞动抑制)和疲劳分析(节点、焊缝)。
优化设计: 在满足安全规范(如GB 50545-2010《110kV~750kV架空输电线路设计规范》、DL/T 5486-2020《输电线路钢管塔设计技术规定》)的前提下,对构件截面(直径、壁厚)、锥度、节点形式、塔身坡度进行优化,追求安全、经济、美观的统一。
节点精细化设计: 法兰连接节点的设计(法兰厚度、螺栓数量/规格/预紧力、焊缝设计)是钢管塔设计的重中之重,直接关系到结构安全。需考虑复杂的应力状态(轴力、弯矩、剪力耦合作用),避免应力集中。
刚度大,变形小: 管状截面在相同材料用量下,具有更高的截面惯性矩和回转半径,意味着更大的抗弯刚度和抗扭刚度。这使得钢管塔在承受导线张力、风荷载和覆冰荷载时,变形量更小,能更好地线路的安全距离和运行稳定性。
表面处理: 钢管光滑的曲面非常适合进行热浸镀锌防腐处理。镀锌层附着力强、厚度均匀、耐久性好(设计寿命通常要求30年以上),能有效抵抗大气腐蚀。也可采用防腐涂料(如环氧富锌底漆+聚氨酯面漆)进行防护。
在辽阔的田野、起伏的山峦、甚至繁华的城市边缘,总能看到一座座高耸的钢铁巨塔,托举着条条银线跨越天际。它们就是电力输送的“高速公路”的支柱——电力铁塔。其中,钢管塔以其特的结构优势和的性能,在现代电网建设中扮演着越来越重要的角色,成为支撑大容量、远距离、高可靠性电力传输的钢铁脊梁。