柳文旭 沈阳电能建设集团有限公司联发设计分公司

在电网工程建设脚步持续推进的背景下，输电塔得到广泛应用，且应用前景一片大好，从初期以木材为主要材料的输电杆，逐渐发展至钢筋水泥杆，目前是以钢材为主导材料的输电塔。为迎合全国联网及电网特高压升级改造的实际要求，输电铁塔上的荷载不断增加，对输电线路铁塔结构设计水平提出更高要求。在高压电路建设中，多种因素会影响其施工质量，故而一定要结合实况对铁塔结构设计方案作出调整、优化，以从根本上保证输电线路工程的建设质量。

一、输电线路铁塔构造设计研究的概述

现如今，在工农等多个产业规模化发展需求的驱动下，电能需求量持续增长、容量拓展、电源地点零散、输电距离延长，铁塔凭借自身持有的诸多优势逐渐演变成输电线路的首选杆塔类型。英、美、日等国家均不断增加对铁塔结构的升级改造力度，重视新材料、新工艺技术的开发与使用。有资料记载，在日本，20 世纪90 年底初期就建设了60kV 的长距离输电线路，1960 年首条500kV 线路开始建设，建设早期以270kV 电压等级运行，历经13 年后电压等级上升至500kV。后续的很多年间，各大电力公司均以500kV 线路为基础建设联络干线。当下，日本正积极建设电压等级为1000kV 的特高压输电线路。

在中华人民共和国成立初期积极投身于铁塔构造的设计工作进程中，以借鉴前苏联模式为主，在分析我国地理及气候条件特征的基础上，对其强度作出校对、审核，结构设计改造只停留在对初有铁塔局部整改的层面上。自20 世纪60 年代起，便开始加强自主设计，逐渐建造出35～500kV 铁塔项目。20 世纪70 年代中期，在国家相关政策体制的引领下，国民经济的发展态势有很大改观，随之而来的是对电力资源的需求量快速增长，我国推动了500kV 输电线路的设计、试验检测及施工建设工程，完成了首批500kV 输电工程结构本体设计的壮举，但是因为技术经验匮乏，以致设计产品和外国同类工程相比较，材料耗损量增加30%左右。1984 年84 型酒杯塔实验研究成功，标志着我国设计人员终于冲破了传统模式的约束。在而后的短短数年间，由东北、华北电力设计院联合设计的酒杯型直线塔已经抵达了国际先进指标，ZVX 拉V 塔、LV87 拉V塔陆续被开发，我国在输电线路铁塔结构设计中做出的突破、取得的成绩均是举世瞩目的，预示着国内500kV 输电设计效果和世界先进水平两者的间距不断减缩。

二、铁塔结构设计优化策略

（一）优化塔身斜材布设形式

在设计计算时间中，应做好斜材样式的优化工作。既往，“正K 型”“倒K 型”“交叉式”等斜材设计期间常用的布设形式，单纯采用交叉布置法很可能会增加斜材承受的压力，若能联合使用几种布设形式，则通常能较好的减少或规避同时受压情况，使斜材受力转变为拉压系统，合理使用该系统的受力特性，有益于减少斜材的规则，进而降低整个铁塔的重量。塔身主材分段长、辅助材布的布设形式是影响斜材布置效果的主要因素，合理规划受力斜材与主材两者夹角，有益于提高斜材布置的合理性，强化外部结构的协调性。夹角偏大时，斜材表面平整度更好，若较密集布设，很可能不利于斜材性能充分发挥。结合过往铁塔设计实践历程，若能将斜材和水平面夹角控制在35°～45°间时，整塔重量最轻。

（二）单桩承载力取值问题处理措施

1）工程项目场地原为地势较低或河道时，松散的新近填土作为上部土层，桩基设计时直接采用试桩提供的承载力或直接按经验公式计算单桩承载力数值，没有考虑上部未固结（或欠固结）土层在固结沉降过程中可能引起的桩侧负摩阻力的影响。2）桩身承载力验算时，没有考虑桩身压曲或施工工艺系数的影响，对抗拔桩，没有进行桩身抗裂验算，仅计算桩身承载力。3）对于不同的桩型，按规范经验公式计算单桩竖向承载力时，各土层的极限端阻力和极限侧阻力是不同的（即成桩工艺不同，地基土对不同桩型的支承能力不同）。一些工程项目地质勘察报告仅提供了计算打入式预制桩的单桩承载力设计参数，而设计采用钻孔灌注桩，并直接引用地质报告中的设计参数，使计算的单桩承载力出现偏差。4）电力工程有地下室时，在按静载试验确定单桩承载力时，没有扣除地下室深度范围内的桩侧摩阻力，由于基坑开挖后暴露时间不宜过长，试桩一般都在基坑开挖前进行，基坑开挖后，地下室深度范围内的桩侧摩阻力己不再存在。

（三）强化铁塔基础计算

由于在建设的过程中会遇到不同类型的输电线路铁塔。所以在建设输电线路铁塔的过程中，一定要充分结合当地的地质、地貌和施工条件来全面进行设计。并在设计的过程中需要全面考虑到铁塔的基础强度和稳定性等诸多方面的因素。设计师在设计的过程中，尤其需要全面根据铁塔的基础受力情况来全面进行设计，从而使得架空输电线路能够在更加安全的环境下运行。

三、结语

铁塔的结构和基础约占整个架空线路本体造价的60%左右，因此一直在架空输电线路的设计过程中占据着非常重要的地位。架空输电线路设计的结构和质量将会关系到整个架空输电线路投入运营之后的经济效益。在分析了输电线路基本结构、输电线路铁塔结构设计的关键环节、评定输电线路的主要方法和优化架空输电线路的基础与铁塔结构的基本措施几个环节之后，主要结论如下：在进行架空输电线路设计的过程中，尤其需要不断地完善和优化铁塔与基础设计的要点，将铁塔结构及与之连接的基础有效配合，只有这样才能让铁塔架空输电线路在运营的过程中发挥出更好的功能，从而保证架空输电线路更加安全和稳定的运行。