钢管塔结构设计

1、钢管塔结构设计要点魏顺炎概况钢管塔是主材用钢管构件，斜材用钢管或角钢或园钢组成格构式输电塔的述语，是输电杆塔的结构型式之一。最常用的结构是主材和斜材都用钢管。其次是主材用钢管，斜材用角钢。国外也有塔身全用钢管，横担全用角钢。国内在上世纪70年代，首先在220KV大跨越工程上采用了钢管塔，主材用钢管，斜材用园钢拉条，取得了较好的技术经济效益。之后，在各电压等级的大跨越塔中大都采用钢管塔，但斜材也用钢管。因为斜材用园钢要求施加初应力，这个初应力值施工难以精确控制。在一般线路上多四路塔、受力较大的塔以及考虑美观的塔也常选用钢管塔。近几年在特高压工程上大量采用了钢管塔。钢管塔的设计逐步规范化，最近出版

2、了钢管塔设计技术规定。国外美国、日本私欧洲对钢管结构有很多试验研究，在公共建筑上有很多应用如桁架、空间网架私网壳结构等。但是在输电线路上只有日本应用钢管塔较早也较广泛，早在上世纪80年代己出版了输电线路钢管制作标准，对钢管塔的连接件等作了标准化，对节点构造、节点受力分析也形成规定，对我们设计钢管塔有参考价值，尤其是对一般线路的钢管塔。二设计标准110KV-750KV架空输电线路设计规范GB50545-2010架空送电线路杆塔设计技术规定DL/T5154-2002架空输电线路钢管塔设计技术规定DL/T5254-2010三结构特点1钢管构件迥转半径大，承载力大以两个角钢组成的十字型断面为例构件2L

3、160X12Q345L=300cm迥转半径Y=0.188x33.4=6.28cm截面积A=2X37.38=74.76cm平方细长比入=300/6.28=47.7压屈系数=0.817承载力N=0.817X7476X310=1893446N-1893KN如考虑弯扭折算细长比入=5.07X16/1.2=67.7=0.676V0.817承载力还要减少。如用截面积相当的钢管D325X7.5迥转半径Y=11.23截面积a=74.81CM细长比入=300/11.23=26.71压屈系数=0.928承载力N=0.928X7481X310=2152KN比值2152/1893=1.137钢管承载力高13.7%2钢

4、管构件体型系数小，受风荷载小仍以上述构件为例假设离地高10m风速30m/s组合角钢受的风压：Ws=30x30/1600x1.0x1.3x0.32x3x1.1=0.772kn上述式中数值依次为基准凤压标准值、风压高度变化系数、构件体型系数、构件受风面积、断面系数钢管构件的风压：Ws=30x30/1600x1.0x0.70.325x3x1.0=0.384Kn比值0.384/0.772=0.50钢管构件风压小一半如果直线塔荷载按导地线风压与塔身风压各一半计算对组合角钢塔0.5+0.5=1.0对钢管塔0.5+0.5x0.5=0.75作用在塔上的风压钢管塔小25%钢管塔缺点：不能像角钢那样在流水线上生产

5、，因此每吨加工费比角钢塔四结构布置及构件选择"SW却用卜地或用张图4.11塔架杆件内力分析可视为较接的条件在桁架平面内杆件的节间长度或杆件长度与截面直径之比对主杆不小于12,对支管不小于24。因此通常钢管塔的主材节间长度要取角钢塔的二倍左右才比较合理。如果不满足要考虑节点刚性引起的杆端次弯矩影响，可按梁元分析进行校核。主管：节点上贯通的杆件，通常称主材支管：节点上其余杆件，通常称斜材2钢管杆件各向同性，通常不采用平行轴布置3杆件载面型式选择A塔身及横担的所有杆件除挂线点外均用钢管，是国内最常用的钢管塔。B塔身及横担的主材用钢管，斜材用角钢，国内直线塔及小转角塔有应用实例。C塔身及横担

6、的主材用钢管，斜材用国钢，国内220kv及以下大跨越塔有应用实例。D塔身全材钢管，横担全用角钢，是日本一般线路钢管塔的常用型式。我国尚未见到应用实例。4钢管的微风振动常用的对策是控制杆件的细长比，工程实践表明细长比控制在160以内尚未发生钢管杆件由于微风振动而损坏的现象。目前也可按钢管塔设计技术规定进行校核O5材料Q235、Q345、Q420五塔体构造第五章塔体构造一般生材接头使用螺栓拉伸连接形式的法兰接头.底点的旌接部分用把螺松在接相管押接的连接板和具他部件卜的形式r在确定备部分的构造时，应该注意以卜事项以及细节部分.应馁能翳师利用达力D悍芯找余*"J以及忖邵变帝不致过火0不他产生

7、白害的珞r次向/飞而性镀铃"宝的M雪城少5.1接班（1）法竺接头（力霰造法兰如-5.1.1所扃嵌若法会接头师读采取北人西顶型国般对顶型,其计矩形状尺寸如附表5.1所示双排螺栓图51.2（0支肋板法当无制土法兰接着的形状插图5L*所豕，用于应力较小的腹材.凡详翊根状的尺寸翻泉5.3胪下.对项亚围5.1.1：b）对援校法兰如图512所小，弱援救法兰因该采取单O版树端郎的接头量沼的推头有鑫果取U嗯扳J军力、T暨板、十里板以及槽型根接头（乜括CP接头卜（力口审板接头U型机接头的形状加图54用于受力较大的村料警,其详细形状的尺寸如附表5.4所Iff模中注应双用柞仪-H详图描状尺寸如附表工3所，

8、小图5.1.4Wrrtla;i图5.1.7用接尺寸46714cx尺寸1520单位inni(b)Ik板接头I型板接头的形状场图5.1，用r受力较小的辅助村等，其评细形状的尺、如附表S.5所示.图5.1.5(c)T型版接1T型板接头的形状如图5.16用于埔助材,其详细形状的尺寸如附表5<5所示.(d)十型板拉头十型板接头的形状如图5.1.7,在比UV板接头或槽里板接头螺栓数量多或需要连接的情况下用该按头。其详掴形状的尺寸如附表5.7所示.(e)槽里收接义槽中板镂头的形状如图518,用于受力材、辅助材等，其详细形状的尺寸如附表5.8所示.蟠截面z-a图5.1.85.2节点构造原则上在各部分点的

9、构造中.援材的拉伸要。主村。腹村保势i致.但是在辅助材安装部位等上面，在连接板挺大的地方要琛持一致。而且主材与坡材的尺寸要保证为C1(表5.21),使应材接近主材的管壁。这些构造实例如图521图5224所小可以适用于中空钢管塔以及钢管混凝上塔的任何种.中空钢管塔。钢管混凝土塔的加固方法按照55加同板的类型进行分类.另外在图例中，技H端部的接头米用ri型板接头.十t板的接员、槽型板接头(包括CP接头)等的构造实例如附图S3,5.4表5.2.1表5.4.5Q)交叉式交点部分连接板的限制长度(U型板接头A型)单位：toninm械x«»)钢管尺寸、PL9PL12PL16环尺寸(外路

10、板季)A环承裁力MH(121)MIS*3卜防7(14.56)-2(1212)M2O-318.19M2O4MM-2M“7(WW)M24-4以上A环B环SK414K6x?4</4l>-构造连接板的宽度将贯通UOm9"',-j61860b*?JZW(2M>HO96M76.3，1H(314)243(283)<29b)223121一一阳09一一BW阳172(3啊W3Z3，UJ2)(30：O236<274)1343127O(370)2»3(334)一NO-9一11.33KHG-12IM(4113一方取14?)247(2ts3HI3S9)3Ub3小)

11、*KM制0"9200h9IIMRan(3MMMWI)2U9：31I)306(348)37X(421)加。9一ZW91261上段SK41下下SK41以9H-45435»-pz一1T)3XJ4M4283)0385414MS346»04Mm田0*12240916.14/45_HO4IS前，*4753314州293贝山342431由0*12240917.313274-4693M3974u64H4320*12320*12COW7700IUM17R?一3224023TI4661-3T840850cWC-4W500*012ZW-917.46f.s*<r»o:小,

12、<f.K一«*砌Ml500的012*，91771_J_J408_2_;，M)0:为。12遇。I&32MX>伽500卡。17力0«!17.74."1"一500son：«0IZ1207)I7.9S1_h-一son6UU«0-12J20VIH.Wy/Ml)SOUwMJO9。!209IHM注)1U型板接头A型衣示只在焊接外面的情况。2关环、B环请参考5503()内的值衣/、连接板的孔缘增加了3Qxm时的限制长度4()内的值衣示在第三项的形状中.次连接板培加段期度时的限制长度。5所需对接长度或构造连接收宽度超让I我的构造连接

13、板的宽度将他通6螺校的M质为M16(SS4hM2aM24(SSS0).、根劫蝌管尺寸、表545(2)交叉式交点部分连接板的限制长度(U型板接头B型)单位：tonmmPL16dun蝴，加(切)171(2O3j一RI5-2.3JI7m匕川2：。？山Z2M2儒)一川1，32(M2)加力也力(301)'!13301SWZXi)1丽zmzM一IVI12加自：掀1)2W45)2UM33B)3GIH04)一1141-：15小吗L2吟)W17fi>W3»)的54W491但419柘G肥9«6«T%。4K4<£*4£一3Z3VU3714S2能6

14、476331416描2>IS一，3445«1刈,.>&S一«7500出1邮7053一500的0ia加1ns一一一6001MmC.O一一一MW41V2163，5*一一一S00500472出60一50049T70一一一500胭“HZ一钝，SW413幽(SHU)(1212)(mI”(1140)/7")环尺寸(外卷板的A环A环B环水载力120«976.18-M0，6W180*9一B期加W一一II.3J%0X9加91198戈。9«091261»01?“0,q跖“299>12240,917.31320，12Z70»£0、127709nR!3M12的717.4635012用0,9177135。x1