省电力勘测设计院输电线路QC小组成果分析报告

1、目 录小组概况1小组概况1选题理由2 选题理由2 现状调查3 现状调查3 设定目标4 设定目标4 分析缘故5 分析缘故5 确定要因分析缘故6 确定要因分析缘故6 制定对策7 制定对策7 实施对策8 实施对策8 检查效果9 检查效果9 10 巩固措施10 巩固措施11 总结回忆和今后打算11 总结回忆和今后打算附件一：双柱组合耐张塔TANS程序计算文件附件二：双柱组合耐张塔成果图纸小组概况注册登记小组名称输电线路QC小组课题名称降低500kV SJC2双回路耐张塔造价所属部门线路部辅导员何英注册编号2013-02课题编号2013K02组类型攻关型成立日期2013年1月2、小组成员序号姓名性不年龄

2、文化程度职务职称单位组内分工1王苗苗女28硕士组长工程师设计院组织活动，推进实施，成果总结，活动记录等。2张先俊男50本科副组长教高设计院参与方案研讨，现状调查，对策制定以及对策实施等。3殷拂晓男27硕士组员助工设计院4郭咏华男38本科组员高工设计院5张建明男29硕士组员工程师设计院6魏冲男36本科组员工程师设计院审定方案和对策，组织协调，对策实施以及结果检查等。7邓锦辉男34本科组员工程师设计院8潘少成男36本科组员工程师设计院9郭杰男35硕士组员工程师设计院参与方案研讨，现状调查，对策制定及实施，以及活动记录等。10屈讼昭男26硕士组员助工设计院备注：小组成员共有10人，平均年龄33.9岁

3、，其中，教高1人，高工1人，工程师6人，助工2人，文化程度均为大学本科及以上。3、小组活动情况活动时刻2013.12013.11活动次数11同意QC教育时刻35小时出勤率97%以上课题（2008）“课题（2008）“减少500kV双回路直线塔钢材用量”（河南省和中国水电质协优秀QC小组）课题（2010）“课题（2010）“降低500kV SJC1双回路转角塔造价”（全国优秀QC小组）课题（2002）“减少500kV单回路转角塔钢材用量”（全国工程建设优秀QC小组）QC小组活动程序我们小组工作方法采纳PDCA循环模式。这种工作模式科学、严谨，适合我们小组的课题目标。P（Plan）P（Plan）打

4、算，包括方针和目标的确定及活动打算的制定。D（DO）执行，确实是具体运作，实现打算中的内容。C（Check）检查，确实是要总结执行打算的结果，分清哪些对了，哪些错了，明确效果，找出问题。A（Act）处理或行动。为使本次QC活动有打算、有步骤、有目的进行，小组制定了活动打算进度表：表1.1 QC小组活动打算进度表时期内容20131月20132月20133月20134月20135月20136月20137月20138月20139月201310月201311月P选择课题问题症结确定目标分析缘故确定要因制定对策D实施对策C效果检查A巩固措施总结回忆今后打算注： 打算进度 实际进度二、选题理由降低降低50

5、0kVSJC2双回路耐张塔造价院对本部要求贯彻我院院对本部要求贯彻我院“双开拓、双巩固”的方针，我院对线路部提出了提高输电线路工程中标率，制造更大的经济效益的要求。我院技经专业统计祥符庄周500kV线路工程结果显示，我院设计的500kV双回路耐张塔的造价比同时期国内先进水平高10%左右。我院技经专业统计祥符庄周500kV线路工程结果显示，我院设计的500kV双回路耐张塔的造价比同时期国内先进水平高10%左右。目前存在问题目前存在问题三、现状调查我们输电线路QC小组针对本次课题，对双回路耐张塔造价，通过调阅档案、向外院借资等方法，进行以下两个方面的现状调查。现状调查一：我院设计的500kV SJ

6、C2双回路耐张塔造价情况现状调查一：我院设计的500kV SJC2双回路耐张塔造价情况调查人员：殷拂晓调查时刻：2013.1.072013.1.11调查内容：通过查阅我院近年设计的4个500kV输电线路工程资料，分析500kV SJC2双回路耐张塔造价情况。输电塔造价=材料费+运输费+安装费输电塔造价=材料费+运输费+安装费=（材料+运输）*输电用钢量量+安装*构件数量表3.1 我院设计500kV SJC2双回路耐张塔造价表工程名称塔型呼高/m)用钢量/kg材料/万元运输/万元安装/万元总造价/万元济源牡丹500kV线路工程SJC22175334.170.174.567.48 = sum(E2

7、:G2) * MERGEFORMAT 82.212481178.375.614.888.34 = sum(E3:G3) * MERGEFORMAT 88.832785087.579.265.178.43 = sum(E4:G4) * MERGEFORMAT 92.863090189.584.015.429.23 = sum(E5:G5) * MERGEFORMAT 98.66平均值 = average(D2:D5) * MERGEFORMAT 82947.35 = average(E2:E5) * MERGEFORMAT 77.2625 = average(F2:F5) * MERGEFORM

8、AT 5.0075 = average(G2:G5) * MERGEFORMAT 8.37 = sum(D6:F6) * MERGEFORMAT 90.64祥符庄周500kV线路工程SJC22158248.251.252.617.24 = sum(E7:G7) * MERGEFORMAT 61.12461689.454.272.827.37 = sum(E8:G8) * MERGEFORMAT 64.462765288.757.433.037.5 = sum(E9:G9) * MERGEFORMAT 67.963068632.760.363.128.3 = sum(E10:G10) * MER

9、GEFORMAT 71.78平均值 = average(D7:D10) * MERGEFORMAT 63464.75 = average(E7:E10) * MERGEFORMAT 55.8275 = average(F7:F10) * MERGEFORMAT 2.895 = average(G7:G10) * MERGEFORMAT 7.6025 = sum(D11:F11) * MERGEFORMAT 66.325鹤壁电厂安阳接安阳西变500kV线路工程SJC22142645.6039.662.604.36 = sum(E12:G12) * MERGEFORMAT 46.622446469

10、.2043.212.814.75 = sum(E13:G13) * MERGEFORMAT 50.772749673.2946.193.005.08 = sum(E14:G14) * MERGEFORMAT 54.273051581.7947.973.125.27 = sum(E15:G15) * MERGEFORMAT 56.36平均值 = average(D12:D15) * MERGEFORMAT 47592.47 = average(E12:E15) * MERGEFORMAT 44.2575 = average(F12:F15) * MERGEFORMAT 2.8825 = aver

11、age(G12:G15) * MERGEFORMAT 4.865 = average(H12:H15) * MERGEFORMAT 52.005华豫电厂信阳变500kV线路工程SJC22144246.7141.152.674.52 = sum(E17:G17) * MERGEFORMAT 48.342448571.1745.172.944.97 = sum(E18:G18) * MERGEFORMAT 53.0865.772751677.3048.063.125.29 = sum(E19:G19) * MERGEFORMAT 56.473053581.5449.833.235.48 = sum

12、(E20:G20) * MERGEFORMAT 58.54平均值 = average(D17:D20) * MERGEFORMAT 49519.18 = average(E17:E20) * MERGEFORMAT 46.0525 = average(F17:F20) * MERGEFORMAT 2.99 = average(G17:G20) * MERGEFORMAT 5.065 = average(H17:H20) * MERGEFORMAT 54.1075平均值60880.9455.853.446.47565.77所占比例84.9%5.2%9.9%100%备注：材料费在输电铁塔总造价中占

13、的比重远远比运输、安装所占的比重大。表3.2 SJC2造价调查汇总表 表3.2 SJC2造价调查汇总表 造价类型材料造价类型材料运输安装造价/万元55.853.446.475累计造价/万元55.8559.2965.77所占比例84.9%5.2%9.9%累计比例84.9%90.1%100%问题症结材料费用占500kV SJC2 双回路耐张塔造价的84.9%。500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大，是导致材料造价高的要紧缘故。材料造价高是造成500kV SJC2双回路耐张塔造价高的要紧缘故。问题症结材料费用占500kV SJC2 双回路耐张塔造价的84.9%。500kV SJC2双回路耐张塔用钢

14、量大，是导致材料造价高的要紧缘故。材料造价高是造成500kV SJC2双回路耐张塔造价高的要紧缘故。 结论一500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大，导致材料造价高，是造成500kV SJC2双回路耐张塔总造价偏高的问题症结。 结论一500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大，导致材料造价高，是造成500kV SJC2双回路耐张塔总造价偏高的问题症结。现状调查二：我院设计的500kV SJC2双回路耐张塔用钢量调查现状调查二：我院设计的500kV SJC2双回路耐张塔用钢量调查调查人员：王苗苗调查时刻：2013.1.262013.1.28调查内容：1、从现状调查一表3.1中能够看出，我院设计的4

15、个500kV输电线路工程中 SJC2双回路耐张塔的钢材用量在 = average(D12:D15) * MERGEFORMAT 47592.47kg = average(D2:D5) * MERGEFORMAT 82947.35kg之间，平均用量在60880.94kg左右；总造价在 = average(H12:H15) * MERGEFORMAT 52.005万元 = sum(D6:F6) * MERGEFORMAT 90.64万元之间，平均总造价在65.77万元左右；2、小组成员王苗苗通过查阅中国电建等杂志与文献中关于500kV SJC2双回路耐张塔用钢量的论文，对比我院设计的500kV S

16、JC2双回路耐张塔用钢量，与目前国内先进水平用钢量数据，分析结果如表3.3所示。表3.3 我院设计500kV SJC2双回路耐张塔用钢量调查表塔型呼高/m我院输电塔用钢量/kg国内先进水平用钢量/kg我院输电塔偏重/kgSJC22155118.7 47884.87233.92459477.0 51981.07469.02762931.7 55798.07133.73065996.4 58782.47214.0平均值 = average(C2:C5) * MERGEFORMAT 60880.95 = average(D2:D5) * MERGEFORMAT 53611.55 = average(

17、E2:E5) * MERGEFORMAT 7262.65 结论二我院设计的500kV SJC2双回路耐张塔用钢量比国内先进水平约重 结论二我院设计的500kV SJC2双回路耐张塔用钢量比国内先进水平约重7300 kg。四、设定目标1、目标值从上述关于我院设计的500kV SJC2双回路耐张塔造价，以及500kV SJC2双回路耐张塔用钢量现状的调查，分不从输电铁塔用钢量和造价两方面进行目标设定：用钢量大是造成500kV SJC2双回路耐张塔造价高的要紧缘故。用钢量：减少500kV SJC2双回路耐张塔用钢量7.3吨，降低比例12.0%。用钢量大是造成500kV SJC2双回路耐张塔造价高的要

18、紧缘故。用钢量：减少500kV SJC2双回路耐张塔用钢量7.3吨，降低比例12.0%。造 价：降低500kV SJC2双回路耐张塔造价6.789万元，减少比例10.3%。造 价：降低500kV SJC2双回路耐张塔造价6.789万元，减少比例10.3%。目标值计算：用钢量：由表3.3能够看出，我院设计的500kV SJC2双回路耐张塔平均用钢量比国内先进水平重约7.3吨，通过讨论，我们小组拟定本次活动的目标为：降低用钢量7.3吨，减少比例：12.0%；降低500kV SJC2双回路耐张塔造价6.789万元，减少比例10.3%。目标计算：用钢量：7.3/ = average(C2:C5) *

19、MERGEFORMAT 60.88（平均用钢量）=12.0%；造价：6.789/65.77（平均总造价）=10.3%。降低6.789万元，比例降低6.789万元，比例10.3%降低7.3吨，比例12.0% 分析缘故输电线路QC小组成员，分不从“人员”、“软件”、“设计”、“材料”、“资料”等5个方面，进行500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大的缘故分析，编制如下因果分析树图：500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大人员软件设计材料资料优化设计理论掌握少设计人员设计经验指数偏低结构专业技能学习不足设计人员同类工程设计经验不足设计软件功能不够完善设计软件缺

20、少一些计算模块设计软件荷载计算不够优化软件荷载加载方式不够优化设计方案不够优化塔型选择较为单一杆件结构裕度偏大塔型选择不能满足最低用钢量要求杆件未达到最佳受力状态铁塔主材用钢量大铁塔主材规格大塔身主材强度低可借鉴的优化资料少我院现有参考资料不足确定要因小组成员对上述因果分析树图中所示造成500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大的8个末端缘故进行逐条分析讨论，制成如下要因确认表，明确了确认内容、确认方法以及验证标准。表6.1 要因确认打算表序号末端缘故确认方法确认内容确认标准负责人完成时刻1结构专业技能学习不足统计分析线路部培训考核成绩及格率线路部专业培训考核及格率：95%。郭咏华2013.2.

21、152013.2.202设计人员同类工程设计经验不足统计调查设计人员参与设计工程量及工作年限至少有完成2个耐张塔设计经验及工作年限在3年以上。王苗苗殷拂晓2013.2.182013.2.253设计软件缺少一些计算模块调查分析现有计算手段进行铁塔设计时刻现有软件计算铁塔时刻5小时。屈讼昭郭咏华2013.2.252013.3.034软件荷载加载方式不够优化计算分析计算软件计算荷载形式对用钢量的阻碍软件计算荷载添加形式对塔用钢量的阻碍3%。屈讼昭郭咏华2013.3.052013.3.205塔型选择不能满足最低用钢量要求计算分析单塔型式对用钢量及造价的阻碍选用合理塔型减轻用钢量5%。郭咏华张先俊张建明

22、郭 杰2013.3.052013.3.156杆件未达到最佳受力状态调查分析塔身结构布置对受力分析塔身杆件受力裕度：37%。邓锦辉郭 杰2013.3.102013.3.207塔身主材强度低调查分析铁塔主材强度对用钢量及造价的阻碍选用铁塔主材能够达到最优造价水平。邓锦辉郭咏华王苗苗2013.3.102013.3.258我院现有参考资料不足统计分析现有结构专业资料覆盖率我院结构专业参考资料覆盖率达85%。殷拂晓王苗苗郭咏华2013.3.152013.3.25末端缘故一：结构专业技能学习不足要因确认标准：线路部培训考核合格率：95%以上。2013年2月20日，输电线路QC小组在迪森8楼会议室进行了培训

23、考核。参与本次结构专业技能培训的成员有：郭咏华、邓锦辉、张建明、王苗苗、殷拂晓、屈讼昭、郭杰；80分以上80分以上为考试合格输电线路QC小组全体成员通过7次专业知识培训，7名小组成员全部达到了合格线80分以上，合格率达100%输电线路QC小组全体成员通过7次专业知识培训，7名小组成员全部达到了合格线80分以上，合格率达100%。结构专业技能学习不足不是要因末端缘故二：设计人员同类工程设计经验不足要因确认标准：至少有完成2个耐张塔设计经验及工作年限在3年及以上。统计输电线路QC小组结构专业成员参与双回路耐张塔设计情况，列表如下：输电线路QC小组成员均有完成2个以上耐张塔设计的经验，都有3年以上工

24、作经验，全面掌握双回路耐张塔的设计知识与技能。设计人员同类工程设计经验不足输电线路QC小组成员均有完成2个以上耐张塔设计的经验，都有3年以上工作经验，全面掌握双回路耐张塔的设计知识与技能。设计人员同类工程设计经验不足不是要因姓名工程项目名称个数工作年限王苗苗浙北浙中浙南福州1000kV交流线路工程SJC271011计算24国网输电线路通用设计2F11-SJC2计算张建明淮南皖南浙北沪西1000kV交流线路工程SKC301计算25浙北浙中浙南福州1000kV交流线路工程SZJC27101计算郭 杰浙北浙中浙南福州1000kV交流线路工程SJC271016计算210灵州绍兴800直流线路工程Z27

25、101计算郭咏华浙北浙中浙南福州1000kV交流线路工程SJC271013计算217淮南皖南浙北沪西1000kV交流线路工程SZC307计算邓锦辉浙北浙中浙南福州1000kV交流线路工程SJC271013计算310淮南皖南浙北沪西1000kV交流线路工程FJ1计算浙北浙中浙南福州1000kV交流线路工程SJC271015计算末端缘故三：设计软件功能不够完善要因确认标准：现有软件计算铁塔时刻5小时。目前我院常用的铁塔设计软件要紧有：自立式铁塔内力分析软件TTA及铁塔制图软件STW。自力式铁塔内力分析软件一般计算占铁塔总构件数量50%70%左右的受力材，不能计算占总构件数量30%50%的辅助材；现

26、行铁塔制图软件不能计算制图操纵尺寸。随机抽取结构专业5名设计人员，统计以往他们进行手算辅助材及铁塔操纵尺寸计算的时刻，如表6.3所示：手算一种铁塔的结构布置需要大量的时刻和精力，而铁塔的优化设计需要多方案的优化比选。为了解决这一问题，我们科室在小组活动中编制了手算一种铁塔的结构布置需要大量的时刻和精力，而铁塔的优化设计需要多方案的优化比选。为了解决这一问题，我们科室在小组活动中编制了铁塔辅助材计算程序及制图操纵尺寸计算程序，大幅提高了铁塔的优化设计效率。人员辅助材计算（小时）操纵尺寸计算（小时）累计（小时）王经运7253161张忠新6554119赵金丽7057127聂旭初7450124杜娜68

27、52120平均值7053123图6.2 铁塔辅助材计算程序流程铁塔铁塔辅助材计算程序及制图操纵尺寸计算程序，使得铁塔设计多方案的优化比选成为可能。设计软件缺少一些计算模块 不是要因末端缘故四：软件荷载加载方式不够优化要因确认标准：软件计算荷载添加形式对塔用钢量的阻碍3%。我们QC小组成员屈讼昭在自立式铁塔计算软件TTA的基础上，自主编制了输电铁塔计算程序TANS，修正了原有TTA的荷载添加形式，使软件在进行输电铁塔各工况计算时，更能符合实际情况。对比分析上表用钢量计算结果，能够得出，TANS计算的用钢量比TTA减轻1747.53088.5kg，下降比例为3%5%。软件荷载加载方式不够对比分析上

28、表用钢量计算结果，能够得出，TANS计算的用钢量比TTA减轻1747.53088.5kg，下降比例为3%5%。软件荷载加载方式不够优化是要因 表6.4 计算结果对比表塔型呼高/m用钢量/kg减少重量/kgTTATANSSJC221 = sum(D3:E3) * MERGEFORMAT 56296.253584.72711.524 = sum(D4:E4) * MERGEFORMAT 60787.457942.22845.227 = sum(D5:E5) * MERGEFORMAT 65059.461932.33127.130 = sum(D6:E6) * MERGEFORMAT 68081.5

29、65129.12952.4平均值 = average(C3:C6) * MERGEFORMAT 63464.7 = sum(C7:D7) * MERGEFORMAT 62556.35 = average(C3:C6) * MERGEFORMAT 59647.3末端缘故五：塔型选择不能满足最低用钢量要求要因确认标准：选用合理塔型减轻用钢量5%。从左柱状图能够看出，采纳双柱组合耐张塔代替鼓形/伞型耐张塔，同呼高情况下，能够有效减轻用钢量1915.4 从左柱状图能够看出，采纳双柱组合耐张塔代替鼓形/伞型耐张塔，同呼高情况下，能够有效减轻用钢量1915.4 2939.1 kg，用钢量减轻约45%。塔型

30、选择不能满足最低用钢量要求是要因末端缘故六：塔身结构杆件未达到最佳受力状态要因确认标准：塔身杆件受力裕度：37%。我们小组在2010年的QC小组活动中，采纳合理的结构布置，有效的减轻了用钢量，成功应用在工程中，明显的降低了双回路耐张塔的造价。塔身结构杆件未达到最佳受力状态我们小组在2010年的QC小组活动中，采纳合理的结构布置，有效的减轻了用钢量，成功应用在工程中，明显的降低了双回路耐张塔的造价。塔身结构杆件未达到最佳受力状态不是要因末端缘故七：塔身主材强度低要因确认标准：选用铁塔主材能够达到最优造价水平。小组成员郭杰针对500kV双回路耐张塔，将原有的Q420角钢替换为Q690钢管，按照Q4

31、20角钢价格每吨7000元，Q690钢管价格每吨9000元计算，对比分析两种钢材情况下的用钢量及造价。通过比较可知，由于高强钢价格较贵，尽管主材采纳高强度钢管能够有效降低塔重，但考虑价格因素，主材采纳更高强度等级钢材并不能有效降低造价。塔身主材强度低通过比较可知，由于高强钢价格较贵，尽管主材采纳高强度钢管能够有效降低塔重，但考虑价格因素，主材采纳更高强度等级钢材并不能有效降低造价。塔身主材强度低不是要因末端缘故八：我院现有参考资料不足要因确认标准：我院结构专业参考资料覆盖率达85%以上。 小组成员张建明调查了我院现有线路结构专业资料情况，归纳如表6.5所示。 表6.5 我院线路结构专业资料情况

32、调查表名称我院现有种类现有资料涵盖面我院够买种类向外院收资种类采取措施后资料涵盖面1输电线路设计规定1017%3225%2输电线路铁塔计算813%2220%3输电铁塔结构优化711%1215%4角钢截面输电铁塔设计77%2110%5钢管杆塔设计55%218%6高强钢的应用研究34%116%7新材料，新技术、新工艺在输电铁塔中的应用32%114%8其他51%112%9我院暂无总计3240%/10%10我院持有总计4860%131190%补充参考资料后补充参考资料前补充参考资料后补充参考资料前通过购买和向外院借通过购买和向外院借取资料后，我院参考资料专业知识涵盖面由原来的60%增加到90%，完全能

33、够满足结构设计人员各方面的需求。我院现有的参考资料不足不是要因如何办？要因确定：综上所述，导致500kV SJC2双回路耐张塔用钢量大的要紧缘故有：如何办？软件荷载加载方式不够优化；软件荷载加载方式不够优化；塔型选择不能满足最低用钢量要求。制定对策通过前述，在综合分析造成双回路耐张塔用钢量大的要紧缘故之后，针对要因，制定了相应的对策。软件荷载加载方式不够优化软件荷载加载方式不够优化使用现有的自立式铁塔计算软件TTA使用现有的自立式铁塔计算软件TTA。方案一自力式铁塔内力分析软件，分段计算杆件风荷载及自重时存在多统计及漏统计现象，且单元类型单一。不选用使用我院自主研发的铁塔设计计算软件使用我院自

34、主研发的铁塔设计计算软件TANS。改进后的铁塔设计计算软件，更加灵活计算空间任意风压分段对应风荷载和自重荷载，能够计算杆单元、梁单元及杆、梁混合单元。方案二选用方案二选用 塔型选择不能满足最低用钢量要求 塔型选择不能满足最低用钢量要求不选用鼓形/伞型耐张塔在跳线设计、塔高、用钢量、灵活性与安全性等方面存在诸多不足。方案一选用鼓形/伞型双回路耐张塔不选用鼓形/伞型耐张塔在跳线设计、塔高、用钢量、灵活性与安全性等方面存在诸多不足。方案一选用鼓形/伞型双回路耐张塔选用双柱组合耐张塔选用双柱组合耐张塔通过改变跳线布置方式、分塔挂线、取消横担等方案，专门好的减轻用钢量。选用双柱组合耐张塔选用双柱组合耐张

35、塔通过改变跳线布置方式、分塔挂线、取消横担等方案，专门好的减轻用钢量。方案二不选用同等级、等呼高情况下，三柱组合耐张塔的用钢量比双柱组合耐张塔大，且施工较为复杂。选用三柱组合耐张塔方案三不选用同等级、等呼高情况下，三柱组合耐张塔的用钢量比双柱组合耐张塔大，且施工较为复杂。选用三柱组合耐张塔方案三表7.1 对策制定表序号要 因对策WHAT目标WHY措施HOW负责人WHO地点WHERE时刻WHEN1软件荷载加载方式不够优化选择荷载加载方式合理的软件减轻用钢量2.4吨。优化铁塔荷载添加方式；软件培训。郭咏华屈讼昭设计院2013.3.254.052塔型选择不能满足最低用钢量要求选用能满足最低用钢量要求

36、的塔型降低用钢量4.9吨。1） 改变跳线布置方式（水平布置跳线和跳线串）；分塔挂线；取消横担。郭咏华王苗苗殷拂晓郭 杰设计院2013.3.254.05实施对策我们QC小组成员，在明确了对策、目标以及要进行的措施之后，依照自己的分工，在规定的时刻内，专门好的落实了每项措施，收到了良好的效果。实施对策一：选择荷载加载方式合理的软件实施对策一：选择荷载加载方式合理的软件对策目标：减轻用钢量2.4吨。实施依据：架空输电线路杆塔结构设计技术规定（DL/T 5154-2012)，以及双回路耐张塔结构的受力特点。实施详情：依照我院设计的双回路耐张塔实际情况，结合“平顶山白河500kV线路工程”项目中500k

37、V SJC2双回路耐张塔的使用情况，小组成员讨论分析输电线路铁塔杆件的传力路径，及其受力形式，总结其受力规律；小组成员郭杰等通过讨论，决定采纳自立式铁塔内力分析软件TTA程序。我院在使用TTA计算软件的过程中，发觉TTA在输电线路铁塔导地线挂线点荷载添加方面，存在一定的不足；同时旧版本的TTA差不多不能专门好的适应最新版的架空输电线路杆塔结构设计技术规定（DL/T 5154-2012）的技术要求。我们线路部QC小组成员屈讼昭，在TTA的基础上，自主编制了输电铁塔结构计算程序TANS。通过小组成员的一致讨论，决定使用TANS对SJC2双回路耐张塔进行内力计算，并与TTA计算结果，进行相应的比较。

38、措施1：优化铁塔荷载添加方式措施1：优化铁塔荷载添加方式由于国内输电线路铁塔计算软件TTA存在计算精度欠佳、计算效率偏低、计算单元类型单一、风荷载自动计算常发生错误、不支持国外规范等缺陷，特不是在使用TTA计算铁塔时，风荷载的添加方式，导致计算结果不理想，给输电线路铁塔设计计算工作造成一定的阻碍。我们线路部QC小组成员屈讼昭，自主编制的输电铁塔结构计算程序TANS，除拥有TTA塔身风压计算功能外，增加了“全节点”计算模式，能够更加灵活计算空间任意风压分段对应风荷载和自重荷载；同时，TANS程序统计每段挡风面杆件以及每段包含杆件自重时，严格按照体、面精确统计，并智能剔除重复统计杆件信息。TANS

39、程序的风荷载添加方式如图8.1所示。图8.1 TANS程序的风荷载添加方式措施2：软件培训措施2：软件培训我们线路部QC小组于2013年4月13日19日进行了为期一周的软件培训。QC小组全部成员参加了本次培训，培训效果良好。要紧的培训内容有：软件要紧功能、计算方法、计算模型、专门梁单元、有限元计算、软件支持规范、软件测试等方面的内容。软件要紧功能：自动生成每基塔对应的ANSYS、SAP2000全荷载工况数据接口文件；自动绘制铁塔司令图、铁塔三维图；自动输出计算书、材料规格统计表；空间梁、杆单元线弹性有限元计算，计算节点位移、应变、应力；内力分析，计算杆单元轴力，梁单元轴力、剪力、弯矩，支座反力

40、；自动选材，依照计算得出的梁、杆内力，程序自动选取满足规范要求的最小杆件。 计算模型：线弹性空间梁、杆问题；空间杆单元模拟角钢；空间梁单元或杆单元模拟钢管；钢材视为弹性匀质材料，采纳线弹性本构关系。专门梁单元：TANS程序采纳自由度释放的概念，依照杆件两端的联结情况对单元刚度矩阵和右端项荷载列阵做处理。自由度释放在有限元分析理论中又称为自由度凝聚。这种方法不必增加任何节点，也不需要推导专门的单元刚度矩阵，程序化处理专门方便。J端自由度释放的空间梁单元刚度矩阵为：有限元计算：有限元计算过程如图8.2所示。图8.2 TANS程序有限元计算过程软件支持规范：TANS程序支持的规范包括国内规范和国外规

41、范。国内规范： 架空送电线路杆塔结构设计技术规定（DL/T 5154-2002） 架空输电线路杆塔结构设计技术规定（DL/T 5154-2012）钢结构设计规范(GB50017-2003)国外规范： “Design of Latticed Steel Transmission Structures” (ASCE10-1997) “Guidelines for Electrical Transmission Line Structural Loading”（ASCE74-2010）软件测试： 与TTA不同，TANS程序在迭代选材过程中，针对轮换过程中的每基塔都进行一次风压计算。在此前提下，TAN

42、S程序的计算效率仍然高于TTA，荷载工况数越大、腿轮换次数越多体现越明显。实施效果：小组成员屈讼昭、郭杰、殷拂晓等统计了双回路耐张塔SJC2分不使用TTA和TANS程序的用钢量变化情况，列表如下：表8.1 TTA和TANS计算SJC2用钢量对比表塔型呼高/m用钢量/kg减少重量/kg减少比例TTATANSSJC221 = sum(D3:E3) * MERGEFORMAT 56296.253584.72711.54.8%24 = sum(D4:E4) * MERGEFORMAT 60787.457942.22845.24.6%27 = sum(D5:E5) * MERGEFORMAT 65059

43、.461932.33127.14.8%30 = sum(D6:E6) * MERGEFORMAT 68081.565129.12952.44.3%平均值 = sum(C7:D7) * MERGEFORMAT 62556.35 = average(C3:C6) * MERGEFORMAT 59647.3 = average(E3:E6) * MERGEFORMAT 2909.05 = average(F3:F6) * MERGEFORMAT 4.6%从左图能够看出，采纳我院自主研发的TANS程序计算的铁塔，比同呼高下TTA计算的用钢量降低量为2.73.1吨，降低比例为：4.34.8%。讲明TAN

44、S对荷载优化效果比较明显。从左图能够看出，采纳我院自主研发的TANS程序计算的铁塔，比同呼高下TTA计算的用钢量降低量为2.73.1吨，降低比例为：4.34.8%。讲明TANS对荷载优化效果比较明显。目标：活动后用钢量目标：活动后用钢量减轻2.4吨。目标完成情况特不行对策实施效果特不行目标完成情况特不行对策实施效果特不行结果：结果：用钢量减轻了2.9吨，减少了4.6%实施对策二：选用能满足最低用钢量要求的塔型实施对策二：选用能满足最低用钢量要求的塔型对策目标：降低用钢量4.9吨。实施依据：一般耐张塔在塔高、用钢量、根开、结构断面以及经济性等方面的局限性和双柱组合耐张塔的优越性。双柱组合耐张塔的

45、优越性：双柱组合耐张塔以改变跳线布置方式、分塔挂线、取消横担等手段，成功解决了一般伞型耐张塔在跳线设计、塔高、用钢量、灵活性与安全性等方面的诸多不足，在提高工程综合经济效益、提高灵活性、增加安全可靠度等方面效果显著。实施详情：我院在“皖电东送”特高压工程项目中的经验，结合中国电科院在北京良乡铁塔试验场进行的双柱组合耐张塔软跳线真型试验，结果表明双柱组合耐张塔软跳线系统能专门好地满足工程的需要；试验塔型如图8.3所示；我院自行设计的平顶山至白河500kV同塔双回线路，如图8.4所示。 图8.3 试验塔 图8.4 “平白线”双柱组合耐张塔双柱组合耐张塔两个回路的三相导线分不垂直布置在两个塔的塔身上

46、，转角外侧塔的跳线(串)引至转角内侧塔的跳线支架。通过改变导线挂点和跳线布置方式，从而取消横担，有效操纵跳线弧垂及对地和对塔身其他接地部分的间隙。取消铁塔横担不但减小了导地线对铁塔的扭矩和弯矩，也降低了铁塔自身的荷载，极好地改善了铁塔的受力状况。措施1：分塔挂线措施1：分塔挂线小组成员在认真分析双回路耐张塔结构特点的基础上，提出两回线路分挂在相互独立的两个双柱塔身上，同时不改变导地线间以及导线相间的相对关系。在相导线上下垂直布置、导地线间相对水平偏移、地线对导线的爱护角等方面与相邻直线塔一致。小组成员在认真分析双回路耐张塔结构特点的基础上，提出两回线路分挂在相互独立的两个双柱塔身上，同时不改变

47、导地线间以及导线相间的相对关系。在相导线上下垂直布置、导地线间相对水平偏移、地线对导线的爱护角等方面与相邻直线塔一致。分塔挂线，相当于将原来的塔身荷载一分为二，分不施加在两个耐张塔上。在保证输电铁塔受力合理的前提下，选取合理的塔身杆件材料，能够有效的减轻用钢量，同时降低输电铁塔造价。 a)活动前塔型 b)活动后塔型图8.5 活动前后导线挂点示意图伞形/鼓型塔双回导线共塔设计，荷载大，单塔根开大。伞形/鼓型塔双回导线共塔设计，荷载大，单塔根开大。双柱组合耐张塔双回导线分塔挂线，单塔荷载小，根开小，便于塔位选择和基础选型。双柱组合耐张塔双回导线分塔挂线，单塔荷载小，根开小，便于塔位选择和基础选型。

48、实施效果双柱组合耐张塔通过分塔挂线，将原来施加在一个塔位上的荷载一分为二，施加在两个塔位上，降低了输电铁塔的承载力；实施效果双柱组合耐张塔通过分塔挂线，将原来施加在一个塔位上的荷载一分为二，施加在两个塔位上，降低了输电铁塔的承载力；由于荷载的降低，铁塔杆件受力减小，选用小规格钢材即可满足要求，能够有效的降低输电铁塔的钢材用量，达到降低造价的目的。措施2：改变跳线布置方式措施2：改变跳线布置方式随着电压等级的升高，要求的电气间隙越来越大，塔头尺寸也越来越大，对施工和运行维护也造成了一定的阻碍。减少跳线弧垂及其风偏偏移值是缩小耐张塔尺寸的有效方法，而跳线弧垂及偏移要紧决定于采纳的跳线或固定跳线的方

49、式。随着电压等级的升高，要求的电气间隙越来越大，塔头尺寸也越来越大，对施工和运行维护也造成了一定的阻碍。减少跳线弧垂及其风偏偏移值是缩小耐张塔尺寸的有效方法，而跳线弧垂及偏移要紧决定于采纳的跳线或固定跳线的方式。小组成员在传统的双回路耐张塔基础上，深入分析双回路耐张塔挂线特点，以及塔身杆件受力特性，结合我院双回路耐张塔设计经验，跳线布置方式改垂直布置为水平布置。采纳水平布置跳线和跳线串。从而，跳线不再是耐张塔最低呼称高度和导线层间距的制约因素。我院自行设计的平顶山至白河500kV线路中使用的双柱组合耐张塔在转角内外侧分不采纳了铝管式刚性跳线以及一般软跳线，如图8.6所示。图8.6 平白线双柱组

50、合耐张塔转角内外侧分不采纳了铝管式刚性跳线以及一般软跳线关于双柱组合耐张塔，不管是有关联塔型依旧无关联塔型，其跳线均为水平方向布置。图8.7-1 有关联塔跳线布置方式图8.7-1 有关联塔跳线布置方式 图8.7-2 无关联塔跳线布置方式我院托付中国电科院在北京良乡铁塔试验场顺利完成了双柱组合耐张塔软跳线真型试验。如图8.8-1、8.8-2所示。试验包括双柱组合耐张塔耐张串安装、跳线串安装、张力测试、电气间隙测试等。试验结果与理论计算差不多一致，表明软跳线系统能专门好地满足工程需要。有关联双柱组合耐张塔有关联双柱组合耐张塔有关联时的跳线可使用软跳线，现在，借助另一主塔连接跳线，通过耐张串和跳线串

51、实现水平三点固定，稳定性好。无关联双柱组合耐张塔无关联双柱组合耐张塔关于无关联塔，可增加跳线横担牵拉、支撑跳线，跳线横担布置在导线耐张挂点上方，并尽量让跳线串的导线挂点和耐张串挂点大致等高，形成水平跳接方式。图8.8-1 跳线串图8.8-1 跳线串 图8.8-2 组装后成型照片 关于无关联单柱塔，加装跳线横担牵拉、支撑水平跳线，与干字型单回路耐张塔中相跳线的跳接形式一样，硬跳线的长度设计与跳线及串的风偏、跳线挠度、线路转角等有关，同时还要考虑施工及运行的方便性。经计算，跳线横担顺线路方向的支架长度宜取为8m，硬跳线长度依据线路转角情况取9m16m。图8.9为双柱塔在40转角时各相的风偏俯视图和

52、正视图，其跳线支架长度取8m时，硬跳线长度需要16m。图8.9 两柱组合耐张塔内角侧硬跳线结构尺寸 通过技术经济比较，与用硬跳线的无关联双柱组合耐张塔相比，相同呼高情况下，有关联的双柱组合耐张塔减少塔重约23。综上所述，本次QC小组活动中双柱组合耐张塔推举采纳转角外侧使用软跳线的有关联双柱耐张塔。 通过技术经济比较，与用硬跳线的无关联双柱组合耐张塔相比，相同呼高情况下，有关联的双柱组合耐张塔减少塔重约23。综上所述，本次QC小组活动中双柱组合耐张塔推举采纳转角外侧使用软跳线的有关联双柱耐张塔。双柱组合耐张塔通过改变跳线布置方式，改垂直布置为水平布置，铁塔最低呼高由24m降至21m；双柱组合耐张

53、塔通过改变跳线布置方式，改垂直布置为水平布置，铁塔最低呼高由24m降至21m；与硬跳线相比，使用软跳线的有关联双柱组合耐张塔，在同呼高下，能够减轻用钢量约23%，有效的降低双回路耐张塔造价。实施效果实施效果措施3：取消横担措施3：取消横担一般耐张塔由于铁塔高度高、导地线横担长，由导、地线引起的弯矩、扭矩随高度和横担长度增加成倍甚至成指数增长，杆塔自身的风振系数也成指数性增长，需要使用双组合甚至四组合角钢（大规格角钢）或钢管塔才能满足荷载要求。双柱组合耐张塔型式如图8.10所示。一般耐张塔由于铁塔高度高、导地线横担长，由导、地线引起的弯矩、扭矩随高度和横担长度增加成倍甚至成指数增长，杆塔自身的风

54、振系数也成指数性增长，需要使用双组合甚至四组合角钢（大规格角钢）或钢管塔才能满足荷载要求。双柱组合耐张塔型式如图8.10所示。 a)活动前塔型 b)活动后塔型图8.10 活动前后耐张塔示意图地线挂塔身，取消地线横担地线挂塔身，取消地线横担地线横担地线横担导线横担导线横担跳线横担导线挂塔身，取消导线横担。跳线横担导线挂塔身，取消导线横担。 双柱组合耐张塔取消导线横担后，导线纵向荷载对塔身的扭矩大为减小，显著提高了铁塔的抗扭性能，同时幸免了头重脚轻，动力性能优良，其抗冰、抗风、抗舞和抗震性能明显优于伞型耐张塔，安全性能提高，运行维护费用减少，符合全寿命周期设计理念。 双柱组合耐张塔取消导线横担后，

55、导线纵向荷载对塔身的扭矩大为减小，显著提高了铁塔的抗扭性能，同时幸免了头重脚轻，动力性能优良，其抗冰、抗风、抗舞和抗震性能明显优于伞型耐张塔，安全性能提高，运行维护费用减少，符合全寿命周期设计理念。实施效果双柱组合耐张塔取消导、地线横担之后，将导、地线直接挂在塔身上，改善了铁塔的受力状况；实施效果双柱组合耐张塔取消导、地线横担之后，将导、地线直接挂在塔身上，改善了铁塔的受力状况；取消导、地线横担，简化了塔身结构，明显减轻了用钢量，达到降低造价的目标。实施效果：小组成员统计了采纳双柱组合耐张塔代替传统的伞型或鼓形耐张塔后，用钢量的变化情况，列表如下：表8.2 实施对策二用钢量变化表塔型呼高/m用

56、钢量/kg减少重量/kg减少比例一般耐张塔双柱组合耐张塔SJC22153584.747884.85699.910.6%2457942.251981.05961.210.2%2761932.355798.06134.39.9%3065129.158782.46346.79.7%平均值 = average(C3:C6) * MERGEFORMAT 59647.325 = average(D3:D6) * MERGEFORMAT 53611.55 = average(E3:E6) * MERGEFORMAT 6035.525 = average(F3:F6) * MERGEFORMAT 10.1%T

57、ANS计算的用钢量TANS计算的用钢量从左图能够看出，与一般耐张塔相比，同呼高情况下，双柱组合耐张塔能够减轻用钢量5.76.3吨，减轻比例为：9.710.6%。讲明，双柱组合耐张塔能够明显的减轻用钢量，降低造价。 从左图能够看出，与一般耐张塔相比，同呼高情况下，双柱组合耐张塔能够减轻用钢量5.76.3吨，减轻比例为：9.710.6%。讲明，双柱组合耐张塔能够明显的减轻用钢量，降低造价。目标检查：目标：目标：活动后用钢量减轻4.9吨目标完成情况特不行对策实施效果特不行目标完成情况特不行对策实施效果特不行结果：结果：用钢量减轻了6.03吨，减少了10.1%检查效果双柱组合耐张塔使用效果检查我们小组

58、成员分不统计了使用双柱组合耐张塔代替传统的鼓形/伞型耐张塔后的各级不钢材用量的使用情况，同时依照目前各级不钢材的市场价格，进行相应的造价计算，并对两种塔型使用情况的用钢量和造价进行对比，列表如下：表9.1 双柱组合耐张塔和一般耐张塔造价对比表塔型呼高(米)活动前对策一节约对策二节约总计节约活动后塔重(吨)成本(万元)塔重(吨)成本(万元)塔重(吨)成本(万元)塔重(吨)成本(万元)塔重(吨)成本(万元)SJC22156.3052.362.712.525.705.308.417.8247.8844.532460.7956.532.852.655.965.548.818.1951.9848.342

59、765.0660.513.132.916.135.709.268.6155.8051.893068.0863.322.952.756.355.909.308.6558.7854.67平均值62.5658.182.912.716.045.618.948.3253.6149.86降低比例4.6%4.6%9.7%9.7%14.3%14.3%降低8.32万元降低8.94吨降低8.32万元降低8.94吨降低塔重目标完成情况特不行降低造价目标完成情况特不行降低塔重目标完成情况特不行降低造价目标完成情况特不行2、直接经济效益我们QC小组活动后，将小组的成果，特不是双柱组合耐张塔，差不多在我院设计的“平顶山白

60、河500kV线路工程”中成功运用，全线282基，共采纳双柱组合耐张塔4基，占全部塔量的1.4%。与传统的鼓形/伞型耐张塔相比，共计节约钢材26.23吨，降低造价24.5万元。我们小组成员统计了“平顶山白河500kV线路工程”中双柱组合耐张塔的使用情况，列表如下：表9.2 “平白线”中双柱组合耐张塔汇总表塔基名称双柱组合耐张塔一般耐张塔减少量减少比例（%）用钢量/kg成本/万用钢量/kg成本/万用钢量/kg成本/万用钢量/kg成本/万151981.0 48.3 57942.0 53.9 5961.0 5.6 10.3 10.39 253020.6 49.3 59680.3 55.0 6080.2