《DLT 5629-2021架空输电线路钢骨钢管混凝土结构设计技术规程》专题研究报告

《DL/T5629-2021架空输电线路钢骨钢管混凝土结构设计技术规程》专题研究报告目录钢骨钢管混凝土结构缘何成为下一代输电线路的核心支柱?——标准制定的战略背景深度剖析<br>1从材料到构件:新规程如何重塑输电杆塔的“骨骼

”与“血肉

”?——材料与构造设计专家视角<br>2承载力革命:极限状态设计法如何精准拿捏结构安全与经济性?——核心计算理论深度<br>3连接节点的“生命线

”:规程如何保障输电塔架的“关节

”强度与韧性?——节点设计关键与热点解析<br>4抗震抗风新篇章:面对极端荷载,结构动力响应与控制策略有何革新?——防灾设计重点与前沿展望<br>5从蓝图到高山戈壁：施工、验收与运维全链条的技术保障体系构建——全生命周期管理指导<br>数字化与智能化前瞻：规程如何为输电塔数字孪生与智能诊断埋下伏笔？——未来技术融合趋势预测<br>经济性与环保性双赢：钢骨钢管混凝土结构在全生命周期成本中的优势量化——可持续设计深度剖析<br>新旧更替的桥梁：对比传统角钢塔与钢管塔，新结构的设计转型要点在哪里？——规程应用的疑难点突破<br>引领行业未来：DL/T5629-2021将如何驱动输电线路工程技术体系的全面升级？——规程的行业影响与实施路径钢骨钢管混凝土结构缘何成为下一代输电线路的核心支柱？——标准制定的战略背景深度剖析传统输电杆塔结构面临的发展瓶颈与时代挑战随着“双碳”目标推进与特高压、超高压电网的延伸，输电线路正向大容量、高电压、跨区域方向发展。传统角钢塔和纯钢管塔在承载效率、材料用量、复杂环境适应性及全生命周期成本等方面逐渐显露出局限性。尤其在跨越江河、峡谷、高烈度地震区及强风区等严峻条件下，对杆塔结构的强度、刚度、稳定性及耐久性提出了近乎苛刻的要求。规程的制定正是为了破解这些瓶颈，为电网建设提供更优的结构解决方案，满足未来电网高质量发展的迫切需求。钢骨钢管混凝土复合结构的核心优势与性能飞跃钢骨钢管混凝土结构巧妙地融合了钢材与混凝土的材料特性。内部钢骨（型钢）提供优异的抗拉、抗弯和延性；外部钢管对其内部混凝土形成有效约束，使混凝土处于三向受压状态，极大提升了抗压强度和变形能力；内部混凝土则有效防止了钢管的局部屈曲。这种“1+1>2”的协同工作效应，使得该结构具有承载力高、刚度大、抗震性能优越、施工便捷、耐火耐腐蚀性好等显著优点，特别适用于超高、大跨越、重冰区等苛刻条件下的输电杆塔。DL/T5629-2021出台填补行业空白与引领技术升级的战略意义在本规程发布前，输电线路领域缺乏专门针对钢骨钢管混凝土结构设计的国家级行业标准，设计工作多参照建筑行业相关规范，未能充分考虑输电杆塔承受风、冰、断线等动力荷载的特殊性。DL/T5629-2021的制定，首次系统地建立了适用于架空输电线路的钢骨钢管混凝土结构设计理论、方法和技术要求，填补了行业空白。它不仅是设计工作的权威依据，更是推动该先进结构在电网建设中规模化、标准化应用的技术引擎，标志着我国输电杆塔设计技术进入了一个新的发展阶段。0102从材料到构件：新规程如何重塑输电杆塔的“骨骼”与“血肉”？——材料与构造设计专家视角钢材与混凝土材料性能指标的严选与适配性原则1规程对结构所用钢材（钢管、钢骨、连接件）的牌号、强度等级、力学性能（屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性）及焊接性能提出了明确规定，强调应与混凝土强度等级合理匹配，避免材料强度未能充分利用或界面粘结过早失效。对于混凝土，不仅规定了强度等级范围（通常不低于C30），更对其工作性能（坍落度、扩展度）、耐久性指标（抗冻、抗渗）提出了要求，以适应高空泵送、冬季施工等现场条件，确保核心混凝土的浇筑质量。2截面形式与构造设计的创新与优化路径1规程涵盖了实腹式、格构式等多种钢骨形式与圆钢管、多边形钢管的组合方式。设计需根据受力特点（轴压、压弯、受扭）优化截面形式，如采用十字形、箱形钢骨与圆钢管组合以获取更优的双向受力性能。在构造上，详细规定了钢管壁厚与直径的最小比值（径厚比）、钢骨与钢管之间的间隙控制、混凝土保护层厚度等，这些是保证两种材料协同工作、防止局部失稳和耐久性的关键细节，直接影响了构件的最终承载力和变形能力。2确保组合效应充分发挥的关键构造措施详解1为确保钢骨、钢管与混凝土三者形成整体共同受力，规程规定了一系列关键构造措施。包括在适当位置设置剪力连接件（如栓钉、加劲肋）、灌注孔与排气孔的合理布置以保证混凝土浇筑密实、柱脚与基础的可靠连接构造、以及分段预制拼接处的加强措施等。这些措施旨在消除组合结构的薄弱环节，保证内力有效传递，是实现理论计算假定的物理基础，是设计从图纸走向安全实体的重要保障。2承载力革命：极限状态设计法如何精准拿捏结构安全与经济性？——核心计算理论深度承载能力极限状态：轴心与偏心受力构件的强度与稳定计算秘籍规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。对于轴心受压构件，其承载力计算综合考虑了钢管与混凝土的组合强度，并引入稳定系数反映长细比影响。对于压弯、拉弯构件，采用基于相关方程的复核方法，精确考虑轴向力与弯矩的相互作用。计算中充分计入了钢管对混凝土的约束效应提高系数，以及钢骨对截面刚度和承载力的贡献，形成了区别于普通钢筋混凝土和钢结构的独特计算体系，实现了安全储备与经济用材的精细平衡。正常使用极限状态：变形与裂缝控制标准的针对性设定除了强度安全，规程对结构在荷载标准组合下的变形（如杆塔顶端水平位移）提出了限值要求，以确保线路的电气安全距离和运行可靠性。对于钢管壁的局部变形以及由于混凝土收缩、徐变引起的长期变形也给予了关注。虽然钢管外露，内部混凝土裂缝不可见，但规程通过控制钢管的应力水平和构造措施，间接保证了构件的正常使用性能和耐久性，防止因变形过大影响线路安全或附属设备功能。独特荷载工况下结构响应的精细化计算模型探讨1输电杆塔需承受风荷载、覆冰荷载、安装检修荷载及断线冲击荷载等。规程指导设计者将这些荷载转化为作用于钢骨钢管混凝土构件上的内力。特别对于风致振动、脱冰跳跃等动力效应，要求进行更细致的分析。计算模型需准确反映组合截面的抗弯刚度（EI）和抗压刚度（EA），这些刚度值是进行结构整体内力分析和变形计算的基础，其取值的准确性直接决定了设计结果的可靠性。2连接节点的“生命线”：规程如何保障输电塔架的“关节”强度与韧性？——节点设计关键与热点解析主管与支管空间相贯节点的受力分析与承载力计算输电塔架中，主管（主材）与支管（斜材、辅助材）的连接多采用空间相贯节点，受力复杂。规程对此类节点的设计给予了重点规范，包括节点的构造形式（如直接相贯、加劲板加强）、承载力计算方法以及焊缝设计要求。计算需考虑支管轴向力、弯矩在主管上引起的局部应力，特别是主管管壁的局部屈曲和冲剪破坏模式。精确的节点设计是防止结构在预期荷载下发生脆性破坏的关键。柱脚节点：固接与铰接的设计要义与抗拔抗剪机制柱脚是结构将荷载传递至基础的关键部位。规程区分了刚性固定柱脚和铰接柱脚的设计方法。刚性柱脚需能可靠传递轴力、弯矩和剪力，通常采用插入式或外露式加劲锚固；铰接柱脚主要传递轴力和剪力。设计要点包括锚栓（或插入钢筋）的承载力计算、底板厚度确定、混凝土基础的局部承压验算以及抗拔构造措施。柱脚节点的可靠性是整体结构稳定性的根本前提。分段连接与现场拼接节点的可靠性保障策略01对于超长或运输受限的构件，需进行工厂分段预制和现场拼接。规程对拼接节点的位置选择、连接方式（法兰盘连接、内套筒焊接等）、焊缝质量等级、施工临时固定措施等提出了明确要求。拼接节点需保证力的连续传递，其承载力不应低于被连接构件，同时要考虑现场施工的可操作性和质量可控性，避免成为结构的薄弱环节。02抗震抗风新篇章：面对极端荷载，结构动力响应与控制策略有何革新？——防灾设计重点与前沿展望基于性能的抗震设计理念在输电塔结构中的具体应用01规程吸收了基于性能的抗震设计思想。除了按设防烈度进行地震作用计算和截面验算外，更强调结构在罕遇地震下的抗倒塌能力。钢骨钢管混凝土构件优异的延性和耗能能力为此提供了基础。设计需进行弹塑性分析或采用构造措施保证“强柱弱梁”等延性破坏机制，确保结构在大震下具有足够的变形能力和剩余承载力，保障电力生命线的震后功能可恢复性。02风致振动与控制：涡激振动、风雨振的机理与应对措施01对于大跨越、高塔结构，风致振动（如涡激振动、驰振、风雨振）可能引起结构疲劳或影响运行安全。规程要求对细长构件和整体结构进行风振响应分析。除了通过调整结构自振频率、增加阻尼来被动控制，也前瞻性地提到了采用调谐质量阻尼器等主动或半主动控制技术的可能性。防风振设计是确保结构在运营期长期安全的重要内容。02复杂环境荷载组合下的结构鲁棒性提升之道输电线路常面临地震、强风、覆冰等多种灾害的单独或组合作用。规程要求考虑这些极端荷载的不利组合工况。钢骨钢管混凝土结构因其高冗余度和损伤容限，展现出良好的鲁棒性。设计需识别关键构件和节点，通过提高其安全储备或设置多道传力路径，防止因局部破坏引发结构连续倒塌，提升电网应对极端气候和复合灾害的能力。12从蓝图到高山戈壁：施工、验收与运维全链条的技术保障体系构建——全生命周期管理指导工厂预制与现场装配的关键工艺质量控制要点规程对钢骨的加工精度、钢管卷制与焊接质量、剪力连接件的焊接、防腐处理（热浸镀锌或喷涂）等工厂预制环节提出了明确标准。现场装配则重点关注基础预埋件精度、构件吊装方案、高空焊接或螺栓连接的质量控制、以及管内混凝土的配合比设计、浇筑工艺（高位抛落、泵送顶升）和密实度检测（敲击法或超声波法）。精细化的工艺控制是实现设计意图的根本保证。12混凝土浇筑专项技术：确保核心混凝土密实性与均匀性的法宝管内混凝土的浇筑质量是结构成败的核心。规程详细规定了浇筑前的清洁要求、混凝土的流动性与膨胀率控制、浇筑速度与方向、排气孔设置、以及施工缝的留设与处理措施。对于大直径或倾斜构件，需采用特殊工艺防止混凝土离析和空洞。浇筑完成后，必要的养护和内部质量无损检测不可或缺，确保混凝土与钢管、钢骨紧密结合。12竣工验收标准与长期健康监测体系的建立导向01工程竣工后，需依据规程和设计要求进行严格验收，包括结构尺寸偏差、焊缝质量、防腐层厚度、混凝土强度（同条件试块或钻芯取样）及整体挠度等的检测。规程还引导建立长期的健康监测体系，通过在关键部位安装传感器，监测结构在运营期的应力、变形、振动频率等参数变化，利用大数据分析进行状态评估和预警，实现从被动维修到主动预防的运维模式转变。02数字化与智能化前瞻：规程如何为输电塔数字孪生与智能诊断埋下伏笔？——未来技术融合趋势预测BIM技术与标准化构件库在协同设计中的深度应用潜能01规程虽未直接规定BIM，但其对材料、构件、连接节点的标准化定义，为构建输电线路钢骨钢管混凝土结构的专用BIM构件库奠定了数据基础。未来，基于BIM的全专业协同设计、碰撞检查、工程量自动统计、施工模拟将成为标准动作。规程中的设计参数和计算逻辑可集成到BIM设计平台中，实现设计与分析的智能化联动，大幅提升设计效率和质量。02设计参数与物联网监测数据的融合驱动智能诊断01规程确立的设计基准和性能指标，为智能诊断提供了评判标准。未来，通过物联网技术实时采集结构响应数据（应变、倾斜、加速度），与基于规程模型计算的预期值进行对比分析，可以实时评估结构健康状态，精准定位损伤，预测剩余寿命。规程为这种“物理实体+数字模型+监测数据”的智能诊断模式提供了权威的理论和规范支撑。02基于数字孪生的全生命周期资产管理模式展望以规程定义的物理和力学属性为核心，可以构建高保真的输电塔数字孪生模型。该模型贯穿设计、施工、运维全过程，整合几何信息、材料信息、荷载历史、监测数据。它不仅可用于模拟极端天气下的结构行为，还能优化检修决策（如何时、何部位进行检测或加固），实现资产的精准化、精益化管理，最大化全生命周期价值，这正是智慧电网在基础设施层面的重要体现。12经济性与环保性双赢：钢骨钢管混凝土结构在全生命周期成本中的优势量化——可持续设计深度剖析初期建造成本的综合分析与竞争优势评估01与传统角钢塔相比，钢骨钢管混凝土结构可能在某些材料单价上较高，但其卓越的承载效率意味着在同等荷载条件下，可以减小构件截面、降低用钢量，尤其在超高、大跨越塔中，可节省大量钢材。同时，其工厂化预制程度高，能减少现场焊接和混凝土湿作业，缩短工期，降低综合施工成本。规程提供的优化设计方法，正是为了在安全前提下寻求这一经济最优解。02运营期低维护与长寿命带来的长期经济效益01该结构外部为钢管，防腐性能远优于角钢塔的镀锌层或涂层，内部混凝土在钢管保护下不易碳化和腐蚀，整体结构耐久性极佳。在全生命周期内，其维护（如防腐涂装、更换部件）频率和成本显著降低。较长的使用寿命（可设计达50年以上甚至更久）摊薄了年均成本，从长远看具有显著的经济优势。规程对耐久性设计的强调，正是着眼于全生命周期成本最优。02节能减排与资源循环的绿色基因解析1钢材是可循环利用的材料，钢管混凝土结构在达到寿命终点后，钢管和钢骨可回收再利用。混凝土骨料也可破碎后用于路基等。在制造和建造过程中，高强材料的应用减少了资源消耗。其优异的性能使得线路路径选择更具灵活性，有助于避让生态敏感区。规程推动的这种高效、耐久的结构形式，本质上是响应绿色建造和可持续发展战略的具体实践，为构建绿色电网提供了坚实的物质基础。2新旧更替的桥梁：对比传统角钢塔与钢管塔，新结构的设计转型要点在哪里？——规程应用的疑难点突破设计思维转换：从杆件体系到组合构件体系的认知升级1传统角钢塔设计者习惯于将单个角钢作为基本受力单元。而钢骨钢管混凝土结构的基本单元是组合构件本身，其截面特性（如惯性矩、回转半径）需按换算截面法或规程给出的公式重新计算。设计者必须深刻理解组合效应，不能简单套用钢塔的设计经验。这种从“离散杆件”思维到“集成构件”思维的转变，是应用本规程的首要难点和关键突破点。2计算软件适配与自主分析模型验证的必要性目前通用的输电线路杆塔设计软件可能尚未完全集成本规程的所有计算模块。这要求设计单位要么等待软件升级，要么具备根据规程公式自主开发计算模块或进行手算复核的能力。对于复杂节点和动力分析，可能需借助通用有限元软件（如ANSYS、ABAQUS）进行精细化建模分析，并以规程条款作为校核依据。培养复合型的分析设计人才尤为重要。构造细节处理：经验缺乏时的标准化解决方案参照对于焊接细节、混凝土浇筑工艺、拼接构造等，传统铁塔施工队伍可能缺乏经验。规程提供了标准化的构造要求，但如何将这些要求转化为可