引言
輸電鐵塔(包括鋼管桿)是電力輸配電工程中使用周期較長的基本重要設施之一,屬高聳鋼結(jié)構構筑物。鐵塔建好后長期處在室外自然條件下,初始的質(zhì)量狀況、所處的自然環(huán)境、人為因素都可能影響到鐵塔的安全使用或使用年限,而這種影響對不同狀態(tài)和不同類型的鐵塔也是不同的。結(jié)合桿塔的運行維護對輸電鐵塔的安全狀態(tài)進行判定和處理,是電力設施維護管理的重要方面之一。目的是找出并消除輸電鐵塔不安全因素,達到或延長輸電鐵塔的正常使用壽命的目的,對輸電線路的安全運行和使用提供可靠的安全保障。
1 鐵塔結(jié)構方面
輸電鐵塔一般設計使用壽命為30年,30年的安全使用期是綜合考慮到自然氣候、金屬疲勞強度、防腐等因素.其結(jié)構方面應滿足這一指標:結(jié)構的安全性、適用性、耐久性總稱為結(jié)構的可靠性。結(jié)構的可靠性在正常使用設計的極限狀態(tài)下是否可靠,是鐵塔結(jié)構設計和結(jié)構安全的關鍵,而極限狀態(tài)的判別是一個材料、結(jié)構力學的計算過程,因用料大小、荷載大小、交叉材多少、塔段高低、根開大小、地理位置等不同而不同;鐵塔受力如何、鐵塔結(jié)構的現(xiàn)狀能否承受就是判別過程。
1.1 影響輸電鐵塔受力的因素和設計原則
對于輸電鐵塔而言。結(jié)構受力主要以風荷載為主、輔以導地線型號、自重、覆冰、地震、施工檢修荷載及溫度變化作用等:通常直接影響鐵塔受力的因素主要表現(xiàn)為:
1)線路所屬氣象區(qū)即線路途經(jīng)地區(qū)的基準風壓標準值或設計風速及環(huán)境污染程度等。以安徽地區(qū)220kV工程為例:江北地區(qū)設計風速一般為25m/s,江南山區(qū)一般為30m/s,基準風壓標準值Wo和風速V的關系為Wo=V2/1600。
2)導地線型號、數(shù)量。
3)鐵塔自身的外形輪廓尺寸。
在以上幾個因素中,又以1)、2)兩項為主,在取得基本設計風速、導地線型號、數(shù)量及鐵塔塔高等要求基本資料后,按國家現(xiàn)行有關設計規(guī)程規(guī)范進行鐵塔的內(nèi)應力分析計算,得到相應構件的材料規(guī)格尺寸和節(jié)點信息,并在滿足使用條件的基礎上進行結(jié)構優(yōu)化、確定最終外形尺寸形式等。當線路路徑所屬地區(qū)環(huán)境污染嚴重、污穢等級高時(附近有礦山、化工廠酸雨區(qū)等)即對鐵塔防腐有較大影響時,應對結(jié)構構件進行加大、加強處理。
1.2 目前使用的主要塔型情況及結(jié)構上可能存在的問題
目前運行使用中的鐵塔主要有自立式角鋼鐵塔、拉線角鋼塔和鋼管桿等型式。存在的問題主要表現(xiàn)為:
1.2.1 鐵塔焊接問題
自立式角鋼塔全塔整體焊接主要問題為鐵塔使用期(耐久性)因節(jié)點為焊接,而焊接面有限,焊接處金屬疲勞或可能裂紋而沒有保障。如無其它問題(焊接牢度、防腐等),使用期在25年左右,應根據(jù)實際情況鑒定換塔。
1.2.2 鐵塔用料問題
塔材用料要按現(xiàn)在規(guī)程規(guī)范以及使用要求,早期的鐵塔設計較現(xiàn)在的設計等級低,部分鐵窄用料較小,塔材的大小與根開、塔段大小,內(nèi)外交叉材用量也不合理。另外,當時鋼材的加工、材質(zhì)以及防腐措施均與現(xiàn)在的水平無法比擬,因此其安全可靠性存在問題,但各塔型情況互有差異。
1.2。3 鐵塔結(jié)構問題
結(jié)構情況應逐塔而異,主要需外形觀察、圖紙復算,個別塔型的局部主材變化為突變,引起局部剛度差異較大,對結(jié)構受力不利。在材料使用合適情況下,塔身開合角應盡可能平滑過渡,避免在某一節(jié)點塔段大幅收身,引起該處節(jié)點應力集中,在早期的鐵塔中因種種原因存在不少這種情況,針對這種情況可在維護管理中應經(jīng)常性認真檢查節(jié)點板厚度、邊距等,更不能缺損螺栓,否則會造成塔材變形、塔身傾斜,已發(fā)生傾斜的需及時加固并作鑒定處理。