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(zhǎng)的基本重要設(shè)施之一,屬高聳鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物。鐵塔建好后長(zhǎng)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(duì)不同狀態(tài)和不同類(lèi)型的鐵塔也是不同的。結(jié)合桿塔的運(yùn)行維護(hù)對(duì)輸電鐵塔的安全狀態(tài)進(jìn)行判定和處理,是電力設(shè)施維護(hù)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(dá)到或延長(zhǎng)輸電鐵塔的正常使用壽命的目的,對(duì)輸電線路的安全運(yùn)行和使用提供可靠的安全保障。
1 鐵塔結(jié)構(gòu)方面
輸電鐵塔一般設(shè)計(jì)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(qiáng)度、防腐等因素.其結(jié)構(gòu)方面應(yīng)滿(mǎn)足這一指標(biāo):結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性總稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠性在正常使用設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)下是否可靠,是鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵,而極限狀態(tài)的判別是一個(gè)材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計(jì)算過(guò)程,因用料大小、荷載大小、交叉材多少、塔段高低、根開(kāi)大小、地理位置等不同而不同;鐵塔受力如何、鐵塔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀能否承受就是判別過(guò)程。
1.1 影響輸電鐵塔受力的因素和設(shè)計(jì)原則
對(duì)于輸電鐵塔而言。結(jié)構(gòu)受力主要以風(fēng)荷載為主、輔以導(dǎo)地線型號(hào)、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(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)計(jì)風(fēng)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(shè)計(jì)風(fēng)速一般為25m/s,江南山區(qū)一般為30m/s,基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值Wo和風(fēng)速V的關(guān)系為Wo=V2/1600。
2)導(dǎo)地線型號(hào)、數(shù)量。
3)鐵塔自身的外形輪廓尺寸。
在以上幾個(gè)因素中,又以1)、2)兩項(xiàng)為主,在取得基本設(shè)計(jì)風(fēng)速、導(dǎo)地線型號(hào)、數(shù)量及鐵塔塔高等要求基本資料后,按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行鐵塔的內(nèi)應(yīng)力分析計(jì)算,得到相應(yīng)構(gòu)件的材料規(guī)格尺寸和節(jié)點(diǎn)信息,并在滿(mǎn)足使用條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化、確定最終外形尺寸形式等。當(dāng)線路路徑所屬地區(qū)環(huán)境污染嚴(yán)重、污穢等級(jí)高時(shí)(附近有礦山、化工廠酸雨區(qū)等)即對(duì)鐵塔防腐有較大影響時(shí),應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加大、加強(qiáng)處理。
1.2 目前使用的主要塔型情況及結(jié)構(gòu)上可能存在的問(wèn)題
目前運(yùn)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(wèn)題主要表現(xiàn)為:
1.2.1 鐵塔焊接問(wèn)題
自立式角鋼塔全塔整體焊接主要問(wèn)題為鐵塔使用期(耐久性)因節(jié)點(diǎn)為焊接,而焊接面有限,焊接處金屬疲勞或可能裂紋而沒(méi)有保障。如無(wú)其它問(wèn)題(焊接牢度、防腐等),使用期在25年左右,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況鑒定換塔。
1.2.2 鐵塔用料問(wèn)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(shè)計(jì)較現(xiàn)在的設(shè)計(jì)等級(jí)低,部分鐵窄用料較小,塔材的大小與根開(kāi)、塔段大小,內(nèi)外交叉材用量也不合理。另外,當(dāng)時(shí)鋼材的加工、材質(zhì)以及防腐措施均與現(xiàn)在的水平無(wú)法比擬,因此其安全可靠性存在問(wèn)題,但各塔型情況互有差異。
1.2。3 鐵塔結(jié)構(gòu)問(wèn)題
結(jié)構(gòu)情況應(yīng)逐塔而異,主要需外形觀察、圖紙復(fù)算,個(gè)別塔型的局部主材變化為突變,引起局部剛度差異較大,對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利。在材料使用合適情況下,塔身開(kāi)合角應(yīng)盡可能平滑過(guò)渡,避免在某一節(jié)點(diǎn)塔段大幅收身,引起該處節(jié)點(diǎn)應(yīng)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(duì)這種情況可在維護(hù)管理中應(yīng)經(jīng)常性認(rèn)真檢查節(jié)點(diǎn)板厚度、邊距等,更不能缺損螺栓,否則會(huì)造成塔材變形、塔身傾斜,已發(fā)生傾斜的需及時(shí)加固并作鑒定處理。