论文部分内容阅读
摘要：输电线路铁塔是一种非常常见的输电设备，它可以架空电线，对输电电线起到支撑与保护作用。本文主要对输电线路铁塔的加工工艺与结构设计进行分析，并且探讨相关问题。
关键词：输电线路 铁塔 加工工艺 结构设计
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1引言
输电线路铁塔也叫做电力铁塔，我们根据受力特点与结构型式可以把输电线路铁塔分成自立塔与拉线塔。[1]根据形状的不同，可以分为干字型、上字型、酒杯型、猫头型等等。根据用途的不同，可以分为直线塔、耐张塔、转角塔、跨越塔、终端塔以及换位塔等等。它们的共同结构特点是，它们都是空间衔架结构，杆件都是主要由单根组合角钢或者等边角钢构成，一般主要是采用Q345和Q235两种材料，不过随着技术的发展，Q460、Q420、Q390等高强刚也在输电线路铁塔中使用。它们都是用螺栓连接杆件，依靠螺栓受剪刀力来连接，整个输电线路铁塔是由连接钢板、角钢以及螺栓构成，塔脚等个别部件是由若干块钢板焊接而成的一个组合件，所以运输、热镀锌防腐以及施工架设都比较方便。对于塔高在60米以下的输电线路铁塔，在输电线路铁塔中的一根或者两根主材上面要安装脚钉，从而方便有关工作人员爬塔作业。作为架空输电线路的重要组成部位，输电线路铁塔的加工工艺和结构设计是现代电力系统发展和运行的坚强后盾。改革开放以来，我国的电力事业飞速发展，这就对输电线路铁塔提出了更高的要求。
2输电线路铁塔的加工工艺
不同的输电线路铁塔对加工工艺有不同的要求，比如750kV超高压输电线路铁塔对加工工艺就有自己的要求，它要求原材料除了拉伸试验之外，还要有冲击试验与弯曲试验，焊件要全部二级焊缝，镀锌后要进行纯化处理，镀锌层表面质量高，塔腿部分立式组装，严格的包装运输过程，吊绳的严格要求，镀锌件需要液压校正校直，防盗螺栓必须要6.8级等等。[2]因此，技术人员在加工前一定要认真做好准备工作，这样才能很好的完成输电线路铁塔的加工工艺工作。
我们根据塔形的挂线节点连接、挂线结构形式以及其他塔形的结构形式，在计算机中进行三维图形铁塔的放样，在计算机中做出输电线路铁塔的样本图和节点样本图，从而做好输电线路铁塔的放样工作。我们要对原材料进行复检，不仅要进行一般的拉伸试验，而且要进行冲击试验和弯曲试验。在焊接的管理中，我们要认真做好焊接技术交底记录、焊缝外观质量检验记录、焊条焊丝领用回收记录、焊条烘烤记录、焊缝无损探报告以及焊接工艺试验与编制工作。
加工的时候，我们要制定工程质量计划，严格规定质量目标、技术要求、工艺措施、检验方法以及依据的标准，并且要明确各个部门的职能，分工明确。堆放原材料的时候，我们一定按照规定堆放，，比如区分Q235、Q345材料，区分不同类型的焊条等等。发放的时候也要做好记录工作。有些部件对杆件的火曲或者开合角有严格的要求，我们也要做好这项工作。我们要确保输电线路铁塔塔脚板周围光滑、平整，并且没有裂纹与毛刺。面对厚度≥8mm的焊接件的时候，我们一定要先按照要求打出坡口，再组装焊件，而且组装焊件的时候还有配备合适的胎模具。在镀锌的过程中要严格控制浸锌的重量，从而保证锌层的厚度，镀锌之后，所有部分都要进行纯化处理。
我们在之前的工艺试验中，根据间隙组合的不同，进行了很多焊接试件的试验，这就可以找到适当的工艺间隙值。输电线路铁塔的三角形挂线的180#连接角钢，运用了切断角钢组合焊接结构的新工艺。组装焊件之前运用的是点焊，现在改成焊接后再组装。输电线路铁塔的螺栓一定要满装到位，这样有利于问题的及时发现。输电线路铁塔构件制孔的时候，国家标准《输电线路铁塔制造技术条件》GB2694-2010有如下要求：材质为Q235且厚度大于16mm、材质为Q345且厚度大于14mm、材质为Q420 且厚度大于12厚度、钢材材质为Q460的所有的厚度及挂线孔均应采用钻孔，其余的采用冲制方法加工；制孔表面不得有明显的凹面缺陷。
我们对以上的材质、厚度的构件制孔时，采用了新工艺，即先钻一个小孔，再钻到规定孔径。输电线路铁塔的螺栓全部根据设计要求来安装，在输电线路铁塔最短腿以上6米或9米或根据设计要求安装防盗螺栓。除了安装防盗螺栓外，其他的螺栓要采用螺栓防松罩，用双帽螺栓的时候，我们保证螺杆的出扣或者平扣。由于螺栓没有扣长的失误，除了计划的垫片之外，我们还有增加大约30％的垫片，从而保障输电线路铁塔安装紧固螺栓工作的顺利完成。在所有的加工工作完成之后，我们还要做好检验工作。
铁塔每个构件都有唯一的编号，铁塔零部件标记的钢印，宜排列整齐，字形不得有残缺，钢印深度根据钢材厚度可在0.5～1.0mm以内。焊接部件的钢印不得被覆盖，零部件标记的钢印清楚可不盖油印；为了明显标识，在钢印附近加盖制造厂厂标或盖明显符号的油印。 所有构件应有明显的工程标记符号。 全部包装标识应标记清楚和正确，以保证安全地到达目的地，并避免产品丢失或包装错误的可能性。铁塔外包装标记标明项目名称、合同号、商品的品种和数量、净重及毛重、到达的目的地以及其它必须的资料。
铁塔包装保证以任何运输过程中都能保护货物不受到损坏的方式而设计和准备包装。 铁塔单基包装并保证螺栓、垫片等的同步与配套；根据塔材编号、角钢规格大小包装若干捆,每捆重量限于2～3吨；每捆包装塔材，必须做到包捆整齐、牢固不松动，并防止锌层损坏。每捆塔材注明塔位号、塔型、塔高, 塔材包装有足够的强度能在短途搬运、货物储存和装车、装船中承受较大冲击而不能散包，在铁塔交付时有单基包装清单，铁塔包装要求根据设计，业主协议要求进行。但不论采用何种包装材料或何种包装方法, 在其正常运输条件下保证产品不受任何损坏。
3输电线路铁塔结构设计
3.1塔头和塔身坡度的设计
输电线路铁塔一般都是由塔头、塔腿以及塔身三部分构成，塔头部分主要的布置有地线和导线，塔头的形状可以各种各样，它的尺寸大小主要是由地线对边导线的保护角与电气间隙圆决定。[3]一般而言，布材形式相同的塔身在口宽相同的时候，影响斜材与主材规格的因素主要是塔身的坡度，坡度越小，斜材的计算长度也越小，受力也就越小，从而斜材的重量就会越轻，但是斜材的重量越轻，主材的内力就会越大，主材的规格也就越大，重量也就越大。相反的，坡度越大，主材的內力就越小，规格也越小，然而斜材的计算长度就越长，内力和规格也就越。所以我们一定要选择一个最佳坡度，以此来处理好主材与斜材的规格以及内力等等，从而满足最经济的设计要求。
3.2输电线路铁塔主材的节间划分
影响主材计算长度的直接因素就是主材节间的划分。以前，很多设计基本上都是3米一个节间，6米一个分段，这样来划分节间。尽管这样划分主材节间特别简单，但是综合来看这样并不能够优化杆系的布置，而且杆件也不能够很好的发挥它的承载能力。通过大量的实验，我们得出结论，如果在横担下平面之下的主材的长细可以控制40到60之间，例如计算长度是1.2米到1.3米，125的等边角钢，那么横担下平面上面的主材长细比就可以相应的增大。一般情况下，一定规格的角钢在适当的承载能力之内，应变值与应力是不会发生突变现象的，这样杆件就可以很好的发挥它的承载能力。
3.3输电线路铁塔的斜材布置优化
斜材的计算长度与主材传递给斜材力的大小是制约输电线路铁塔斜材的主要因素。然而主材传递给斜材力的大小主要是由主材和斜材的夹角b决定，当b很小的时候，斜材的受力就很大，所需要的规格就很大。反过来，当b很大的时候，斜材受到的力就很小，所以所需要的规格也就很小。我们通过大量的试验得出推论，当主材和斜材的夹角大约在60度的时候，斜材的受力才相对合理，当斜材的长细比不足95的时候，一般而言，运用Q235的角钢会比运用Q345的角钢浪费重量。
为了让斜材在输电线路铁塔塔身交叉的时候不受压，我们一般采用在塔身的横隔面设置倒K或者正K布置的斜材，但是如果这种倒K或者正K布置的斜材运用单肢角钢连接，那么就会出现偏心受力的这种情况，这很不利于输电线路铁塔的设计。通过实践我们发现，在这个地方运用双肢角钢连接可以很好的消除偏心受力情况。
4结语
通过对输电线路铁塔的制造和设计，我们认识到塔头和塔身坡度的设计，主材的节间划分以及斜材的布置优化都可以很好的保障输电线路的安全运行。设计良好的输电线路铁塔可以尽可能的降低工程造价，承受正常运行状态下的荷载，在正常使用的状态下具有良好的性能与持久性。输电线路铁塔的制造和设计具有极其重要的意义。
参考文献：
[1] 罗希.高压输电线路设计与施工技术探析[J].中国集体经济，2011，（11）
[2] 常建伟，徐德录，张磊，王慧，张东英，于长海.输电铁塔用刚及其焊接技术[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2012，（01）
[3] 李成杰.输电线路铁塔试组装应重视的问题[J].云南电力技术，2006，（02）
关键词：输电线路 铁塔 加工工艺 结构设计
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1引言
输电线路铁塔也叫做电力铁塔，我们根据受力特点与结构型式可以把输电线路铁塔分成自立塔与拉线塔。[1]根据形状的不同，可以分为干字型、上字型、酒杯型、猫头型等等。根据用途的不同，可以分为直线塔、耐张塔、转角塔、跨越塔、终端塔以及换位塔等等。它们的共同结构特点是，它们都是空间衔架结构，杆件都是主要由单根组合角钢或者等边角钢构成，一般主要是采用Q345和Q235两种材料，不过随着技术的发展，Q460、Q420、Q390等高强刚也在输电线路铁塔中使用。它们都是用螺栓连接杆件，依靠螺栓受剪刀力来连接，整个输电线路铁塔是由连接钢板、角钢以及螺栓构成，塔脚等个别部件是由若干块钢板焊接而成的一个组合件，所以运输、热镀锌防腐以及施工架设都比较方便。对于塔高在60米以下的输电线路铁塔，在输电线路铁塔中的一根或者两根主材上面要安装脚钉，从而方便有关工作人员爬塔作业。作为架空输电线路的重要组成部位，输电线路铁塔的加工工艺和结构设计是现代电力系统发展和运行的坚强后盾。改革开放以来，我国的电力事业飞速发展，这就对输电线路铁塔提出了更高的要求。
2输电线路铁塔的加工工艺
不同的输电线路铁塔对加工工艺有不同的要求，比如750kV超高压输电线路铁塔对加工工艺就有自己的要求，它要求原材料除了拉伸试验之外，还要有冲击试验与弯曲试验，焊件要全部二级焊缝，镀锌后要进行纯化处理，镀锌层表面质量高，塔腿部分立式组装，严格的包装运输过程，吊绳的严格要求，镀锌件需要液压校正校直，防盗螺栓必须要6.8级等等。[2]因此，技术人员在加工前一定要认真做好准备工作，这样才能很好的完成输电线路铁塔的加工工艺工作。
我们根据塔形的挂线节点连接、挂线结构形式以及其他塔形的结构形式，在计算机中进行三维图形铁塔的放样，在计算机中做出输电线路铁塔的样本图和节点样本图，从而做好输电线路铁塔的放样工作。我们要对原材料进行复检，不仅要进行一般的拉伸试验，而且要进行冲击试验和弯曲试验。在焊接的管理中，我们要认真做好焊接技术交底记录、焊缝外观质量检验记录、焊条焊丝领用回收记录、焊条烘烤记录、焊缝无损探报告以及焊接工艺试验与编制工作。
加工的时候，我们要制定工程质量计划，严格规定质量目标、技术要求、工艺措施、检验方法以及依据的标准，并且要明确各个部门的职能，分工明确。堆放原材料的时候，我们一定按照规定堆放，，比如区分Q235、Q345材料，区分不同类型的焊条等等。发放的时候也要做好记录工作。有些部件对杆件的火曲或者开合角有严格的要求，我们也要做好这项工作。我们要确保输电线路铁塔塔脚板周围光滑、平整，并且没有裂纹与毛刺。面对厚度≥8mm的焊接件的时候，我们一定要先按照要求打出坡口，再组装焊件，而且组装焊件的时候还有配备合适的胎模具。在镀锌的过程中要严格控制浸锌的重量，从而保证锌层的厚度，镀锌之后，所有部分都要进行纯化处理。
我们在之前的工艺试验中，根据间隙组合的不同，进行了很多焊接试件的试验，这就可以找到适当的工艺间隙值。输电线路铁塔的三角形挂线的180#连接角钢，运用了切断角钢组合焊接结构的新工艺。组装焊件之前运用的是点焊，现在改成焊接后再组装。输电线路铁塔的螺栓一定要满装到位，这样有利于问题的及时发现。输电线路铁塔构件制孔的时候，国家标准《输电线路铁塔制造技术条件》GB2694-2010有如下要求：材质为Q235且厚度大于16mm、材质为Q345且厚度大于14mm、材质为Q420 且厚度大于12厚度、钢材材质为Q460的所有的厚度及挂线孔均应采用钻孔，其余的采用冲制方法加工；制孔表面不得有明显的凹面缺陷。
我们对以上的材质、厚度的构件制孔时，采用了新工艺，即先钻一个小孔，再钻到规定孔径。输电线路铁塔的螺栓全部根据设计要求来安装，在输电线路铁塔最短腿以上6米或9米或根据设计要求安装防盗螺栓。除了安装防盗螺栓外，其他的螺栓要采用螺栓防松罩，用双帽螺栓的时候，我们保证螺杆的出扣或者平扣。由于螺栓没有扣长的失误，除了计划的垫片之外，我们还有增加大约30％的垫片，从而保障输电线路铁塔安装紧固螺栓工作的顺利完成。在所有的加工工作完成之后，我们还要做好检验工作。
铁塔每个构件都有唯一的编号，铁塔零部件标记的钢印，宜排列整齐，字形不得有残缺，钢印深度根据钢材厚度可在0.5～1.0mm以内。焊接部件的钢印不得被覆盖，零部件标记的钢印清楚可不盖油印；为了明显标识，在钢印附近加盖制造厂厂标或盖明显符号的油印。 所有构件应有明显的工程标记符号。 全部包装标识应标记清楚和正确，以保证安全地到达目的地，并避免产品丢失或包装错误的可能性。铁塔外包装标记标明项目名称、合同号、商品的品种和数量、净重及毛重、到达的目的地以及其它必须的资料。
铁塔包装保证以任何运输过程中都能保护货物不受到损坏的方式而设计和准备包装。 铁塔单基包装并保证螺栓、垫片等的同步与配套；根据塔材编号、角钢规格大小包装若干捆,每捆重量限于2～3吨；每捆包装塔材，必须做到包捆整齐、牢固不松动，并防止锌层损坏。每捆塔材注明塔位号、塔型、塔高, 塔材包装有足够的强度能在短途搬运、货物储存和装车、装船中承受较大冲击而不能散包，在铁塔交付时有单基包装清单，铁塔包装要求根据设计，业主协议要求进行。但不论采用何种包装材料或何种包装方法, 在其正常运输条件下保证产品不受任何损坏。
3输电线路铁塔结构设计
3.1塔头和塔身坡度的设计
输电线路铁塔一般都是由塔头、塔腿以及塔身三部分构成，塔头部分主要的布置有地线和导线，塔头的形状可以各种各样，它的尺寸大小主要是由地线对边导线的保护角与电气间隙圆决定。[3]一般而言，布材形式相同的塔身在口宽相同的时候，影响斜材与主材规格的因素主要是塔身的坡度，坡度越小，斜材的计算长度也越小，受力也就越小，从而斜材的重量就会越轻，但是斜材的重量越轻，主材的内力就会越大，主材的规格也就越大，重量也就越大。相反的，坡度越大，主材的內力就越小，规格也越小，然而斜材的计算长度就越长，内力和规格也就越。所以我们一定要选择一个最佳坡度，以此来处理好主材与斜材的规格以及内力等等，从而满足最经济的设计要求。
3.2输电线路铁塔主材的节间划分
影响主材计算长度的直接因素就是主材节间的划分。以前，很多设计基本上都是3米一个节间，6米一个分段，这样来划分节间。尽管这样划分主材节间特别简单，但是综合来看这样并不能够优化杆系的布置，而且杆件也不能够很好的发挥它的承载能力。通过大量的实验，我们得出结论，如果在横担下平面之下的主材的长细可以控制40到60之间，例如计算长度是1.2米到1.3米，125的等边角钢，那么横担下平面上面的主材长细比就可以相应的增大。一般情况下，一定规格的角钢在适当的承载能力之内，应变值与应力是不会发生突变现象的，这样杆件就可以很好的发挥它的承载能力。
3.3输电线路铁塔的斜材布置优化
斜材的计算长度与主材传递给斜材力的大小是制约输电线路铁塔斜材的主要因素。然而主材传递给斜材力的大小主要是由主材和斜材的夹角b决定，当b很小的时候，斜材的受力就很大，所需要的规格就很大。反过来，当b很大的时候，斜材受到的力就很小，所以所需要的规格也就很小。我们通过大量的试验得出推论，当主材和斜材的夹角大约在60度的时候，斜材的受力才相对合理，当斜材的长细比不足95的时候，一般而言，运用Q235的角钢会比运用Q345的角钢浪费重量。
为了让斜材在输电线路铁塔塔身交叉的时候不受压，我们一般采用在塔身的横隔面设置倒K或者正K布置的斜材，但是如果这种倒K或者正K布置的斜材运用单肢角钢连接，那么就会出现偏心受力的这种情况，这很不利于输电线路铁塔的设计。通过实践我们发现，在这个地方运用双肢角钢连接可以很好的消除偏心受力情况。
4结语
通过对输电线路铁塔的制造和设计，我们认识到塔头和塔身坡度的设计，主材的节间划分以及斜材的布置优化都可以很好的保障输电线路的安全运行。设计良好的输电线路铁塔可以尽可能的降低工程造价，承受正常运行状态下的荷载，在正常使用的状态下具有良好的性能与持久性。输电线路铁塔的制造和设计具有极其重要的意义。
参考文献：
[1] 罗希.高压输电线路设计与施工技术探析[J].中国集体经济，2011，（11）
[2] 常建伟，徐德录，张磊，王慧，张东英，于长海.输电铁塔用刚及其焊接技术[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2012，（01）
[3] 李成杰.输电线路铁塔试组装应重视的问题[J].云南电力技术，2006，（02）