110～220kV送电线路钢管杆的预偏设计及处理 柳坤全

1、110220kV送电线路钢管杆的预偏设计及处理柳坤全摘要：目前钢管杆已经在城市供电网架上得到广泛应用。但是，在很多钢管杆 工程中却经常在竣工验收阶段出现转角杆内倾现象，针对这种情况，本文对产生 内倾的原因进行分析，提出了钢管杆的预偏设计，并探讨了施工中的预偏处理方 法。关键词：110220kV送电线路；钢管杆；预偏设计引言钢管杆以其相对于常规自立式铁塔占地面积小、外形美观、结构简单、施工 方便、运行安全可靠、维护工作量少、线路走廊小等特点，因而能满足在走廊受 限制地区架设架空线路的需要，目前广泛应用于220kV及以下线路，用以替代传 统的角钢铁塔、混凝土水泥杆。它整体造型新颖、美观大方，集输电

2、与美化环境 于一体，具有强度高、占地省、造型美、安装快捷等特点。现在的问题是一些钢 管工程在紧线后会出现向内角倾斜的现象,尤其是大转角、多回路的转角杆出现的 概率比较高，情况也比较严重。这种现象,不仅会增加返工的难度，而且还会影响到 整个工程的质量和进度。1产生内角倾斜原因分析1.1制造工艺不过关在加工杆身预弯时，难以保证套接杆段不会变形；或者外套接杆段的内壁光滑 度不够，造成杆端套接长度很难满足设计要求，这些情况都会使套接面贴合不紧 密或不均匀，容易产生间隙，当钢管杆受力后，套接端处即出现倾斜现象，以致 于全杆的倾斜度增大。1.2运输（装卸）过程不文明钢管杆出厂到施工现场，一般需要经过铁路运

3、输和汽车运输，途中历经若干 次装卸，若野蛮装卸，则容易使杆身变形。如果出现变形，即使现场矫正，也难 以复原，因此钢管杆出现倾斜也就不可避免。1.3安装技术达不到要求控制好各节中心对齐和套接力大小是杆体安装的关键点。若各节中心不对齐， 在套接力的挤压下，使外套管变形，就会出现倾斜；若套接力不够，则接头的套接 长度就无法达到设计的长度要求，也会出现倾斜。2杆身预偏设计2.1杆型选择在电力输电电路工程中，主杆重量占钢管杆总重的比例最大，因此是钢管杆 结构优化设计需要首先考虑主杆参数在荷载和杆材已知的条件下，影响钢管杆的 参数主要有四个：截面形状、主杆壁厚、主杆稍径及主杆锥度。2.1.1合理选材。截面

4、形状钢管杆的钢材一般采用Q235、Q345钢，有条件时， 也可采用Q390钢，但Q235、Q345这两种钢材的材料性能可满足大多数的工程 条件。常用钢管杆有环形截面和多边形截面两种截面形式。从力学角度分析，环形 截面优于多边形截面。环形截面在加工上也可实现，但较多边形截面难度大，且 环焊缝较多，因此在实际工程中常采用多边形截面，常采用十二边形、十六边形 截面。2.1.2锥度（梢径、根径）锥度的大小由钢杆的荷载大小决定，钢杆所受荷载越大，弯矩包络图斜率就越大，从而需要越大的锥度以保证受力合理。但由于挠度控制的要求，稍径不能 过小，故锥度过大又势必导致根径过大，既浪费材料又影响美观。2.1.3杆段

5、划分钢管杆壁厚由上至下逐渐增大，需分为若干段，但受到运输、镀锌和模型压制的限制， 杆段长一般不超过12m。杆段太长不宜运输和加工，杆段太短连接点太多，增加了杆重。每 段长度在10m左右为宜，可据工程实际情况在8m-12m内调整，分段点应与横担连接法兰处 错开0.5m以上（注意考虑横担根高），一般为0.5-1m杆段长度也要考虑运输因素，若长距离 运输，设计前应和厂家沟通，确定合理的段长，减少运输的成本。2.2杆身设计2.2.1主杆挠度输电线路钢管杆的主体结构为等径或不等径的钢管构件，抗侧刚度，杆端挠度相应较大， 在钢管杆设计计算时，其选材一般由挠度控制。主杆挠度应满足架空送电线路钢管杆设计技术规

6、定（DL/T 5130-2001）的设计规定。在 荷载的长期效应组合（无冰、风速5m/s及年平均气温）作用下，钢管杆杆顶的最大挠度不应超 过下列数值：a直线杆型1）直线杆不大于杆身高度的5%。；2）直线转角杆不大于杆身高度的70%；b转角和终端杆110kv-220kv电压等级挠度不小于杆身高度的20%注:杆身高度从基础顶面算起实际情况下，转角和终端杆的挠度限值可以取得稍小，10%。2.2.2主杆径厚比主杆径厚比一般控制在90-110之间。主杆各杆段壁厚，尤其是底部杆段壁厚对钢管杆的应力比和计算重量有显著影响，因此 适当加厚壁厚，使之在加工时壁厚出现负误差的条件下，能够满足挠度和强度要求。由于主

7、 杆破坏造成的影响大于横担破坏，为了保证主杆强度高于横担，主杆壁厚应不小于横担加劲 肋板的厚度。主杆不宜取低于6mm的壁厚。2.2.3杆件应力比耐张塔杆杆件应力比控制在80%，直线塔杆控制在85%。杆件应力比控制的偏大或者偏 小，都会导致材料浪费，造价增多。3钢管杆施工时防止产生倾斜的措施探讨3.1加工杆身预弯时，应防止套接杆段变形。必要时外套管内部加焊如十字型的肋钢（肋 钢离接口的净距一般取最大套接长度再加上50mm ），内套管接口内部也要加焊同样的肋钢， 以便提高套接杆段的刚度，确保套接杆段不变形。同时，杆身预弯值应保证达到其设计挠度。 如架空送电线路钢管杆设计技术规定要求110kV-22

8、0kV电压等级挠度不大于杆身高度的 20%，设计时一般取10-15%。对于外套接杆段的内壁处理，应用压缩空气向其吹石英砂，清 理粘附在它表面上的锌渣和氧化层，使套接面贴合紧密均匀，不产生间隙。3.2钢管杆杆段在运输过程中，应采用支点法设置支承点，支承点距离杆端为0.21L （L为 杆段长度）；杆段在装卸时，应采用两支点法，轻起轻放，严禁抛掷，严防撞击，确保钢管杆 到达现场时保持出厂原貌。3.3钢管杆最好采用平地套接安装，杆体应平顺地垫枕在木块上，自始至终保持各杆节的 中心对准对齐，避免砂子、尘土等杂物粘附在套接面上。套接前，需用润滑剂或肥皂水湿润 套接面，提高润滑度。套接时，应采用专用液压设备

9、或配有测力计拉力均在5T或5T以上的 两个手拉葫芦将杆体遂节套紧，套接加力时应缓慢均匀，并注意保持杆体轴线的直线度。若 受场地限制，只能采用空中分体套接时，同样用配有测力计拉力均在5T或5T以上的两个手 拉葫芦自上而下将杆体遂节套紧，并注意保持杆体轴线的垂直。不管采用何种安装方法，都 应保证其最小套接力不低于下表的要求：在套接加力过程中，需用木锤子轻轻敲打套接面，以便更好地完成杆体的套接工作。完 成套接工作的判断依据是：套接长度在最大和最小套接长度之间，最好能超过2/3之间的位 置；套接力满足要求；套接面贴合紧密均匀。3.4套接杆段是钢管杆的一个重要部分，管壁越厚其加工工艺的要求就越高。由于受到制 造厂家的卷管机、压力机等设备的限制，套接杆段的断面型式、管壁厚度的确定还要考虑厂 家的实际情况。因此，在设计时应优化导、地线之间的应力匹配，尽量减少管壁厚度，满足 制造工艺的要求，确保钢管杆的质量符合设计要求。经过计算和反复实践，我们已掌握几种 常见的导、地线之间应力匹配的最佳关系。如LG-240/40 , GJ-50的最大使用应力分别是 60.03N/mm2，157.ON/mm2，安全系数分别是 5.0 和 7.5。结语完成钢管杆的工作一般需经过设计、制造、运输(装卸)和安装的四个阶段。每个阶段都应 做好事前控制的工作，