李輝

摘? 要：電力鋼管桿以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)便捷、占據(jù)空間小以及施工安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，代替水泥桿與角鋼鐵塔成為了220kV以下電力線路中常用構(gòu)件。由于鋼管桿與水泥桿、角鋼塔以及普通鐵塔在受力特點(diǎn)方面存在差異，因此本文主要探討關(guān)于電力鋼管桿設(shè)計(jì)和使用的安全措施。

關(guān)鍵詞：鋼管桿;設(shè)計(jì);安全;使用

引言：在城市區(qū)域由于土地資源有限，建筑密度較大，因此在架設(shè)電力線路時(shí)多會(huì)沿河道、綠化帶或者道路進(jìn)行架設(shè)，這樣不僅節(jié)省土地資源，同時(shí)也能降低征地費(fèi)用。但是由于河道、綠化帶以及道路等區(qū)域限制性較大，不適宜采用鐵塔，若選擇鋪設(shè)電纜則成本過(guò)高，因此鋼管桿成為了首選，被廣泛應(yīng)用于220kV以下的電力線路當(dāng)中。

一、電力鋼管桿的特點(diǎn)分析

電力鋼管桿根據(jù)導(dǎo)線的排列方式可以分為千字型和上字型鋼管桿;按照用途分類可以分為轉(zhuǎn)角桿、耐張桿、換位桿、直線桿、分歧干以及終端感。相較于傳統(tǒng)的水泥桿、角鋼鐵塔，鋼管桿的優(yōu)勢(shì)在于鋼管底部的外徑較小，所占空間較小，適用于地形條件限制性較大的區(qū)域，同時(shí)其還具有施工安裝簡(jiǎn)單快捷、可靠性高、維護(hù)方便且工作量小、造型美觀以及線路走廊較小等優(yōu)點(diǎn)[1]。電力鋼管桿雖然具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但是由于目前制作鋼管桿所采用的鋼材多為Q235或者Q345，強(qiáng)度相對(duì)有限，因此不適用于220kV以上的電力線路，同時(shí)也不適用于鄉(xiāng)村地區(qū)或者走廊無(wú)限制的區(qū)域，僅適用于城市區(qū)域或者走廊存在限制的區(qū)域。

鋼管桿在受力特點(diǎn)方面與鐵塔和水泥桿不同，其通過(guò)鋼管桿身的偏心彎矩傳遞上部荷載，但由于底部外徑相對(duì)較小，因此桿身的柔度和變形較大。

二、電力鋼管桿安全的設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō)，只要鋼管桿的強(qiáng)度符合要求，則其變形范圍也符合要求，雖然對(duì)于鋼管桿變形范圍并未作出明確規(guī)定，但是從安全和運(yùn)行穩(wěn)定性方面考慮，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意鋼管桿變形對(duì)于電氣間隙和強(qiáng)度的影響。

1.桿型設(shè)計(jì)

鋼管桿的桿型主要取決于荷載大小，這是桿型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，同時(shí)也要結(jié)合電力線路沿線的地形地貌、障礙物以及路徑等因素[2]。在設(shè)計(jì)桿型時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮上述因素，合理確定桿型，否則可能會(huì)影響到工程造價(jià)管理。此外，關(guān)于轉(zhuǎn)角桿的角度劃分主要取決于電力線路的路徑，若線路曲折系數(shù)較小，則可以考慮以20°為一檔;若線路曲折系數(shù)較大，則可以考慮以10°為一檔。

2.尺寸設(shè)計(jì)

尺寸設(shè)計(jì)主要包括梢徑、錐度、桿段的劃分以及截面形狀，這也是需要重點(diǎn)關(guān)注的因素。首先是梢徑與錐度，梢徑設(shè)計(jì)關(guān)系到桿身尺寸，其尺寸一方面要符合鋼管桿整體構(gòu)造要求，同時(shí)也要符合撓度要求。錐度設(shè)計(jì)主要與鋼管桿的荷載作用有關(guān)，荷載越大則錐度越大，這樣才能確保鋼管桿受力合理，不會(huì)出現(xiàn)較大變形。其次是截面形狀，比較常用的是多邊形與環(huán)形，鋼管桿的截面形狀設(shè)計(jì)主要與撓度有關(guān)，在荷載作用相同的情況下，鋼管桿的截面形狀越接近于圓形，則撓度就越小，反之則撓度就越大[3]。但從力學(xué)性能方面考慮，以環(huán)形截面最佳，但是其加工難度大，焊接作業(yè)量較大，因此若無(wú)特殊要求，通常會(huì)采用多邊形截面。最后是桿段的劃分，由于鋼管桿自底部向上壁厚逐漸減小，因此需要按照壁厚分為數(shù)段，一般來(lái)說(shuō)每段長(zhǎng)度不宜超過(guò)10m，若過(guò)長(zhǎng)則運(yùn)輸、加工以及安裝不便;若過(guò)短，則連接點(diǎn)增多，會(huì)導(dǎo)致鋼管桿自重增加[4]。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)每段長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，以合理確定長(zhǎng)度，這樣才能確保受力均勻，同時(shí)也能使鋼管桿自重保持在合理范圍。

3.連接方式設(shè)計(jì)

鋼管桿的連接方式主要有套接和法蘭連接兩種，其中套接主要適用于小轉(zhuǎn)角鋼管桿和直線鋼管桿，若桿身截面形狀為多邊形且變數(shù)超過(guò)12個(gè)，則不宜采用套接的方式。套接時(shí)接頭長(zhǎng)度為1.5套入段最大內(nèi)徑。法蘭連接主要適用于轉(zhuǎn)角鋼管桿與直線鋼管桿，多采用的是剛性法蘭連接，當(dāng)桿身受力時(shí)，法蘭肋板、螺栓與法蘭盤會(huì)共同作用，連接穩(wěn)定。需要注意的是法蘭盤對(duì)形變要求嚴(yán)格;連接螺栓應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓，等級(jí)不低于6.8級(jí)，直徑在16mm以上。

三、電力鋼管桿的使用

1.掛線點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，在加工制作鋼管桿時(shí)會(huì)直接在掛線點(diǎn)焊接掛線板，除架空地線的掛線板在桿頂位置外，其余鋼管桿的掛線板均處于橫擔(dān)頭部位置?？紤]到電力線路運(yùn)行過(guò)程中，掛線點(diǎn)位置摩擦較大，易出現(xiàn)損壞，因此使用螺栓進(jìn)行連接，焊接的方式可靠性更好，但是焊接的方式會(huì)導(dǎo)致后續(xù)更換掛線板的難度增大，為延長(zhǎng)掛線板的使用壽命，提高抗腐蝕性能，應(yīng)酌情增加掛線板的厚度，一般在2mm以內(nèi)。

2.橫擔(dān)

鋼管桿桿身和橫擔(dān)通常采用的也是法蘭連接，若為直線鋼管桿，則采用直徑為16mm的螺栓;若為轉(zhuǎn)角鋼管桿，則采用直徑為20mm的螺栓。桿身和橫擔(dān)間需要安裝斜拉吊桿，主要目的是保護(hù)電力線路檢修、維護(hù)人員的安全。

3.防腐處理

考慮到電力線路運(yùn)行過(guò)程中，鋼管桿受自然因素的影響會(huì)出現(xiàn)腐蝕的情況，可能會(huì)影響其使用壽命，因此需要做防腐處理，目前多采用的是熱浸鋅處理工藝。經(jīng)過(guò)防腐處理的鋼管桿即使在污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，其防腐層壽命也可達(dá)10年;若環(huán)境質(zhì)量良好，則防腐層的壽命可達(dá)30年[5]。

4.爬梯和休息臺(tái)

爬梯和休息臺(tái)并非是鋼管桿必需的構(gòu)件，是否設(shè)置爬梯和休息臺(tái)主要取決于鋼管桿的高度，或者設(shè)計(jì)為交跨杠，這種情況下可以根據(jù)實(shí)際情況在桿身上設(shè)置爬梯和休息臺(tái)，一般多采用雙面爬梯，其安全性更好。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城市區(qū)域或者走廊受限的情況下，選擇電力鋼管桿可以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，能夠在充分滿足工程需求的基礎(chǔ)上節(jié)省土地資源與項(xiàng)目成本，而且由于施工安裝簡(jiǎn)單，施工進(jìn)度較快，并且對(duì)于施工周圍環(huán)境造成的影響較小。若電力鋼管剛需要使用在22kV以上的項(xiàng)目，則要提高桿身的高度。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶冶. 高壓輸電線路鋼管桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2016， 13（15）：2.

[2]辛小亮， 劉亞鋒. 淺談高壓輸電線路鋼管桿的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]. 科技資訊， 2011（24）：1.

[3]金濤， 王沖， 底尚尚. 220kV雙回輸電線路鋼管桿設(shè)計(jì)檔距及安全系數(shù)取值分析[J]. 河北電力技術(shù)， 2014， 33（1）：3.

[4]謝楓. 淺談城區(qū)鋼管桿設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題[J]. 大科技， 2013， 000（034）：131-131，132.