[發明專利]一種自立式輸電塔塔身拉線加固方法

有效

• 申請號: 202110396481.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113266192B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 曹枚根;朱云祥;王瑜;屠鋒;張軍徽;張若愚;鄭翀;池超凡
• 申請（專利權）人: 北方工業大學;國網浙江省電力有限公司溫州供電公司;北京璟能電力科技有限公司
• 主分類號: E04H12/00
• 分類號: E04H12/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;黃培智

本發明公開了一種自立式輸電塔塔身加固方法，包括：將輸電塔的塔身分成若干節間段，在節間段的塔身面設置交叉拉線。本發明結合自立式輸電塔在強風等動荷載作用下的變形特點，在輸電塔四個平面上，按照桿塔節間高度及加固需要，有選擇地設置交叉拉線，并在交叉拉線的交叉點設置滾輪約束節點，利用拉線有效控制鐵塔不同層間的變形，提高輸電塔結構的塔身局部和整體剛度，發揮滾輪的滾動約束阻尼和摩擦阻尼作用，迅速衰減振動能量。本發明不需要拆卸、更換鐵塔結構現有的桿件，避免在塔上開孔等措施削弱現有結構的節點和桿件強度，同時具有更好地分配鐵塔內力，增加局部強度、剛度，提升在強風等動力荷載作用下的阻尼特性。

技術領域

本發明涉及高聳結構抗風加固技術領域，具體涉及一種自立式輸電塔塔身拉線加固方法。

背景技術

我國地域廣闊，各地的能源資源稟賦及發展程度差異較大，架空輸電線路是我國電力能源大規模輸送的主要方式，35-1000kV不同電壓等級的輸電線路遍布城鄉各地，隨處可見。輸電線路桿塔作為承載輸電線路導地線及自身重量的主要結構，主要采用混凝土電桿、拉線塔和自立式角鋼塔、鋼管塔等結構型式。其中自立式角鋼塔具有安裝、運輸方便等顯著優勢，在輸電線路桿塔結構中的應用最為廣泛。

近年來，隨著輸電線路輸送容量及電壓等級的不斷提高，冰災、臺風、暴風等自然災害頻繁發生，桿塔的荷載與重量不斷增大，為確保輸電線路的運行安全，輸電線路設計規范進行了多次修訂。目前，為提高輸電鐵塔承載能力，逐漸采用了高強度鋼材的角鋼塔和鋼管塔，主要體現在三個方向：一是提高材料強度級別和質量級別，如推廣應用Q420、Q460高強度等級的鋼材等；二是優化和改進桿塔結構設計，如推廣應用鋼管塔；三是提高材料規格，如在角鋼塔中使用大規格角鋼。這些方案主要針對新建輸電線路，雖然可以顯著提升輸電塔的承載能力，但同時也大大增加了鐵塔的自身重量，導致輸電線路的建設成本攀升，造成巨大的資源占用。

眾所周知，臺風、強臺風是對人類影響最為嚴重的自然災害之一。輸電塔做為一種承載大檔距導、地線耦合的連續塔線結構，與電視塔、通信塔、煙囪等結構相比較其承載狀況更為復雜，是一類對風荷載異常敏感的生命線工程設施，尤其是臺風、強臺風作用下，輸電線路、配電線路極易出現倒塔、掉(斷)線、風偏跳閘等嚴重災害。比如，2004年，強臺風“云娜”重創浙江臺州、溫州電網，造成大面積停電，在臺風影響期間，220kV、110kV及35kV變電站全站失電分別有9座、45座和137座，其中一個重要原因就是有5條220kV輸電線路倒塔13基，7條110kV輸電線路倒桿8處；2006年，超強臺風“桑美”嚴重破壞了溫州南部電網，其中220kV線路倒塔3基、110kV線路共倒塔(桿)98基、35kV線路倒、斜桿106基，35kV及以上線路損壞260km。2020年8月4日，“黑格比”以近巔峰強度在浙江省樂清市沿海登陸，臺風“黑格比”登陸前正面襲擊洞頭所轄本島和各海島，雖然“黑格比”的登陸海島時的瞬時極大風速僅為38.6m/s，10分鐘平均最大風速才23m/s，但臺風依然重創洞頭海島電網嚴重損失。洞頭供電公司35kV共6條故障停電6條，其中大洞3572線、象門垟3631線4基鐵塔倒塔。為提升輸電線路對臺風的抗擊能力，臺風到來之前運行單位對輸電線路進行了全線隱患消缺，補充了缺失螺栓及加固松動螺栓，但在臺風作用下仍然出現了倒塔。

針對臺風、強臺風作用下輸電線路桿塔倒塔及損毀的原因，普遍認為是因為臺風的風速遠遠超過了設計值，抗風加固的設計原則是提高設計風速，提高設計風速固然可以提高鐵塔的抗風能力，同樣會帶來輸電線路建設成本的顯著增加。實際上，輸電塔在臺風作用下的倒塔、損毀原因除了設計風速取值較小的原因之外，還有桿塔所在位置的微地形、微氣象，臺風荷載特性(紊流特性、陣風效應等)，輸電線路塔線體系(塔線耦合效應、不等高差及前后檔距不平衡作用)及桿塔桿件損傷、螺栓松動、桿塔設計等多個方面的可能因素。尤其是對于已建、在運行的輸電線路，由于限于建設期間經濟水平及設計時采用的規范要求偏低，隨著線路擴容、改造及應對災害等方面的需求，除了原線路異地重建或拆舊建新，最經濟、最快速的方法就是進行桿塔原塔的加固改造。