输电铁塔应用

　　我国每年要新建110kV级以上的输电线路约17000公里，每年建设输电铁塔要耗用钢材约45万吨。随着我国电力业的快速发展，大容量、长距离、高电压的输电线路越来越多，杆塔的荷载越来越大。

　　同时由于我国土地资源紧缺以及环保要求提高，使得线路走廊、拆迁问题日趋严重，为缩小线路走廊、减少拆迁量和占地和基础土方开挖，多回路同塔并架和大坡度的铁塔将越来越多地被采用。随着杆塔规模同大型化发展，组成铁塔型材的规格也越来越大，使得目前常用的低强度热轧角钢已难以满足使用要求，寻求新形式、新品种的型钢材料已成为必然。

　　随着我国钢铁工业的发展和科学技术水平的不断提高，我国高强度级别钢材和其他形式的型钢产品越来越多地涌现。冷弯薄壁型钢以其重量轻、强度高、材料利用率高以及施工方便等优点，已被建筑、交通、市政、工业和民用用品等行业广泛使用。本文对输电铁塔中使用高强冷弯薄壁型钢的可行性进行了一些探讨，希望以此来推动冷弯薄壁型钢产品在电力行业的使用。

输电线路铁塔的发展现状

　　我国输电线路铁塔目前用材主要以热轧角钢型材为主，辅以少量钢管，钢材的品种以Q235和Q345两种为主，铁塔采用热镀锌防腐，使用年限约为50年。随着钢铁工业的不断发展，铁塔使用的钢材在材质和类型上也有了一定的改进。具体表现为：

　　高强度钢材的使用。我国输电铁塔结构所用钢材，与园外先进国家相比，品种单一、强度值偏低、可选择余地小。当杆塔荷载较大时，只能采用组合截面来弥补材料强度低的不足，增大了设计、加工的工作量和投资。美国《输电铁塔设计导则》中共推荐了10种材料标准供设计者选用，其高强钢材的屈服强度达到448MPa。俄罗斯的《钢结构设计规范》中所列钢材的强度等级已达到578Mpa。近年来，随着我国冶金工业的不断发展，高强度钢材的生产已经不再是难事，我国的高强度结构用钢的质量提高较快且日渐稳定，供货渠道日趋通畅，为输电线路杆塔中采用高强度钢材提供了可能。在75OkV输电线路的前期科研项目中，国家电力公司电力建设研究所已经对高强钢使用将要遇到的节点连接构造、构件设计参数取值、配套螺栓以及经济效益情况进行了研究:认为目前从技术和使用上，高强钢已完全具备了在铁塔中使用的条件，并且高强钢的使用可降低铁塔重量10%-20%。但目前高强钢大量使用的障碍是型钢材料的供应。铁塔需要的型钢品种多，各规格成批的需求量不大，同时高强型钢成形难、轧模成本高、轧辊调整困难，使钢厂生产高强型钢的积极性不高，供货难以保证。

　　钢管塔的使用。上世纪80年代，国际上许多国家在开发特高压输电线路时，开始将钢管型材应用到了铁塔结构中，出现了以钢管为塔体主材的钢管塔。在日本，10OOkV的超高压线路及高塔中几乎全部使用了钢管塔，他们对于钢管杆的设计技术研究非常透彻。

　　借鉴国外经验，国内在5OOkV双回路铁塔和同塔四回铁塔中也已使用钢管型材，体现出了其良好性能和效益。其优点表现在:一是可以减小塔身风压(构件体形系数，圆管比角钢几乎小一倍);二是在截面面积相等的情况下，圆管的回转半径比角钢大20%左右;三是提高了结构承载能力，一般来讲，钢管塔比角钢塔用量降低10%-20%;同时还可减少杆件数量，缩短建塔周期，易于结构多样化。但钢管的使用也存在钢管型材规格品种有限、外面质量不好、价格高等缺点，同时钢管间连接的节点构造复杂，加工生产效率低。

　　冷弯薄壁型钢的使用。冷弯薄壁型钢的使用在国外已有几十年的历史。据了解，在输电铁塔中已应用冷弯薄壁型钢的国家有意大利、美国、加拿大、英国、原苏联、墨西哥等。据国外资料统计，采用冷弯薄壁型钢比传统热轧角钢可节省钢材10%-18%。美国《输电铁塔设计导则》中有针对等肢卷边角钢和除角钢外其他型钢的承载力计算的描述，这说明美国土木工程师协会早已注意到冷弯型钢的构件在铁塔上的应用。但在国内，冷弯薄壁型钢在输电铁塔中的使用仍是空白。随着杆塔结构的大型化发展，组成铁塔的型材规格也越来越大，使得目前常用的低强度热轧型钢已难以满足使用要求，且热轧型钢规格有限，货源不充足。虽然通过采用组合截面和节点特殊处理可部分弥补型材的不足，但使得设计、加工的工作量和投资增大了许多，也使荷载传递方式复杂化，增加了不安全隐患。因此，在我国探求一种适合输电铁塔的新型钢形式已显得十分必要。