我國(guó)每年要新建110kV級(jí)以上的輸電線路約17000公里，每年制作輸電鐵塔要耗用鋼材約45萬(wàn)噸。跟著我國(guó)電力業(yè)的快速打開(kāi)，大容量、長(zhǎng)距離、高電壓的輸電線路越來(lái)越多，桿塔的荷載越來(lái)越大。

一同由于我國(guó)土地資源緊缺以及環(huán)保要求前進(jìn)，使得線路走廊、拆遷問(wèn)題日趨嚴(yán)重，為縮小線路走廊、減少拆遷量和占地和根底土方開(kāi)挖，多回路同塔并架和大斜度的鐵塔將越來(lái)越多地被選用。跟著桿塔規(guī)劃同大型化打開(kāi)，組成鐵塔型材的規(guī)范也越來(lái)越大，使得現(xiàn)在常用的低強(qiáng)度熱軋角鋼已難以滿意運(yùn)用要求，尋求新方法、新品種的型鋼材料已成為必定。

跟著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的打開(kāi)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷前進(jìn)，我國(guó)高強(qiáng)度級(jí)別鋼材和其他方法的型鋼產(chǎn)品越來(lái)越多地出現(xiàn)。冷彎薄壁型鋼以其重量輕、強(qiáng)度高、材料利用率高以及施工便當(dāng)?shù)壤?，已被建筑、交通、市政、工業(yè)和民用用品等職業(yè)廣泛運(yùn)用。本文對(duì)輸電鐵塔中運(yùn)用高強(qiáng)冷彎薄壁型鋼的可行性進(jìn)行了一些探討，期望以此來(lái)推進(jìn)冷彎薄壁型鋼產(chǎn)品在電力職業(yè)的運(yùn)用。

輸電線路鐵塔的打開(kāi)現(xiàn)狀

我國(guó)輸電線路鐵塔現(xiàn)在用材主要以熱軋角鋼型材為主，輔以少數(shù)鋼管，鋼材的品種以Q235和Q345兩種為主，鐵塔選用熱鍍鋅防腐，運(yùn)用年限約為50年。跟著鋼鐵工業(yè)的不斷打開(kāi)，鐵塔運(yùn)用的鋼材在原料和類型上也有了必定的改善。具體表現(xiàn)為:

高強(qiáng)度鋼材的運(yùn)用。我國(guó)輸電鐵塔結(jié)構(gòu)所用鋼材，與國(guó)外優(yōu)進(jìn)比較，品種單一、強(qiáng)度值偏低、可選擇地步小。當(dāng)桿塔荷載較大時(shí)，只能選用組合截面來(lái)補(bǔ)償材料強(qiáng)度低的缺少，增大了規(guī)劃、加工的作業(yè)量和出資。美國(guó)《輸電鐵塔規(guī)劃導(dǎo)則》中共推薦了10種材料規(guī)范供規(guī)劃者選用，其高強(qiáng)鋼材的屈從強(qiáng)度抵達(dá)448MPa。俄羅斯的《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)劃規(guī)范》中所列鋼材的強(qiáng)度等級(jí)已抵達(dá)578Mpa。近年來(lái)，跟著我國(guó)冶金工業(yè)的不斷打開(kāi)，高強(qiáng)度鋼材的出產(chǎn)現(xiàn)已不再是難事，我國(guó)的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用鋼的質(zhì)量前進(jìn)較快且日漸安穩(wěn)，供貨渠道日趨通暢，為輸電線路桿塔中選用高強(qiáng)度鋼材供應(yīng)了或許。在75OkV輸電線路的前期科研項(xiàng)目中，電力公司電力制作研討所現(xiàn)已對(duì)高強(qiáng)鋼運(yùn)用即將遇到的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接結(jié)構(gòu)、構(gòu)件規(guī)劃參數(shù)取值、配套螺栓以及經(jīng)濟(jì)效益情況進(jìn)行了研討:認(rèn)為現(xiàn)在從技術(shù)和運(yùn)用上，高強(qiáng)鋼已完全具有了在鐵塔中運(yùn)用的條件，并且高強(qiáng)鋼的運(yùn)用可下降鐵塔重量10%-20%。但現(xiàn)在高強(qiáng)鋼大量運(yùn)用的很大妨礙是型鋼材料的供應(yīng)。鐵塔需求的型鋼品種多，各規(guī)范成批的需求量不大，一同高強(qiáng)型鋼成形難、軋模本錢高、軋輥調(diào)整困難，使鋼廠出產(chǎn)高強(qiáng)型鋼的積極性不高，供貨難以確保。

鋼管塔的運(yùn)用。上世紀(jì)80年代，國(guó)際上許多在開(kāi)發(fā)特高壓輸電線路時(shí)，開(kāi)端將鋼管型材運(yùn)用到了鐵塔結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)了以鋼管為塔體主材的鋼管塔。在日本，10OOkV的超高壓線路及高塔中幾乎悉數(shù)運(yùn)用了鋼管塔，他們關(guān)于鋼管桿的規(guī)劃技術(shù)研討非常透徹。

學(xué)習(xí)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)涵5OOkV雙回路鐵塔和同塔四回鐵塔中也已運(yùn)用鋼管型材，體現(xiàn)出了其出色功用和效益。其利益表現(xiàn)在:一是可以減小塔身風(fēng)壓(構(gòu)件體形系數(shù)，圓管比角鋼幾乎小一倍);二是在截面面積持平的情況下，圓管的回轉(zhuǎn)半徑比角鋼大20%左右;三是前進(jìn)了結(jié)構(gòu)承載才干，一般來(lái)講，鋼管塔比角鋼塔用量下降10%-20%;一同還可減少桿件數(shù)量，縮短建塔周期，易于結(jié)構(gòu)多樣化。但鋼管的運(yùn)用也存在鋼管型材規(guī)范品種有限、外面質(zhì)量不好、價(jià)格優(yōu)良缺陷，一同鋼管間聯(lián)接的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)雜亂，加工出產(chǎn)功率低。

冷彎薄壁型鋼的運(yùn)用。冷彎薄壁型鋼的運(yùn)用在國(guó)外已有幾十年的前史。據(jù)了解，在輸電鐵塔中已運(yùn)用冷彎薄壁型鋼的有意大利、美國(guó)、加拿大、英國(guó)、原蘇聯(lián)、墨西哥等。據(jù)國(guó)外材料計(jì)算，選用冷彎薄壁型鋼比傳統(tǒng)熱軋角鋼可節(jié)省鋼材10%-18%。美國(guó)《輸電鐵塔規(guī)劃導(dǎo)則》中有針對(duì)等肢卷邊角鋼和除角鋼外其他型鋼的承載力核算的描繪，這說(shuō)明美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)早已注意到冷彎型鋼的構(gòu)件在鐵塔上的運(yùn)用。但在國(guó)內(nèi)，冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中的運(yùn)用仍是空白。跟著桿塔結(jié)構(gòu)的大型化打開(kāi)，組成鐵塔的型材規(guī)范也越來(lái)越大，使得現(xiàn)在常用的低強(qiáng)度熱軋型鋼已難以滿意運(yùn)用要求，且熱軋型鋼規(guī)范有限，貨源不充足。雖然通過(guò)選用組合截面和節(jié)點(diǎn)特別處理可部分補(bǔ)償型材的缺少，但使得規(guī)劃、加工的作業(yè)量和出資增大了許多，也使荷載傳遞方法雜亂化，增加了不安全危險(xiǎn)。因而，在我國(guó)根究一種適合輸電鐵塔的新式鋼方法已顯得非常必要。

高強(qiáng)冷彎型鋼的優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)，跟著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用技術(shù)的打開(kāi)，冷彎薄壁型鋼等經(jīng)濟(jì)型材打開(kāi)很快，與傳統(tǒng)軋制型材比較，冷彎薄壁型鋼具有斷面材料散布合理、回轉(zhuǎn)半徑大、抗彎和抗扭功用好等特征。它不是像熱軋型鋼以增加材料面積來(lái)前進(jìn)其承載力，而是通過(guò)改變型鋼斷面形狀抵達(dá)前進(jìn)承載力和節(jié)省鋼材的目的。

經(jīng)濟(jì)的截面特性。鐵塔中腹桿的作業(yè)情況大多是大長(zhǎng)細(xì)比的壓桿失穩(wěn)，選用角鋼等型材，截面特性無(wú)顯著優(yōu)勢(shì)，且可選擇的規(guī)范有限。冷彎型鋼可依據(jù)構(gòu)件受力特征選擇適合截面方法，充分發(fā)揮其截面界面特性，使其更經(jīng)濟(jì)合理。

隨意的產(chǎn)品規(guī)范。一座10噸重的常規(guī)鐵塔，要用到不同規(guī)范的角鋼多達(dá)25種，要確保一同收購(gòu)到規(guī)范品種如此很多、批量不大的型材難度可想而知。因而，鐵塔加工經(jīng)常出現(xiàn)塔材規(guī)范以大替小的代料，在鐵塔加工企業(yè)中因塔材代料構(gòu)成5%的糟蹋是很正常的，多的可達(dá)10%。而冷彎薄壁型鋼的出產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)略，一套冷軋機(jī)可出產(chǎn)多種規(guī)范的型鋼，出產(chǎn)的批量、規(guī)范不受束縛，這為鐵塔用材的供貨來(lái)歷供應(yīng)了有力的確保。

可變的產(chǎn)品定尺。一座10噸重的鐵塔一般由近2000根構(gòu)件組成，鐵塔各構(gòu)件的犬牙交錯(cuò)。其時(shí)熱軋型鋼都是定尺產(chǎn)品，因而運(yùn)用熱軋型鋼進(jìn)行塔材下料時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)材料余頭，這種由于材料定尺構(gòu)成的材料損耗多達(dá)5%。而冷彎鋼產(chǎn)品可按用戶需求供應(yīng)各種標(biāo)準(zhǔn)的型鋼，成材率高(達(dá)99%)，下腳余料少，可有用減少鐵塔加工中的材料損耗。

多樣的形狀。冷彎薄壁型鋼截面形狀的多樣性，可以避免選用90度角鋼只能將鐵塔規(guī)劃成方形或矩形以及塔身變坡引起聯(lián)接構(gòu)件不共面的弊端，它為規(guī)劃者規(guī)劃新式、合理鐵塔開(kāi)創(chuàng)了靈敏條件。如可樹(shù)立三立柱鐵塔，鐵塔腹桿體系也可進(jìn)行優(yōu)化，可規(guī)劃出更合理的鐵塔腹桿安頓，這為規(guī)劃各種新式鐵塔體系，進(jìn)一步減輕鐵塔重量、節(jié)省材料、減少構(gòu)件數(shù)開(kāi)創(chuàng)了新途徑。

高強(qiáng)度的型材。關(guān)于鐵塔選用的高強(qiáng)度材料型鋼，若選用冷彎型鋼產(chǎn)品，可有用避免熱軋型鋼供貨批量束縛和軋制工藝?yán)щy等缺陷。

防腐問(wèn)題。由于輸電線路長(zhǎng)時(shí)間在野外運(yùn)行，為確保鐵塔安全，輸電鐵塔一般選用熱鍍鋅防腐。冷彎薄壁型鋼由于截面形狀多變、型鋼壁薄不太適合熱鍍鋅?，F(xiàn)在，一些優(yōu)進(jìn)的防腐技術(shù)和工藝在不斷地出現(xiàn)，如選用耐候材料和新鍍層工藝，為冷彎薄璧型鋼的防腐供應(yīng)了出色的處理措施。

高強(qiáng)耐候鋼的出產(chǎn)工藝現(xiàn)已日趨老練，已廣泛用于鐵路體系。在輸電鐵塔上選用高強(qiáng)耐候冷彎型鋼材料，與制造鐵塔的傳統(tǒng)出產(chǎn)方法比較，雖原料的一次性出資略高，但由于去掉了防腐工序，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯，經(jīng)粗步測(cè)算，每噸本錢可下降20%左右。

在上世紀(jì)80年代晚期，有關(guān)科研單位開(kāi)端著手冷彎薄壁型鋼用于輸電鐵塔的可行性研討，但由于其時(shí)冷彎型鋼的價(jià)格較高和技術(shù)手法不行完善，加上早期的鐵塔規(guī)劃都較小，已有的熱軋型鋼完全可滿意運(yùn)用要求，項(xiàng)目未能立項(xiàng)。近年來(lái)。跟著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用技術(shù)的打開(kāi)，冷彎薄壁型鋼等經(jīng)濟(jì)型材打開(kāi)很快，這些經(jīng)濟(jì)型材用量在逐年增加，加工本錢在下降，加上其自身截面的優(yōu)良功用，經(jīng)濟(jì)效益更為明顯。這為冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔上的運(yùn)用供應(yīng)了或許性。

運(yùn)用冷彎薄壁型鋼可有用地節(jié)省資源和能源。在輸電鐵塔上推行運(yùn)用高強(qiáng)耐候冷彎型鋼，不僅可減少鐵塔耗鋼，還能下降加工本錢，避免環(huán)境污染。是一項(xiàng)有明顯經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保意義的作業(yè)，所以應(yīng)及時(shí)打開(kāi)高強(qiáng)冷彎型鋼，尤其是高強(qiáng)耐候冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔上的運(yùn)用研討。

在輸電鐵塔中選用冷彎薄壁型鋼應(yīng)加強(qiáng)研討

跟著冷彎薄壁型鋼在工業(yè)、民用建筑結(jié)構(gòu)上的用處增加。規(guī)劃理論日趨完善?，F(xiàn)在，我國(guó)施行的是規(guī)范《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》、上海市公布的《輕鋼結(jié)構(gòu)規(guī)劃規(guī)范》和我國(guó)工程制作規(guī)范化協(xié)會(huì)公布的《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，都為冷彎薄壁型鋼的運(yùn)用供應(yīng)了規(guī)劃依據(jù)。

現(xiàn)在，我國(guó)冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔沒(méi)有運(yùn)用，更沒(méi)有相關(guān)的規(guī)劃技術(shù)規(guī)則。鐵塔結(jié)構(gòu)的核算模型是空間桁架結(jié)構(gòu)，構(gòu)件的規(guī)劃是按拉桿和壓桿安穩(wěn)核算，構(gòu)件的邊界條件情況對(duì)構(gòu)件承載才干產(chǎn)生很大影響，一同線路施工現(xiàn)場(chǎng)抉擇鐵塔拼裝不能運(yùn)用大型機(jī)械，應(yīng)選用易于現(xiàn)場(chǎng)施工的聯(lián)接方法。輸電鐵塔受力和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的特別性抉擇了不可照搬輕鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)劃方法，要想使冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中廣泛運(yùn)用，還需求在以下幾方面進(jìn)行一些理論分析和實(shí)驗(yàn)研討作業(yè):

⒈承認(rèn)輸電鐵塔上冷彎薄壁型鋼構(gòu)件承載力的核算方法和參數(shù)取值，包含在特定邊界束縛條件下受壓構(gòu)件安穩(wěn)曲線的選取和運(yùn)用、偏心構(gòu)件承載力的核算方法、構(gòu)件聯(lián)接處強(qiáng)度和安穩(wěn)的核算方法、風(fēng)荷載在構(gòu)件產(chǎn)生的荷載和振動(dòng)呼應(yīng)的核算取值。2.冷彎薄壁型鋼塔形體系機(jī)構(gòu)件斷面優(yōu)化分析。3.承認(rèn)合理的聯(lián)接結(jié)構(gòu)方法和桿件支撐方法。4.較大厚度冷彎型鋼的成形工藝。5.冷彎型鋼的防腐問(wèn)題。6.高強(qiáng)耐候冷彎型鋼的力學(xué)功用和耐腐蝕目標(biāo)。