送電線路耐張塔基礎(chǔ)傾斜面的計算

虞鳳歧，金 濤，郭青梅，張玉明,虞東旭

(1.河北省電力勘測設(shè)計研究院，石家莊 050031;2.華北電力大學(xué)，河北 保定 071000)

在送電線路中，耐張塔承受導(dǎo)、地線張力，在合力作用下會產(chǎn)生一定的撓曲，即向內(nèi)角側(cè)或線路側(cè)方向傾斜。為保證耐張塔在運行過程中不產(chǎn)生傾斜，施工及驗收規(guī)范規(guī)定“自立式轉(zhuǎn)角塔及終端塔應(yīng)組立在傾斜平面的基礎(chǔ)上，向受力反方向預(yù)傾斜，預(yù)傾斜值應(yīng)視塔的剛度及受力大小由設(shè)計確定。架線撓曲后，塔頂端仍不應(yīng)超過鉛垂線而偏向受力側(cè)”。為達到規(guī)范要求，就要在基礎(chǔ)施工過程中考慮基礎(chǔ)預(yù)偏的問題。

1 耐張塔受力情況

假定導(dǎo)、地線與橫擔(dān)軸線夾角為α，前側(cè)受力為T1，后側(cè)受力為T2，如圖1所示，并且T2>T1則：

橫擔(dān)方向分力(X軸)TX=3T1cosα+3T2cosα

垂直橫擔(dān)方向分力(Y軸) TY=3T1sinα-3T2sinα

合力方向角:β=tg-1(TY/TX)

合力方向的力(T)使耐張塔產(chǎn)生撓度 ，TX使耐張塔向內(nèi)角傾斜，TY使耐張塔向張力大的方向傾斜。耐張塔在長期運行情況下存在各種工況的張力，如：正常大風(fēng)工況、覆冰工況、低溫工況等情況。根據(jù)耐張塔受力計算分析，往往是正常大風(fēng)工況下耐張塔產(chǎn)生的撓曲值最大，這樣只要根據(jù)正常大風(fēng)工況的合力，計算出預(yù)偏值，完全能滿足工程的需要。

圖1 耐張塔受力示意

2 耐張塔基礎(chǔ)的預(yù)偏值

耐張塔基礎(chǔ)預(yù)偏值計算如下：

h=Bf/H或h=Bη‰

式中：f為設(shè)計提出的塔身頂面中心點水平偏移值，mm；H為耐張塔全高，mm；B為耐張塔基礎(chǔ)根開；η‰為設(shè)計提出的基礎(chǔ)頂部預(yù)偏值的千分數(shù)；h為耐張塔基礎(chǔ)頂部預(yù)偏值，mm。

耐張塔基礎(chǔ)施工時要求耐張塔有一個與撓度方向相反、大小相似的預(yù)偏，所以基礎(chǔ)需在2個方向同時考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)偏，如圖2所示。根據(jù)耐張塔預(yù)偏方向及預(yù)偏值h，力TX在C腿、D腿產(chǎn)生的預(yù)偏值為h×cosβ, 力TY在C腿、B腿產(chǎn)生的預(yù)偏值為h× sinβ。為了計算及施工方便，以A腿中心為坐標原點，預(yù)偏后A、B、C、D腿中心點坐標為A腿坐標(0，0，0)；B腿坐標(0，B，h×sinβ)；C腿坐標(B，B，h×sinβ+h×cosβ)；D腿坐標(B，0，h*cosβ)。

圖2 耐張塔基礎(chǔ)主柱示意

3 計算實例

3.1 等長腿耐張塔基礎(chǔ)傾斜面

3.1.1 等長腿耐張塔基礎(chǔ)傾斜面確定

耐張塔基礎(chǔ)預(yù)偏后，基面還須以4個塔腳的基面處于同一個平面上為原則，使耐張塔組立后塔腳底板與基面之間不產(chǎn)生間隙。

根據(jù)空間幾何，要保證4個塔腳的基面處于同一個平面，必需滿足任意3點構(gòu)成平面方程公式(以B、C、D三腿坐標計算)。

化簡后得平面方程：X×h×cosβ+Y×h×

sinβ-bZ=0。

基面施工中控制傾斜面可通過確定幾個點的標高值來實現(xiàn)，利用基礎(chǔ)傾斜平面方程又可方便地求得基面上各點的標高數(shù)值。計算控制點一般選擇基面的4個角的標高值，可先列出其X、Y坐標值，然后用下列方程式計算:

即Z=( X×h×cosβ+Y×h×sinβ)/b。

3.1.2 等長腿耐張塔基礎(chǔ)傾斜面計算

根據(jù)某工程終端塔的實際設(shè)計條件算得基礎(chǔ)根開b為14 000，柱尺寸為1 200，合力角β為60°，預(yù)偏值h為100。各腿的角點坐標結(jié)果見表1。

表1 各腿的角點坐標結(jié)果 mm

續(xù)表

3.2 全方位長短腿的耐張塔基礎(chǔ)傾斜面

3.2.1 全方位長短腿耐張塔基礎(chǔ)傾斜面確定

全方位長短腿的耐張塔，基礎(chǔ)預(yù)偏的計算要復(fù)雜一些，首先應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)根開尺寸及合力反方向確定計算基準點，見圖3中的A點。當(dāng)確定整個基礎(chǔ)傾斜面時，4個腿依據(jù)其與基準點相對位置及高差的不同產(chǎn)生不同的垂直量。即根據(jù)4個腿的X、Y計算出的Z值加上相對最低點的高差ΔH，即Z=(X×h×cosβ+Y×h×sinβ)/b+ΔH見圖3。

圖3 全方位長短腿基礎(chǔ)主柱示意

3.2.2 全方位長短腿的耐張塔基礎(chǔ)傾斜面計算

根據(jù)山區(qū)某工程轉(zhuǎn)角塔的實際設(shè)計條件算得基礎(chǔ)根開b為15 000，柱尺寸為1 200，合力角β為0°，預(yù)偏值h為100，ΔH為1 200。各腿的角點坐標結(jié)果見表2。

表2 各腿的角點坐標結(jié)果

mm

3.3 傾斜面驗算

以等長腿結(jié)果為例，根據(jù)空間幾何得知， A腿四角點傾斜面在一平面的條件為：

故此4個角點在同一個傾斜面上。

4 結(jié)束語

通過對基礎(chǔ)傾斜面的計算分析，送電線路耐張塔基礎(chǔ)的預(yù)偏應(yīng)根據(jù)耐張塔在工程中的實際使用情況，充分考慮耐張塔受力大小、轉(zhuǎn)角度數(shù)、基礎(chǔ)根開、基礎(chǔ)的高低位置等條件，確定合理的預(yù)偏方向及基礎(chǔ)的預(yù)偏傾斜面，以滿足耐張塔最佳受力狀態(tài)，達到規(guī)范預(yù)偏要求。