郭文星 周軍 韋波 葉敏

摘要： 為了驗(yàn)證新型500kV雙回內(nèi)窗目字型鐵塔結(jié)構(gòu)的可靠性，必須進(jìn)行鐵塔真型試驗(yàn)，制定真型試驗(yàn)方案。本文對(duì)500kV雙回內(nèi)窗目字型鐵塔真型試驗(yàn)方案制定過程進(jìn)行簡要敘述。

關(guān)鍵詞： 500kV雙回;內(nèi)窗目字型;鐵塔真型試驗(yàn)

前言：

在與高速公路、高速鐵路共用走廊地段建設(shè)高壓線的難度很大，為了解決這一工程難題，規(guī)劃設(shè)計(jì)了一種新型500kV雙回內(nèi)窗目字型鐵塔，鐵塔型式見圖1。雙回內(nèi)窗目字型鐵塔導(dǎo)線采取塔窗內(nèi)排列形式，每層橫擔(dān)水平布置兩相導(dǎo)線，分三層布置。主要受力構(gòu)件選用Q345/Q420鋼管，鋼管采用剛性法蘭/插板進(jìn)行連接。

一、500kV雙回內(nèi)窗目字型鐵塔真型試驗(yàn)的必要性

500kV雙回內(nèi)窗目字型鐵塔缺乏設(shè)計(jì)、加工制造經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)《DL/T5154-2012架空輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》1.0.6條：鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用新理論、新材料或新結(jié)構(gòu)型式，當(dāng)缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證。另外，該類新型鐵塔用于高速公路、高速鐵路共用走廊地段，鐵塔對(duì)鐵路和公路的倒塔距離一般無法滿足規(guī)范要求的“鐵塔全高+3.1m”。由于新塔型的可靠性直接關(guān)系到鐵路、公路、電網(wǎng)的運(yùn)行安全，鐵塔真型試驗(yàn)是驗(yàn)證鐵塔結(jié)構(gòu)可靠性的必要手段，所以進(jìn)行雙回內(nèi)窗目字型鐵塔真型試驗(yàn)十分有必要。

真型試驗(yàn)主要為達(dá)到以下幾個(gè)目的：

1）通過試驗(yàn)檢驗(yàn)塔型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果的安全可靠性;

2）通過試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)布置形式及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理是否合理，檢驗(yàn)實(shí)際受力情況下的傳力結(jié)果與理論設(shè)計(jì)是否一致;

3）通過試驗(yàn)檢驗(yàn)輸電塔在各工況荷載作用下的整體/局部的變形、位移情況與理論設(shè)計(jì)是否一致。

二、鐵塔真型試驗(yàn)一般過程及要求

鐵塔真型試驗(yàn)大致可分為試驗(yàn)規(guī)劃階段、試驗(yàn)準(zhǔn)備階段、試驗(yàn)加載測試以及試驗(yàn)資料整理分析與總結(jié)四個(gè)階段。

2.1 試驗(yàn)規(guī)劃階段

鐵塔真型試驗(yàn)是一項(xiàng)細(xì)致復(fù)雜的工作，任何疏忽大意都可能影響試驗(yàn)的正常進(jìn)行，甚至影響試驗(yàn)結(jié)果或?qū)е略囼?yàn)失敗或危機(jī)人身安全。因此，應(yīng)做好試驗(yàn)的具體規(guī)劃。

先要簽訂試驗(yàn)委托協(xié)議，明確試驗(yàn)的目的。委托方在試驗(yàn)鐵塔交付前的約定時(shí)間內(nèi)向試驗(yàn)站提供試驗(yàn)技術(shù)要求，主要包括：

1）試驗(yàn)的氣象條件。

2）試驗(yàn)鐵塔的組裝結(jié)構(gòu)圖。

3）試驗(yàn)鐵塔裝配或拆卸的要求、螺栓緊固程度的要求。

4）試驗(yàn)鐵塔的最大基礎(chǔ)作用力，基礎(chǔ)的水平誤差和試驗(yàn)鐵塔垂直誤差的要求。

5）插接式部件應(yīng)施加的額定力、插接長度及誤差的要求等。

6）試驗(yàn)各工況荷載掛點(diǎn)的準(zhǔn)確位置及各點(diǎn)施加的設(shè)計(jì)荷載。

7）應(yīng)變片的位置或方向、撓度測點(diǎn)位置等。

8）試驗(yàn)中拍攝試驗(yàn)鐵塔圖像資料的位置等內(nèi)容。

鐵塔試驗(yàn)站根據(jù)委托方提供的技術(shù)要求編制試驗(yàn)方案，主要包括：

1）試驗(yàn)日期和安排。

2）基礎(chǔ)鋼梁、加荷繩索的布置形式;附加裝置如試驗(yàn)底座或高低腿的圖紙等。

3）施加荷載的方法，如加載制度、荷載圖式、加載設(shè)備、最后級(jí)別荷載的持續(xù)時(shí)間等。

4）測量要求，包括觀測項(xiàng)目、測點(diǎn)布置、儀表的選擇與標(biāo)定、儀表的布置、應(yīng)變的布置等，并根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮蜏y量項(xiàng)目制定觀測記錄表格。

5）應(yīng)變片的位置和方向（如果需要），荷載、撓度、應(yīng)變等的測量誤差。

6）安全措施。

7）試驗(yàn)進(jìn)度與組織管理。

2.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備階段

試驗(yàn)準(zhǔn)備階段是將規(guī)劃階段確定的被試塔按要求在鐵塔廠進(jìn)行加工制作，并運(yùn)輸?shù)皆囼?yàn)站進(jìn)行安裝與就位，并將變測點(diǎn)、位移觀測點(diǎn)按試驗(yàn)方案布置妥當(dāng)，將標(biāo)定合格的測試儀表安裝就位，加荷繩和附加裝置布置完畢，并進(jìn)行相應(yīng)的連線、連機(jī)調(diào)試工作。

填制詳細(xì)的加載制度表格，準(zhǔn)備各種記錄表格。

2.3 試驗(yàn)加載階段

按試驗(yàn)規(guī)劃階段和試驗(yàn)準(zhǔn)備階段確定的加載制度進(jìn)行正式加載試驗(yàn)，填寫各種測量測試結(jié)果，保留圖像記錄。

桿塔真型試驗(yàn)的主要控制工況施加荷載的級(jí)別一般按設(shè)計(jì)荷載的

50%、75%、90%、95%和100%進(jìn)行加載。對(duì)需進(jìn)行超載破壞性試驗(yàn)的工況，其荷載達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的100%后，再按5%的級(jí)差加至破壞。

2.4 試驗(yàn)資料整理分析與總結(jié)

按試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，?duì)試驗(yàn)原始資料進(jìn)行歸類整理，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，編制試驗(yàn)測試報(bào)告。試驗(yàn)報(bào)告主要包括以下內(nèi)容：

1）試驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)站通過審查認(rèn)可和計(jì)量認(rèn)證的證書編號(hào)。

2）試驗(yàn)日期和試驗(yàn)地點(diǎn)，試驗(yàn)桿塔名稱、類型和簡要描述。

3）試驗(yàn)桿塔加工和/或組裝圖紙清單，試驗(yàn)桿塔修改記錄。

4）組裝方法和安裝測量方法，組裝期間遇到的所有異常和問題的記錄，委托方采取矯正措施的記錄。

5）試驗(yàn)條件的簡單描述，包括力傳感器的數(shù)量、位置、加載方式

撓度測點(diǎn)的數(shù)量、位置、測量方法等。

6）加荷繩布置圖，各試驗(yàn)工況、各加荷級(jí)別所有加荷點(diǎn)的加荷值。

7）相關(guān)測量設(shè)備的校準(zhǔn)記錄、撓度測量記錄、應(yīng)變測量記錄。

8）破壞情況下，破壞前施加于試驗(yàn)桿塔的最大荷載、破壞情況的描述。

9）試驗(yàn)前、試驗(yàn)中和試驗(yàn)后試驗(yàn)鐵塔的整體照片，如果試驗(yàn)鐵塔發(fā)生破壞，破壞處的特寫照片。

10）試驗(yàn)結(jié)論。

三、鐵塔真型試驗(yàn)原理及方法

3.1 鐵塔真型試驗(yàn)原理

根據(jù)荷載等效原理，通過液壓荷載加載裝置串聯(lián)拉力傳感器，按照試驗(yàn)分級(jí)要求，逐步將X、Y、Z三個(gè)方向的荷載施加在真型試驗(yàn)塔指定的荷載作用點(diǎn)上，模擬輸電塔在現(xiàn)實(shí)條件的受荷條件，從而達(dá)到檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果的目的。

3.2 雙回內(nèi)窗目字形鐵塔真型試驗(yàn)工況的確定

本次進(jìn)行真型試驗(yàn)的雙回內(nèi)窗目字形塔總共有96種組合工況，經(jīng)過計(jì)算分析，挑選其中10種主要控制工況組合作為真型試驗(yàn)工況，具體如下。

3.3 雙回內(nèi)窗目字形塔真型試驗(yàn)方法

分工況按相應(yīng)步驟進(jìn)行加荷：

1）第1、第3～第10工況分別按0%-50%-70%-90%-95%-100%-0%的步驟進(jìn)行加載;

2）第2工況按0%-50%-70%-90%-95%-100%-105%-110%-0%的步驟進(jìn)行加載。

每級(jí)加載完成須停留2分鐘后再觀測和記錄，觀測和記錄完成后方可進(jìn)行下一步驟。

觀測方法：在桿塔的45°角方向設(shè)置一臺(tái)全站儀，分別測得桿塔各監(jiān)測點(diǎn)位移值;采用應(yīng)變測量儀，監(jiān)測真型塔各應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力變化情況。

四、雙回內(nèi)窗目字形塔真型試驗(yàn)結(jié)果

雙回內(nèi)窗目字形塔順利通過鐵塔驗(yàn)證性試驗(yàn)。在進(jìn)行鐵塔破壞性試驗(yàn)時(shí)，上部塔窗與下部塔身的連接節(jié)點(diǎn)最先出現(xiàn)破壞，為了提高該類型鐵塔的可靠度，后續(xù)將對(duì)真型試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，制定相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）[M].中國電力出版社，2002.

[2] DL/T5154-2012 架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 [S]. 2012.

[3] GB50017-2017 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) [S]. 2017.

[4] 喻明志，龍小樂，鮑務(wù)均. 輸電桿塔結(jié)構(gòu)受力線性及非線性設(shè)計(jì)分析[J].山東電力技術(shù)，1998.

[5] 傅春蘅. 我國500kV輸電線路塔型設(shè)計(jì)的回顧與展望[J].電力建設(shè)，1994.

[6] 傅春蘅. 高壓輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾點(diǎn)分析[J].電力建設(shè)，2003.

1.深圳供電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 廣東深圳 518054;2.深圳供電局有限公司 廣東深圳 518054