500_kV江苏江阴长江大跨越工程.docVIP

500 kV江苏江阴长江大跨越工程，是华东电网建设的重点工程，是把长江北面的巨大电能送往上海和苏南地区的重要通道。跨越工程总长3 403 m，单跨长度2 303 m，按同塔双回路设计，每一回路极限输送容量为2 000 MVA。整个工程共建造2座高为346.5 m的跨越塔和4座高为55 m的锚塔，导线、地线型号分别为4×AACSR－500和AC－360，通信光缆为OPGW－350。跨越塔总高度比著名的法国埃菲尔塔高20多m，是目前世界上最高的输电线路跨越铁塔。　　江阴大跨越工程位于江阴长江大桥上游22 km处，毗邻利港电厂。长江两岸建有百年一遇的防洪大堤，堤顶高程为6.6 m，设计通航水位为4.99 m。大堤内地势平坦，塔位处平均高程为2.2 m，地质构造稳定，50年超越概率10%的地震烈度为Ⅵ度。跨越断面如图1所示。???? 　　根据大跨越工程50 km范围内气象台站40多年的气象资料，统计计算离地高10 m、10 min平均时距的50年一遇的最大风速为27.77m/s。考虑到大跨越工程的重要性和江面对风速的影响，最终选定的设计风速为32m/s。　　根据江阴和周边地区覆冰厚度、天气温度的数理统计，以及常州、无锡一带两次覆冰灾害的调查结果，本工程导地线的覆冰厚度取为10 mm，最高、最低和年平均温度分别取40 、-15℃ 和15 ℃。 　　江阴大跨越塔的设计荷载特别大，仅作用在铁塔头部的导地线风荷载就高达5 100 kN，加上铁塔自身和电梯井筒的风荷载，对铁塔基础顶面的总弯距达到6.5×106 kN·m，可见铁塔设计的难度很大。在可行性设计阶段，对角钢塔、钢管塔和钢筋混凝土塔3种方案进行了详细的技术论证：①钢管塔方案：为满足欧洲钢结构法规三，钢管的屈服应力不应超过355N/mm2，厚度不应大于25mm的规定，塔身主材的计算管径将达到2.8 m，需要添置大型的压机、吊车和热镀锌设备，才能满足塔材加工的要求；②钢筋混凝土塔方案：由于结构自重大，加上塔位地质条件差，因而基础工程量浩大，整个工程的施工周期较长；③角钢塔方案：由于结构体型系数大，所以整塔耗钢量较大，构件和螺栓数量较多，装配比较困难。在投资费用方面，角钢塔和钢筋混凝土塔的经济指标比较接近，钢管塔经济性相对较好，总体造价可节约5%  　　跨越塔全高为346.5 m，呼称高为302 m，塔基根开为68 m，塔顶宽为8 m，设有3个坡度段，其中高度为120 m，变坡处宽30 m。头部布置2层导线横担和1对羊角型地线支架，下横担总长为77 m，地线悬挂点之间距离为72 m。铁塔中央设有电梯井筒，井筒直径为1.7 m。地面建设一座2层辅助楼，用作备件库房和控制值班室。跨越塔外型和尺寸见图2。???? 　　跨越铁塔为空间桁架结构，主要受力材采用由角钢或焊接十字柱组成的格构式箱形构件。因导地线振动的影响较大，同时存在鞭稍效应，为避免结构产生疲劳的不利因素，标高为286m的塔头部位全部采用螺栓连接构件。塔身主材内力巨大，常规型钢完全不能满足强度和稳定的需求，经多种方案比较，0m间采用连接简单、受力特性好、挡风面积小的厚板焊接十字柱。焊接十字柱的最大厚度达65 mm，在国内外输电铁塔设计史上尚无先例，是一种全新的结构型式；塔身斜材和其他受力材均采用螺栓连接构件。主要构件的断面型式、尺寸、规格、材质见表1。???? 　　铁塔整体变形和构件内力计算应用从加拿大引进的TOWER程序，该程序按空间构架受力体系、用有限单元法编写而成；结构的动力特性采用北京大学的SAP84程序计算；构件应力和规格用华东电力设计院编写的MSF和BOX程序计算。　　由于铁塔立面划分成多个变坡段，风荷载的空间相关性对铁塔构件，特别是对塔身腹杆的影响很大，为此在结构内力分析中引入了埃菲尔效应的概念。埃菲尔效应是考虑曲线型铁塔，在塔高范围内风速不同情况下达到脉动峰值时可能出现的最不利的荷载组合，以保证铁塔腹杆在任何风载条件下都具有足够的强度和刚度。　　根据以上计算，跨越塔第一振型的周期为2.67 s，垂直线路（90°）风向时塔顶的最大水平变位为3.85 m，45°风向时塔腿主材最大压力为71 000 kN，最大拉力为53 000 kN。铁塔设计质量约为4 192 t。 　　标高286 m节点、120 m节点和塔脚与基础的连接是跨越塔设计中的3个关键节点。286 m节点位于塔身变坡处，上部为四拼角钢实腹构件，下部为800 mm×800 mm格构式箱形构件，上、下、左、右和对角方向众多构件交汇一处，构造非常复杂。通过对节点受力特性进行充分研究后，将连接上部构件的“十”字形大板与下部箱形构件的侧板焊成一体，设计成“田”字形结构。为增加抗剪刚度，在其上下平面