我國每年要新建110kV級以上的輸電線(xiàn)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(zhù)我國電力業(yè)的快速打開(kāi)，大容量、長(cháng)距離、高電壓的輸電線(xiàn)路越來(lái)越多，桿塔的荷載越來(lái)越大。

一同由于我國土地資源緊缺以及環(huán)保要求前進(jìn)，使得線(xiàn)路走廊、拆遷問(wèn)題日趨嚴重，為縮小線(xiàn)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(zhù)桿塔規劃同大型化打開(kāi)，組成鐵塔型材的規范也越來(lái)越大，使得現在常用的低強度熱軋角鋼已難以滿(mǎn)意運用要求，尋求新方法、新品種的型鋼材料已成為必定。

跟著(zhù)我國鋼鐵工業(yè)的打開(kāi)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷前進(jìn)，我國高強度級別鋼材和其他方法的型鋼產(chǎn)品越來(lái)越多地出現。冷彎薄壁型鋼以其重量輕、強度高、材料利用率高以及施工便當等利益，已被建筑、交通、市政、工業(yè)和民用用品等職業(yè)廣泛運用。本文對輸電鐵塔中運用高強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)的運用。

輸電線(xiàn)路鐵塔的打開(kāi)現狀

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

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

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

學(xué)習國外經(jīng)驗，國內涵5OOkV雙回路鐵塔和同塔四回鐵塔中也已運用鋼管型材，體現出了其出色功用和效益。其利益表現在:一是可以減小塔身風(fēng)壓(構件體形系數，圓管比角鋼幾乎小一倍);二是在截面面積持平的情況下，圓管的回轉半徑比角鋼大20%左右;三是前進(jìn)了結構承載才干，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量，縮短建塔周期，易于結構多樣化。但鋼管的運用也存在鋼管型材規范品種有限、外面質(zhì)量不好、價(jià)格優(yōu)良缺陷，一同鋼管間聯(lián)接的節點(diǎn)結構雜亂，加工出產(chǎn)功率低。

冷彎薄壁型鋼的運用。冷彎薄壁型鋼的運用在國外已有幾十年的前史。據了解，在輸電鐵塔中已運用冷彎薄壁型鋼的有意大利、美國、加拿大、英國、原蘇聯(lián)、墨西哥等。據國外材料計算，選用冷彎薄壁型鋼比傳統熱軋角鋼可節省鋼材10%-18%。美國《輸電鐵塔規劃導則》中有針對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)明美國土木工程師協(xié)會(huì )早已注意到冷彎型鋼的構件在鐵塔上的運用。但在國內，冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中的運用仍是空白。跟著(zhù)桿塔結構的大型化打開(kāi)，組成鐵塔的型材規范也越來(lái)越大，使得現在常用的低強度熱軋型鋼已難以滿(mǎn)意運用要求，且熱軋型鋼規范有限，貨源不充足。雖然通過(guò)選用組合截面和節點(diǎn)特別處理可部分補償型材的缺少，但使得規劃、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。因而，在我國根究一種適合輸電鐵塔的新式鋼方法已顯得非常必要。

高強冷彎型鋼的優(yōu)勢

近年來(lái)，跟著(zhù)我國鋼結構運用技術(shù)的打開(kāi)，冷彎薄壁型鋼等經(jīng)濟型材打開(kāi)很快，與傳統軋制型材比較，冷彎薄壁型鋼具有斷面材料散布合理、回轉半徑大、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前進(jìn)承載力和節省鋼材的目的。

經(jīng)濟的截面特性。鐵塔中腹桿的作業(yè)情況大多是大長(cháng)細比的壓桿失穩，選用角鋼等型材，截面特性無(wú)顯著(zhù)優(yōu)勢，且可選擇的規范有限。冷彎型鋼可依據構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)濟合理。

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

可變的產(chǎn)品定尺。一座10噸重的鐵塔一般由近2000根構件組成，鐵塔各構件的犬牙交錯。其時(shí)熱軋型鋼都是定尺產(chǎn)品，因而運用熱軋型鋼進(jìn)行塔材下料時(shí)，經(jīng)常出現材料余頭，這種由于材料定尺構成的材料損耗多達5%。而冷彎鋼產(chǎn)品可按用戶(hù)需求供應各種標準的型鋼，成材率高(達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劃成方形或矩形以及塔身變坡引起聯(lián)接構件不共面的弊端，它為規劃者規劃新式、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，可規劃出更合理的鐵塔腹桿安頓，這為規劃各種新式鐵塔體系，進(jìn)一步減輕鐵塔重量、節省材料、減少構件數開(kāi)創(chuàng )了新途徑。

高強度的型材。關(guān)于鐵塔選用的高強度材料型鋼，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困難等缺陷。

防腐問(wèn)題。由于輸電線(xiàn)路長(cháng)時(shí)間在野外運行，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在，一些優(yōu)進(jìn)的防腐技術(shù)和工藝在不斷地出現，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了出色的處理措施。

高強耐候鋼的出產(chǎn)工藝現已日趨老練，已廣泛用于鐵路體系。在輸電鐵塔上選用高強耐候冷彎型鋼材料，與制造鐵塔的傳統出產(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)濟效益和社會(huì )效益明顯，經(jīng)粗步測算，每噸本錢(qián)可下降20%左右。

在上世紀80年代晚期，有關(guān)科研單位開(kāi)端著(zhù)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，加上早期的鐵塔規劃都較小，已有的熱軋型鋼完全可滿(mǎn)意運用要求，項目未能立項。近年來(lái)。跟著(zhù)我國鋼結構運用技術(shù)的打開(kāi)，冷彎薄壁型鋼等經(jīng)濟型材打開(kāi)很快，這些經(jīng)濟型材用量在逐年增加，加工本錢(qián)在下降，加上其自身截面的優(yōu)良功用，經(jīng)濟效益更為明顯。這為冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔上的運用供應了或許性。

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

在輸電鐵塔中選用冷彎薄壁型鋼應加強研討

跟著(zhù)冷彎薄壁型鋼在工業(yè)、民用建筑結構上的用處增加。規劃理論日趨完善?，F在，我國施行的是規范《冷彎薄壁型鋼結構技術(shù)規范》、上海市公布的《輕鋼結構規劃規范》和我國工程制作規范化協(xié)會(huì )公布的《門(mén)式鋼架輕型房屋鋼結構技術(shù)規程》，都為冷彎薄壁型鋼的運用供應了規劃依據。

現在，我國冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔沒(méi)有運用，更沒(méi)有相關(guān)的規劃技術(shù)規則。鐵塔結構的核算模型是空間桁架結構，構件的規劃是按拉桿和壓桿安穩核算，構件的邊界條件情況對構件承載才干產(chǎn)生很大影響，一同線(xiàn)路施工現場(chǎng)抉擇鐵塔拼裝不能運用大型機械，應選用易于現場(chǎng)施工的聯(lián)接方法。輸電鐵塔受力和結構結構的特別性抉擇了不可照搬輕鋼結構的規劃方法，要想使冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中廣泛運用，還需求在以下幾方面進(jìn)行一些理論分析和實(shí)驗研討作業(yè):

⒈承認輸電鐵塔上冷彎薄壁型鋼構件承載力的核算方法和參數取值，包含在特定邊界束縛條件下受壓構件安穩曲線(xiàn)的選取和運用、偏心構件承載力的核算方法、構件聯(lián)接處強度和安穩的核算方法、風(fēng)荷載在構件產(chǎn)生的荷載和振動(dòng)呼應的核算取值。2.冷彎薄壁型鋼塔形體系機構件斷面優(yōu)化分析。3.承認合理的聯(lián)接結構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.高強耐候冷彎型鋼的力學(xué)功用和耐腐蝕目標。