500 kV双回路复合横担直线塔设计方案研究

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3.1 塔重分析

杆塔工程占工程本体造价比重较高[12]。塔重是杆塔工程中一项至关重要的工程指标,快速估算出复合横担塔的塔重对把控工程投资具有重要意义。

为仔细探究复合横担塔各方案的塔重差异,现对各方案进行测算,并按照上文杆塔部件的类型分别列出各方案中各杆塔部件的塔重指标。杆塔部件重量及占总塔重比例如表2所示。

表 2  杆塔部件重量及占总塔重比例

Table 2.  Weight of tower components and proportion in total tower weight

杆塔部件设计方案估算塔重/t塔重占比/% 地线支架常规塔1.873.0复合横担塔-方案12.655.5复合横担塔-方案22.654.9复合横担塔-方案32.654.3导线横担常规塔7.8412.4复合横担塔-方案10.000.0复合横担塔-方案20.000.0复合横担塔-方案30.000.0变坡以上塔身常规塔14.6623.2复合横担塔-方案112.7026.5复合横担塔-方案212.7023.5复合横担塔-方案318.9330.4变坡以下塔身常规塔29.4846.7复合横担塔-方案124.6451.4复合横担塔-方案229.4854.5复合横担塔-方案330.8649.6塔腿常规塔9.2814.7复合横担塔-方案17.9316.6复合横担塔-方案29.2817.1复合横担塔-方案39.7715.7总塔重常规塔63.13100.0复合横担塔-方案147.92100.0复合横担塔-方案254.11100.0复合横担塔-方案362.21100.0

针对方案1,其对比常规塔可节约近15.20 t塔材,约占常规塔重的24%。各部件重量的变化情况如下:地线支架增加约0.78 t,导线横担减少约7.84 t,变坡以上塔身减少约1.96 t,变坡以下塔身减少约4.84 t,塔腿减少约1.34 t。由于复合横担塔构造特殊,其地线支架除了架设地线外,还需承担临时起吊导线,悬挂导线的荷载,故地线支架重量有所增加。复合横担塔本身并无角钢横担,对比常规铁塔可节约全部横担的重量。虽因复合横担构造需要,变坡以上塔身宽度有所增加,但由于层间距缩短,变坡以上塔身的重量总体略有减少。上部结构变化所引起的荷载减少均体现在变坡以下塔身和塔腿的重量中,而变坡以下塔身占总塔重的比例较大,故减少重量也较多。

针对方案2,其对比常规塔可节约近9.02 t塔材,约占常规塔重的14%。该方案地线支架,导线横担及变坡以上塔身均与方案1一致,变坡以下塔身和塔腿套用常规塔的设计。依据方案2测算结果,若地线支架,导线横担及变坡以上塔身按复合横担塔设计,可节约近14%的塔材。

针对方案3,其对比常规塔可节约近0.91 t塔材,约占常规塔重的1%。各部件重量的变化情况如下:地线支架、导线横担与方案1一致;变坡以上塔身增加约4.26 t,变坡以下塔身增加约1.39 t,塔腿增加约0.50 t。因复合横担的构造需要,变坡以上塔身宽度有所增加,而方案3需同时满足常规横担的使用需求,层间距并无缩短,故变坡以上塔身的重量略有增加,相应的变坡以下塔身和塔腿的重量也略有增加。

通过对复合横担塔三个方案的测算,可得出复合横担塔与常规塔相应部件重量的差异,经组合可得出各设计方案与常规塔重量之间的关系,可为今后复合横担塔的塔重估算提供参考,有利于快速估算杆塔工程量,加强对工程投资的把控。

3.2 基础混凝土量分析

根据以往工程经验,基础工程占工程本体造价的约20%~30%,其中最具代表性的指标则是基础混凝土量[13]。

本文以硬塑土地质条件下,露高为2.5 m的人工挖孔基础为测算对象,对常规塔及复合横担塔各方案的基础工程量进行测算,以探究其基础混凝土量之间的差异。杆塔基础工程量对比如表3所示。

表 3  杆塔基础工程量对比

Table 3.  Comparison of tower foundation quantities

项目基础混凝土量/m³比常规塔 常规塔63.601.00复合横担塔-方案159.520.94复合横担塔-方案263.601.00复合横担塔-方案366.681.05

针对方案1,由于全塔均按复合横担塔进行设计,其基础力有一定幅度的减少,基础混凝土量比常规塔减少约4.08 m³每基,约占常规塔混凝土的6%。

针对方案2,其基础工程量与常规塔一致。

针对方案3,该方案兼顾复合横担与常规横担的布置,其基础力有一定程度的增加,基础混凝土量比常规塔增加约3.08 m³每基,约占常规塔混凝土的5%。

采用不同的复合横担塔设计方案其基础工程量有一定差异。全塔按照复合横担方案进行设计可以减少基础力,从而减少部分基础工程量。但基础工程量受地形及地质情况影响较大,故上表的基础混凝土量及比例关系仅可用作参考。

3.3 金具绝缘子工程量分析

金具,绝缘子也是线路工程的重要组成部分,对线路的工程造价有着一定程度的影响。对比常规塔,复合横担塔无需采用玻璃绝缘子,但其挂线金具有相应的调整。金具绝缘子工程量对比如表4所示。

表 4  金具绝缘子工程量对比

Table 4.  Comparison of quantities of fittings and insulators

项目挂线金具/ t玻璃绝缘子/片 常规塔0.48250复合横担塔-方案10.670复合横担塔-方案20.670复合横担塔-方案30.670

由表3可知,复合横担塔可节约近250片玻璃绝缘子,同时其挂线金具重量较常规塔增加约0.19 t。



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