发布时间 : 星期三 文章复合材料杆塔中的工程应用 - 图文更新完毕开始阅读1022062a90c69ec3d5bb75ca
项目由西北电力设计院承担，依托660kV接地极线路工程，通过材料试验、构件试验、结构真型试验以及疲劳老化试验等测试，研究了复合材料在格构式输电杆塔中的应用。
该试验塔采用环氧/E玻璃纤维型材料。通过材料基本性能及强度试验，其抗拉强度为849MPa、抗压强度为273MPa，考虑材料老化，其强度设计值取强度乘以0.5进行修正。杆塔采用格构式可有效提高杆塔的刚度及承载力，从而弥补复合材料低弹模的缺陷。另外，为便于现场连接，节点采用套管式刚节点；斜材采用拉索体系，从而充分利用复合材料抗拉性能优异的特点，如图5.1所示。通过对此种结构进行强度、稳定性试验，结合理论研究，设计方推荐构件强度校验按钢结构规范方法计算，稳定校验按0.7倍欧拉公式进行计算。
图5.1 格构式复合材料杆塔节点连接方式
图5.2 格构式复合材料杆塔真型试验
通过以上设计及优化，该格构式复合材料杆塔顺利通过了包括正常运行工况、事故断线工况在内的7个工况的测试。试验结果表明，复合材料塔传力合理，最大应力控制在65%，结构刚度满足设计要求。 6. 复合材料在输变电杆塔中应用展望
目前，复合材料在低电压等级输电线路中的应用研究已全面启动，部分试点工程已挂网运行。未来，应继续坚持围绕耐腐蚀、抗覆冰、绝缘性这三方面的优势，结合运行过程中暴露出的问题，开展复合材料杆塔的应用研究。通过技术改进，继续拓展其在耐腐蚀、抗覆冰等方面的优势，研制针对沿海盐雾、覆冰等不同气象、气候环境的产品，减少线路的运行维护费用，提高电网在全寿命周期下的运行效率和效益。同时，在经济发达、土地资源紧张的发达地区，依靠复合材料良好的绝缘性，缩减线路走廊。以35kV工程为例，其较同条件下钢管杆缩减走廊26%，角钢塔30%。由此可见，尽管复合材料杆塔单基成本高，但从缩减线路走廊、减少拆迁量的角度看，其社会、经济效益显著。
在充分发挥其优势的同时，我们也应清楚的认识到其在材料刚度以及节点构造上的劣势。未来，除了继续提高材料本身的性能外，还应加强节点构造方面的研究，丰富结构形式。伴随着复合材料在输电线路工程中应用的扩展，各生产厂家也必然向着标准化、规模化的方向去发展，丰富和完善构件的规格库；同时设计开发适合复合材料杆塔的杆塔附属设施，如爬梯，金具等，从而进一步的降低生产成本，为其向更高电压等级的推广做好技术支持。
总之，随着复合材料杆塔应用研究成果的推广与应用，以及国内对复合材料杆塔研究的深入，复合材料在输电领域的优势将越发明显。 7. 结论
本文通过对单杆及格构式式复合材料杆塔设计及优化的论述，论证了复合材料应用于输电杆塔领域的技术可行性，给出了针对复合材料杆塔的设计手段及思路，其主要结论如下：
1）本文以FH35杆塔为例，分别给出了单杆复合材料杆塔及节点的设计思路，为复合材料在输电杆塔领域的应用提供了依据；
2）本文提出了针对复合材料杆塔的控制指标，包括：杆体坡度、杆顶挠度、金属套筒相对变形、胶层剪应力等；
3）本文推荐采用ANSYS有限元程序中的solid46层状单元模拟玻璃钢结构，
其计算模型可靠，结果准确。
4）杆体采用石英砂夹层结构可降低15%的造价，但增加了结构的P-△效应，可采用增强节点刚度及改进杆体材料的方式加以控制；
5）通过加大套筒长度和加劲肋高度，可增加节点连接的可靠性，控制杆塔整体变形和套筒局部变形，但应注意到当长度超过临界值后，其增强效果趋于稳定，且会影响上下杆体的变形协调性。
参考文献：
[1]东北电力设计院.架空送电线路钢管杆设计技术规定(DL/T 5130-2001). 中国电力出版社，2001.
[2]中国电力企业联合会.66kV及以下架空送电线路设计规范(GB 50061-2010). 中国计划出版社，2010
[3]中华人民共和国国家发展和改革委员会. 架空线路杆塔结构荷载试验(DL/T899-2004).中国电力出版社，2004