特高压东线钢管塔标准化设计讲义
华东电力设计院 2009年6月
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特高压东线钢管塔标准化设计讲义
1. 东线工程概况； 2. 钢管塔标准化设计的由来；
内 容
3. 标准化设计的经过；
4. 标准化设计的主要内容；（钢管系列规格库、 插板节点标准图、锻造法兰配置表） 5. 标准化设计对工程的指导意义； 6. 试验情况及设计完善。
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领导小组 工作协调组
国网、顾问公司领导 特高压部 行业内、高校、院士 顾问公司、各设计院 电科院、高校 各铁塔厂 各施工单位
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东线 钢管塔 应用 组织机构
专家组 设计小组 试验小组 加工技术小组 施工技术小组
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领导小组
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表：插板的配置范围及数量（177个）
钢管强度利 用率百分比 插板 类型 U C X 钢管材料 强度等级 Q345B Q345B Q235B Q345B Q235B Q345B Q345B Q235B Q345B Q235B Q235B 对应钢管 规格范围 D114~D273 D89~D273 D89~D273 D114~D273 D114~D426 D114~D426 D89~D406 D89~D426 D114~D426 D114~D426 D89~D406 数量 小计 10 11 11 10 20 20 17 19 20 20 19 备注
72种 D89～D965 t=4～22mm
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钢管系列规格库前后经过了四版升级，三次调整。
综合考虑经济性和标准化钢管系列化规格上下级 差一般控制在10%左右。 钢管规格库兼顾了经济性、标准化和系列化，72 种规格已完全能够满足东线工程的需要。
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他们已经采用了锻造法兰 和标准化的节点设计，
可以大批量地应用在不同 规格的管材连接上， 有效地提高了加工的效率 和制造厂的产能，为推广应用 创造了条件。
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钢管塔结构优点： 断面刚度较大，截面受力特性较好，受力简洁、外形美观。 在不同电压等级的线路中得到了很好的发展。 尤其是在大跨越结构、城市电网杆塔结构。
钢管径厚比的约定
欧洲钢结构规范 规定
可考虑全塑性发展
可考虑部分塑性发展
不考虑塑性发展
欧标D/t = 70(235/345) = 48 。
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1000kV淮南-上海（皖电东送）输电工程钢管径厚比范围曲线(Q345) 60 50
径厚比
40 30 20 10 管径从小到大（D273～D965） 径厚比34.3～60.0，平均46.6
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※ 东线采用钢管塔的技术前提
行业外钢管塔工程的建设经验； （电视塔、微波塔、通信塔、导航塔等） 国内外钢管塔设计经验的积累； （大跨越、超高压线路、特高压线路等） 近几年科研、院校试验、研究的积累； （振动、焊接、试验、规范等）
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较早的钢管塔
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插板节点标准图的设计
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插板型式
特点
1.中心受力，螺栓双剪； 2.板长较短，节点紧凑； 3.板厚方向刚度较弱； 4.加工和施工要求较高； 1.中心受力，螺栓双剪； 2.节点强度较高，稳定较好； 3.断面刚度较好； 4.加工和施工较方便；
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※ 东线特高压工程钢管塔应用的意义
建设1000kV等级的钢管塔输电线路，
是国家电网公司落实科学发展观，全面建设“资 源节约型，环境友好型”电网的具体举措；
是国家电网公司开展标准化建设和全寿命周期管 理工作的重要组成部分， 对于转变电网发展方式具有重要意义。
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日本1000kV输电线路钢管塔
日本220kV、500kV输电线路钢管塔
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韩国钢管塔的情况
韩国在500kV～750kV线路上也广泛开发应用各种 类型的钢管塔， 并在风力发电单管上，其直径已经到了数米。
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钢管规格库的确定
前期调研内容包括常用钢管规格库、制管能力、所用标 准以及主要加工设备现状和产能情况。
GB/T13793-92《直缝电焊钢管》； GB/T3091-2001《低压流体输送用焊接钢管》； GB/T8162-1999《结构用无缝钢管》。
直径大于450mm，电阻焊难度增大、焊接质量难控制 规定直径不大于426mm时，可采用电阻焊管； 直径大于D426时，应采用埋弧焊管。
使用部位
1.横担上平面主材（吊杆）； 2.横担上平面所在位置对应的塔身横隔材（受拉）； 3.塔身斜材与主材的连接 4.其他合适的部位； 1.受（压）力较大的塔身斜材、横材和主材的连接； 2.横担下平面主材和塔身主材的连接； 3.塔身交叉斜材交叉节点；
1.插板有小偏心，螺栓单剪， 插板较长，节点较大； 2.板厚方向刚度较好； 3.加工和施工方便；
± 500kV三广线长江大跨越 吴淞口跨越塔 （塔高178m） ± 500kV三广线长江大跨越、沅水大跨越、 110kV吴泾电厂黄浦江大跨越、 110kV崇明岛-横沙岛联网大跨越、 ～～～～ 等等
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1000kV淮南-上海（皖电东送）荻港大跨越塔效果图 （塔高278 m）
据不完全统计截至2008年底，全国范围内已经完成设计的
110-500kV钢管塔大跨越工程已近40项， 500kV钢管塔线路工程10项，
±800kV和1000kV交直流大跨越工程4项。
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※ 东线钢管塔标准化设计的由来
特高压东线全线钢管塔将达到30万吨，每公里 钢管塔用量将达500吨左右。当初调研发现国内加 工厂的产能可能会制约钢管塔的应用。
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日本钢管塔的情况
日本上世纪60年代开始兴建500kV线路， 钢管结构自70年代开始大量出现，一直到90年代末， 持续了近30年时间高速发展， 例如日本第一条1000kV特高压示范线路采用的就是 钢管塔的结构型式。 但日本到2000年后就很少再有工程开工建设。
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※ 东线采用钢管塔的必要性
特高压东线导线大、荷载大、塔高高（平均高 度100m），组合角钢结构已经无法满足结构受力的 要求 。
钢管塔构件风压小、延性好、结构简洁、传力 清晰，在大荷载杆塔中应用钢管塔技术经济优势明 显，全线采用钢管塔具有明显的社会效应和经济效 益。
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1.适用性较好，可用于主材和斜材、辅助材的连接；
1.插板有较大偏心，螺栓单剪， 1.可用于管截面较大而内力较小的构件，例如长细比 插板较长，节点较大； 控制的大管径辅助材、横材等； 2.板厚方向刚度好； 3.加工和施工方便； 1.中心受力，螺栓单剪； 2.节点强度较小，稳定较差； 3.板厚方向刚度差； 4.加工和施工非常方便； 1. 用于管径较小、受力也较小的辅助材中
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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±800kV向-上线、锦苏线新吉阳大跨越塔效果图 （塔高240 m、230 m）
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1995～1996年，
华东院设计南京城区220kV莫-燕线，
变截面单杆钢管杆， 利用道路边、河道边、绿化带立塔走线， 一方面大大缩小了线路走廊， 另一方面又节约了宝贵的土地资源，
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序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 管径(mm) 89 114 140 159 168 194 219 273 325 356 377 406 426 457 480 508 529 559 610 630 660 711 762 813 864 914 965 4 5 6 7 8 壁厚(mm) 10 12 14 16 18 20 22
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※
东线工程概况
1000kV淮南-上海（皖电东送）输电线路
安徽省 我国第一条百万等级的双回路特高压线路。
线路总长642.35km。全线采用钢管塔。 导线截面：8*630；
江苏省 上 海 市
输送容量：正常6500MW，极限12000MW。
全线线路走向示意图
涉及3个风压气象区（27、30 、32m/s ）， 浙江省 2个覆冰气象区（10mm、15mm）。
为有效提高加工工效、方便施工安装，提高设 计效率，必须在设计源头上进行钢管塔标准化设计。
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※ 东线钢管塔标准化设计总体思路
1）首先需要对钢管材料进行统一， 形成统一的“钢管规格库”。
2）其次必须统一、规范节点型式和钢管 “管头的连接型式”。
3）最后积极探索研究并经过相应试验验证和 理论分析，有针对性地采用“带颈锻造法兰”。 最大程度地减少加工厂的焊接工作量，从而极 大地提高加工工效和产能。
在国外，广播通信用电 视塔、拉线桅杆也广泛采 用钢管结构。
如日本东京建成的