电力铁塔四主材塔座的加工方法浅析

邹宇强

摘要：随着电力行业的不断发展，电力输电压力与日俱增，电力建设项目不断增多。电力铁塔作为输电线路中的重要组成部分，其质量水平事关整个电力系统的安全性和可靠性。四主材电力铁塔凭借其较高的安全性、较强的荷载能力，特别适用于复杂地形输电线路和荷载线路之中。因此文章主要就电力铁塔四主材塔座的加工方法展开分析。

关键词：电力铁塔;四主材塔座;加工方法

电网中输电线路的电压水平越高，对杆塔负荷和输电能力的要求也就越高。随着电力行业水平的提高，输电容量和塔负荷也会增加。同时，电力塔的复杂性也将增加，为满足实际生产需要，新型塔将不断被引入市场。因此，塔架生产企业应不断更新塔架结构的加工工艺，改进加工工艺，提高电力塔的生产效率。

1 电力铁塔四主材铁塔塔座结构

输电塔由铁塔主体部分、铁塔辅助部分和铁塔施工中使用的螺栓垫圈脚组成。主要包括导、地线横担、塔身、腿基础;铁塔的辅助部分包括滑梯、平台、拉杆等。电力塔的圆形塔基底板由四种主要材料焊接而成。主材料间隙的上端由上腿主材料结构和交叉连接板连接组成。交叉连接板与主材料采用螺栓结构连接。主料塔的底板焊接到鞋板上，主料接头的下端焊接到鞋板上与上人字形结构连接。在主材料的内部结构上焊接四个无孔蹄板，四个蹄板通过八个环形无孔加筋板结构焊接而成。由于塔式承载能力高，承受的拉力和压力大，所以要注意主要材料和板结构的厚度范围。

2 四主材铁塔塔座施工中存在的问题及方法

2.1 基础根开和铁塔根开不匹配问题和方法

在施工过程中，容易出现地基根部开孔错误，造成与铁塔根部开孔不匹配，导致铁塔无法装配。根据误差值选择最优解。注意以下几个方面：当尺寸误差值较大时，移动基础。对于角楼来说，爆破基础是不现实的，废弃基础的重新置换会带来很多复杂的工程，在技术上既不合理也不经济;当形成的基础远远大于当时原设计值时，对塔腿和原塔体的一段进行再加工，并与基础匹配。基本原则是尽量减少新塔腿的高度。此外，尽量不要修改现有塔腿的结构;当尺寸误差值较小时，用塔座板经地脚螺栓连接的铁塔，对塔脚板地脚螺栓孔扩孔处理，在保证边距的强度要求的前提下，扩孔的范围控制在半个孔径左右，根据塔腿坡度和扩孔方向来确定，不可以无限制地扩孔，根据实际情况做好避免锈蚀工作。同时，在新增塔腿顶部设计构造，与原塔腿连接，在新增塔腿顶部由塔身变坡产生的扭力重新分配到新设的受力横隔面。其中，上平面塔脚板的连接螺栓按照一般连接螺栓受力计算。

2.2 基础施工阶段存在的问题和方法

当上拔不够时，进行换土方法处理，按照原上拔角为基准，上拔扩展到地面增加 1 米左右，测量埋深，浆砌石或者砾砂垫层做置换，验算对应之上拔角。在线路工程中，若工程全线大部分铁塔处于灰岩地区，需要结合当地的地质情况，选取合适的材料，基础部分减少埋深，采用浆砌石回填的施工方法。该方法具体利用砂浆和砌体的重力来抵抗基础部分的拉力，降低基础的深度。根据具体地形，采用不同的充填方法。当下压基础承载力不足时，考虑到基础最大压应力在基础外缘，按底板宽度将周围原有土体撤除，填充石灰土。当部分铁塔基础处于软弱下垫层地质时，对其进行一般基础设计。为满足弱下垫层的要求，基础所需钢材和混凝土量较大，存在较大的安全风险。

2.3 加劲板结构尺寸和焊接应力存在的问题和方法

考虑到四主材结构与水平线形成的角度值不相同，对焊接板结构的角度值有影响。此外，国内铁塔放样软件的功能仅适用于常规铁塔的放样操作，如双主材塔、单主材塔。塔架结构的四种主要材料的具体尺寸无法准确确定。在材料塔结构工艺的四个主要步骤中，装配焊接工艺占很大比例。在焊接过程中，由于瞬态热集中输入量大，由于局部高温，焊件会产生不均匀的温度场。钢在高温作用下会向外膨胀，但会受到周围材料的限制，在焊接内部产生较高的热应力。由于长时间积累，钢的温度发生变化，最终形成焊接应力。当焊接温度场消失时，存在的部分应力称为残余焊接应力。这两种焊接应力会影响焊件材料的刚度、耐蚀性、强度和变形能力，在镀锌后会产生裂纹。同时，焊接力过大会影响焊件总成的结构，导致塔座焊接结构出现裂纹和变形。因此，当电力塔在加工过程中，需要考虑剩余焊接力对塔基结构焊接的不利影响，合理规定焊接工艺步骤、布置位置、焊接数量和焊接尺寸。与普通双主材塔座和单主材塔座相比，四主材铁塔塔座钢板的厚度值、焊接量和焊接范围都比较大。因此，需要保证四主材塔结构不出现裂缝或变形问题，这比一般类型的铁塔更难加工。因此，在铁塔的加工过程中，从放样工作开始，确定焊缝的尺寸、焊缝数量和坡口形状，然后合理安排焊缝的位置。在加工过程中，选择合适的焊接布置和焊接工艺，进行合理的装配，选择合适的刚性固定方法，并采取一些抗变形措施，以减少焊接残余应力对四主材塔座的影响。

3 四主材塔座的加工方法

3.1 铁塔塔座结构的放样方法

应先在 LPY 放样软件中设计好铁塔主体结构，并在主体结构的三维状态下直接采用 CAD 三维画图软件来帮助绘制出塔座结构的组焊外形。绘制出的环形版图中，由八个平行四边形组合构成了八块环形无孔加劲板结构，这 8 块加勁板结构位于环形塔座结构中。这几块无孔加劲板结构形成的板边以及角度值就是实际工作中需要利用的一组数据。最重要的一个步骤就是将三维图形准确的转换成平面状态，从而帮助有效测量无孔加劲板结构的尺寸大小。可以利用CAD 软件中的渲染功能以及三维建模功能，把塔座结构的三维透视图形变成三维实体形态。在实现三维实体图形的构筑工作之后，可以采用布尔运算帮助从实体中单独抽出 8 块环形板结构。在获得需要的板形后，把每一块板都复制到平面结构中，从而实现放样工作，并将获得的样板送至相应的车间中完成加工处理。

3.2 加工四主材塔座结构

首先，结合双主材料塔座的装配焊接工艺特点，将塔座板、主材料及相应的人字连接鞋板组装在一起。焊接完成后，可以用手锤锤击焊件，以减少抵消应力的影响。该焊件结构可在自然环境下冷却12小时，不加工交叉连接板的贯入销。其次，安装两种主要的材料结构和无孔鞋板。考虑到第一次焊接施工产生的应力，如果在装配过程中安装困难，可以用千斤顶支撑主体材料的下部，待销钉定位后再进行。电焊工作，安装无孔鞋板。然后，焊接环形无孔加劲板，此次焊接过程中需要留出一块加劲板，不做焊接处理，采用第一次焊接方法对其余加劲板的焊接处理。传统的电力铁塔制件主要使用的是热镀锌工艺，主要流程包括除锈、助镀、热镀锌、冷却和低铬钝化。经过热镀锌的铁塔制件的使用寿命一般至少可达30年。降低了腐蚀带来的损失，提升了经济效益。

综上所述，本文介绍的四主材铁塔底座的焊接工艺，可以在塔底座结构加工过程中提高焊接加工效率，大大降低生产成本。该方法在实际工作中一次性达到了较高的质量合格率，大大提高了电力企业的生产能力，可在实际工作中推广应用。

参考文献

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