一 验算覆冰工况的由来
验冰作为一种稀有验算工况,是作为正常设计覆冰情况之外的补充计算条件提出来的,主要在于弥补设计条件的不足,用以校验和提高线路在稀有的验算覆冰情况下的抗冰能力,它的荷载特点是在过载冰的运行情况下,同时存在较大的不平衡张力。根据重覆冰规程,该项不平衡张力是由于现场档距不等在冰棱过载条件下产生的,导地线具有同期同方向的特性,故只考虑正常运行和所有导地线同时同向有不均匀张力,使杆塔承受最大弯矩情况。鉴于验算覆冰荷载出现概率很小,故不再考虑断线和最大扭矩的组合情况。
二 验算覆冰工况设计现状
在以往设计中,重冰区线路均考虑了验算覆冰工况,而验算覆冰工况时验算冰厚及纵向不平衡张力百分比则各设计院中有自己习惯。2005年及2008年冰灾后,全国对冰荷载越来越重视,并增加15mm冰区,而在验算覆冰的考虑方式上也同样存在差别。部分设计院验冰厚为设计冰1.5倍、验冰工况不平衡张力采取设计覆冰应力乘以相应比值,部分设计院则采取验冰厚为设计冰加5mm、不平衡张力为验冰应力乘以相应比值,考虑方式差别较大。
根据测算,当线路在单一不利条件下(如大小档、大小高差等),即使冰厚增加至设计冰厚1.5倍,其不平衡张力差也能控制在规程设计冰厚对应的不平衡张力差比值以内,因此如果一味增加验冰不平衡张力,实则过大的估计了现场情况,而若将全线最不利情况作为设计条件,也对控制钢材指标不利。
根据2005年及2008年冰灾后改造经验以及国网新典设讨论原则,对于重覆冰地区验算冰厚取值建议取为设计冰厚的1.5倍后向上取整,验冰张力差取设计冰厚对应的规范张力差比值,该种方式能在一般地形、微地形、微气候情况下保证线路安全,而对于特殊塔位(存在多种不利情况组合时)则需进行单独验算加强,不宜作为通用铁塔设计条件。
三 规范调整对验冰策略影响分析
基于以往设计经验,对应设计冰厚20mm(验算冰厚30mm)、30(验算冰厚45mm)、40mm(验算冰厚60mm),验冰不平衡张力百分比根据设计覆冰所在冰区按照重覆冰规程取值,验冰不平衡张力取为各冰区设计覆冰最大使用张力乘以百分比。下面以30mm重冰区为例进行测算,测算基本条件如下:
测算结果如下:
四 结论
通过以上分析,在重冰区更新重覆冰规程设计参数取值后,因本身的张力差和垂直荷载考虑较充分,增大验冰厚度(不带张力)和不增大验冰厚度(增加验冰张力)的考虑方式,对杆塔塔重均没有太大的影响,塔重影响在1%以内,主要影响的部位在地线支架、横担斜材及曲臂变坡和隔面设置位置。因此验冰工况作为设计工况的补充,在重冰区可仅在特殊塔位(存在多种不利情况组合时)进行单独验算,不必作为通用铁塔设计条件。
值得提醒的是,在轻、中冰区,同比荷载影响较重冰区更为敏感,尤其是双回路铁塔,建议轻、中冰区也做此分析比较,对杆塔敏感点进行适当补强。
作者简介:陈路(1982—),男,湖南怀化,本科,高级工程师,从事电力电网线路结构设计工作