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摘要：现代社会经济发展水平的不断提高使得各个行业、领域对电能的需求量持续增加，用电负荷也不断提升，架空输电线路在运行中所对应的输送容量以及导线截面持续增大。与此同时，城市地区架空输电线路还面临着线路走廊越来越窄，交叉跨越现象越来越多，跨越高度越来越大的问题。在这一背景下，对架空输电线路铁塔结构与基础的设计显得尤为重要。
关键词：架空输电线路；铁塔结构；基础设计；窄基铁塔
1.输电线路铁塔的基本介绍
输电线路铁塔就是常说的电力铁塔，整个铁塔结构主要由塔头、塔身、塔腿三大部分组成。根据用途的不同输电线路铁塔的形状也是千变万化的，例如按用途分有：耐张塔、直线塔、转角塔、换位塔、终端塔和跨越塔等，按其形状一般分为酒杯型、猫头型、上字型、干字型和桶型五种。输电线路铁塔塔架是由几片平面结构构成。为了将各片平面析架组合起来成为一个几何不变的塔架结构，则需要设置横隔。横隔应设置在各横截面处，横隔面是塔身平均宽度的2.0～2.5倍。
2.架空输电线路铁塔结构的基础设计
2.1架空输电线路铁塔塔型设计
在有关架空输电线路铁塔内力的分析中，可将铁塔杆系节点作为铰接点。考虑到架空输电线路铁塔结构多在相对复杂的自然环境中运行，因此对铁塔塔型的规划必须兼顾技术和经济层面的合理性。根据架空输电线路工程导线型号、基本环境条件以及敷设路径情况选择塔型形式，基于铁塔所承受外部荷载条件进行设计和计算，以确保铁塔结构稳定性、刚度、强度满足设计要求。根据底部宽度，可以将架空输电线路铁塔设置为窄基铁塔和宽基铁塔两种类型。其中，窄基铁塔底部宽度与塔体高度的比值在1/14～1/12的范围内，宽基铁塔底部宽度与塔体高度的比值则在1/6～1/4的范围内。对于窄基铁塔而言，由于铁塔底部宽度较小，因此主材所受作用力较大，适用于小档距（使用档距不足100m）铁塔的设计选型；对于宽基铁塔而言，由于铁塔底部宽度较大，因此主材所受力作用力较小，适用于大档距（使用档距在100m及以上）铁塔的设计选型。
2.2架空输电线路铁塔结构设计
对于宽基铁塔而言，根据导线回数的不同可以采取不同的结构布置方案。比如对于采用单导线回路的铁塔而言，结构布置上具有“上”字型特点；对于采用双导线回路的铁塔而言，结构布置上则具有鼓型特点。对于窄基铁塔而言，根据横担以及支架的通用情况可以采取以下两种不同的结构布置方案：①将塔头区域布置为垂直段，口宽固定，塔身开始起坡，铁塔整体高度与底部宽度参数一致，不考虑回路数划分影响；横担具有通用性特点，可根据架空输电线路实际回路数选择相应的横担数量。②铁塔塔身与塔头均设置通用坡度，铁塔总高度与上口宽度和底部宽度完全一致；横担固定不通用，可划分为单导线回路和双导线回路两种形式。
3.架空输电线路铁塔结构的基础设计中的要点
3.1杆塔基础选型
针对不同的基础负荷、地质及地形条件，因地制宜、经济合理地选择基础型式，不仅可降低工程成本，而且可确保线路的安全运行，同时可最大限度的保护好自然环境，以实现安全、环保、经济、合理的目的，有效降低工程造价。要实现上述目的，基础设计需要从以下方面综合考虑：塔位的地形、地貌及植被覆盖情况；塔位的地质情况以及地下水位情况；塔型及外负荷大小；塔位周边的设施情况；塔位的运输情况；材料的采集情况（如砂、石、水等）；施工的难易程度及安全性；铁塔与基础的连接方式。
3.2板式基础
输电线路柔性板式基础不同于工民建扩展基础最主要的是：承受作用力类型不同。扩展基础承受下压力和弯矩底板下层配置受拉钢筋。柔性板式基础既承受竖向的下压力、上拔力，同时还承受侧向水平力，因此底板上下层均需要配置受拉钢筋。目前，绝大多数线路基础设计软件优化计算时，往往受宽高比不大于2.5和小偏心的限制，常常在较大荷载条件下优化找出合适的基础尺寸。原因：有关宽高比和小偏心的限制源自《建筑地基基础规范》GB50007，主要由于底板抗弯计算公式（DL/T5219-20059.3.1）是基于底板基底静反力假设而建立的。当基础底板不满足宽高比和小偏心时，公式已不满足，需按照弹性地基梁的计算方法进行计算基底静反力和弯矩。
3.3桩基础
灌注桩基础是用专门的机具钻（冲）成较深的孔，以水头压力或水头压力和泥浆护壁，放入钢筋骨架和水下浇注混凝土的桩基。此基础为最典型处理软地基的一种基础型式，由于此基础有非常好的抗倾覆能力和占地面积最小的特点，特别适合于无法使用天然基础的软土层分布厚的大转角或荷载很大的直线塔位。
4.架空输电线路铁塔基础的优化建议
在对架空输电线路铁塔结构基础进行优化设计的过程中，必须遵循以下三点基本原则：①优化设计前期，应当对沿线工程水文条件、地质条件和气象条件进行详尽的调查。②制订科学的铁塔杆塔位置排定原则，即在线路敷设经过各类作物林区时不砍伐通道。如果垂直距离受到影响，则对个别部位进行剪枝或削顶处理。③做好对架空输电线路沿线主力杆塔造影的优化设计工作。具体而言，结构基础设计中可采取的优化措施有以下几点。
4.1强化铁塔塔基础
针对混凝土运输或是浇制较为困难的地区，金属基础或是预制装配式基础比较适宜；而拉线和电杆均可采用预制装配式基础。而且架空输电线路铁塔设计方案中还应正确考量到铁塔基础受力情况，遵循安全第一原则，根据轴心受拉基础和轴心受压基础选择不同的K值。地基承载力的合理化是新基础计算要满足的基本前提，若在施工途中遇淤泥质土或是类似淤泥，就应该重新进行设计。
4.2适当降低架空输电线路铁塔接地电阻
高压输电线路接地电阻的大小与线路耐雷水平呈反相关，因此，为有效提高高压输电线路整体耐雷水平，应在基础设计环节中结合各基杆塔土壤电阻率取值情况，有效控制杆塔接地电阻的大小。在基础设计的优化中，可采取的措施包括以下几种：①若架空输电线路铁塔杆塔所处区域周边允许水平放设，则应当采取水平外延接地的处理措施。这样，一方面能够使冲击性接地电阻得到控制，另一方面能够有效降低工频接地电阻。②可结合架空输电线路铁塔结构的基本情况，适当增加埋设深度接地极，遵循就地原则增加垂直接地极。③若杆塔所处区域地下地质条件特殊，影响土壤电阻率水平，则可在基础设计中适当增加木炭及酸、碱性物质，以改善土壤电阻率水平。④可合理敷设降阻剂，以起到合理控制杆塔接地电阻大小的效果。
4.3优化输电线路基础路径和塔型搭配
城市紧凑型多回路钢管杆走廊或钢管塔走廊在技术上能满足输电线路的实际要求，且钢管杆造型美观，安装快捷，占地面积小，还与城市地势较为平坦、走廊宽度小、线路施工方便等特点相适应，因此得以迅速发展。对于架空输电线路而言，线路走廊宽度主要会受到风偏、安全距离和塔头尺寸三方面参数的影响。其中，安全距离的波动范围小，因此，控制架空输电线路走廊宽度的关键在于合理控制风偏和塔头参数。结合实践经验来看，为有效限制导线风偏，对塔头尺寸进行控制，可采取固定挂点的直线式杆塔和固定跳线的耐杆塔。
5.结语
总之，为有效防止外部损伤，保障输电线路的安全运行，需要在对输电线路铁塔设计的日常工作中不断进行研究和总结，从而不断提高输电线路铁塔结构的设计水平，因此进一步加强对其的研究非常有必要。
参考文献
[1]李冰飞.关于输电线路铁塔基础设计的思考[J].中外企业家，2016，（）03）:169.
作者介绍：辛盛国（1989.08）性别：男，民族：汉，籍贯：离石，职场：工程师，学历：本科，职务：研究方向：输电线路