近幾年來，由于城市建設高速發(fā)展，用電負荷迅速增加，供電網(wǎng)絡已不能滿足用電負荷發(fā)展的需要，勢必要新建高壓進城線路，對原有的城網(wǎng)線路進行增容改造。傳統(tǒng)的鐵塔，占地面積大，造型又與現(xiàn)代城市環(huán)境不協(xié)調(diào)。采用高壓電纜造價昂貴，采用鋼筋混泥土電桿，它的縱向、環(huán)向裂紋問題，一直未能很好的解決。采用環(huán)形或多邊形截面的拔梢型鋼管桿，結構簡單，受力清楚，加工制造容易，施工方便，運行安全可靠，維護工作量少。

桿塔設計是架空送電線路工程設計中的重要一環(huán)，它直接影響著送電線路的安全運行和造價。據(jù)統(tǒng)計，桿塔造價約占送電線路工程本體造價的37％。而在送電線路工程中，直線桿塔所占桿塔總數(shù)的比重一般達到了80％，對工程的本體造價有著很大的影響，且線路越長，這種影響越明顯。因此，根據(jù)《架空送電線路鋼管桿設計技術》規(guī)定，在確保質(zhì)量、安全適用的前提下，設計上應盡量做到技術先進、經(jīng)濟合理。

影響桿塔經(jīng)濟指標的主要要素有氣象條件、使用條件、最大呼稱高以及桿塔型式。

2 氣象條件的選取

本工程的設計氣象條件為廣東省典型氣象條件，即最大風速為25m/s，設計最大覆冰為15mm，最低氣溫-10℃，最高氣溫40℃。

3 鋼管桿使用條件的確定

3.1 導線、接地線型號及最大使用應力的確定

根據(jù)本工程初步設計審查批復文件，本工程選擇的導線為LGJX-240/30鋼芯鋁絞線（GB1179-83技術標準），設計安全系數(shù)k＝5，最大使用應力52.06N/mm2，避雷線一根選用5%鋁鋅稀土合金鍍層鋼絞線GJX-50，安全系數(shù)k＝8，最大使用應力147N/mm2，另一根選用OPGW復合光纖避雷線。

3.2 使用檔距的確定

考慮到本工程為城區(qū)線路，地形平坦，因而不同塔位的水平檔距、垂直檔距分散性不大，因此將鋼管桿的設計使用檔距確定為：水平檔距為180m，垂直檔距為200m，代表檔距為200m。

4 最大呼稱高的確定

本線路沿城市規(guī)劃花帶架設，花帶有綠化樹木通信線及低壓線路的情況，同時為了城市美觀，將最大呼稱高定得太小，無疑將會制約鋼管桿的使用。但是，將最大呼稱高定得過高，又會使全塔的材料指標相應增加。經(jīng)過試算，在不會導致桿塔單基指標明顯增大的前提下，將鋼管桿的呼稱高定為：耐張轉角呼稱高18m，直線段呼稱高19～20m。

此外，從實際使用檔距考慮，在城鎮(zhèn)地區(qū)，在有交叉跨越及地形平坦的情況下，20m的最大呼稱高，使用檔距能達到200m，因此選擇20m作為鋼管桿的最大呼稱高是合適的。

5 桿型選擇及優(yōu)化設計

5.1 電氣尺寸的確定

導線呈垂直排列，這種形式結構簡單，迎風面小，是一種成熟的結構形式。

塔頭尺寸的確定包括導線和避雷線線間距離、避雷線支架高、導線線間距離、導線對塔體的凈距離等。塔頭尺寸的確定原則是在滿足電氣間隙要求，滿足導線、避雷線水平位移，上、下層導線的水平、垂直距離，防雷保護角等要求下，結合氣象條件、使用條件，盡量減小塔頭尺寸，以達到減小走廊，節(jié)約鋼材的目的。經(jīng)綜合考慮，鋼管桿的導線和避雷線線間距離確定為3m，導線線間距離為3.5m，防雷保護角為19.6°。

5.2 桿型選擇

鋼管桿選擇是桿塔設計的核心。一個鋼管桿是否安全可靠，結構是否簡單合理、經(jīng)濟指標是否先進，外型與環(huán)境是否協(xié)調(diào)、美觀，這都決定于鋼管桿型的選擇。鋼管桿采用拔梢型自立式單回路非對稱垂直排列，鋼管桿由橫擔、桿身、底板3部分組成。

5.3 橫擔形式

橫擔采用變形截面型式，為了節(jié)省材料及充分利用電氣間隙，從頂部到根部為變形截面，增加了桿型的整體美觀性。

橫擔不宜直接與桿身連接。在荷載的作用下，橫擔根部的受壓部位易產(chǎn)生應力集中，使局部受壓，尤其桿身上段，一般管壁較薄，在集中外力作用下容易使局部壓曲，如加大壁厚又不經(jīng)濟。因此，橫擔與桿身的連接處，應進行局部補強，具體辦法是在桿身上焊接靴梁支座，使橫擔傳來的外力得以分散，以避免桿體局部壓曲。

5.4 桿身主柱

鋼管桿主柱受鋼模長度、直徑的限制，可根據(jù)結構受力、變形等要求，較隨意調(diào)整桿段的長度、坡度、壁厚等設計參數(shù)，設計更趨于合理化。桿體之間的連接采用套接，套接可提高接頭處桿體的強度，加工和施工方便，桿體美觀。注意套接時應施加一定的壓力，達到設計的套接長度。

5.5 底板

底板采用法蘭盤和桿身主柱下節(jié)底部焊接，在焊接處加焊底板加強環(huán)，利用地腳螺栓與鋼管桿法蘭盤連接。地腳螺栓采用45#優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，地腳螺栓在運輸及施工中須注意保護，不能變形，以防止在安裝鋼管桿時不對孔位。

5.6 基礎

本工程將根據(jù)地質(zhì)情況，鋼管桿采用灌注樁基礎，所有灌注樁基礎均應預埋設測聲管，樁徑1.2~2.0m，共埋設3根管（內(nèi)徑為50~60mm），以檢測樁身混凝土的均勻性、樁身缺陷及位置，判定樁身的完整性。質(zhì)量檢測按《廣電集團送電線路工程樁基質(zhì)量檢測規(guī)定》執(zhí)行。

因城鎮(zhèn)地下管線較多，進行機械開挖孔灌注樁基礎時，地下1m須用人工開挖，注意有無其他地下管線，以避免損壞地下管線。

6 鋼管桿的特點

安全可靠。鋼管桿采用了成熟的桿塔型式，它結構合理，強度可靠，充分利用了材料的力學性能。本工程投產(chǎn)后近1年的帶電運行證明，該桿安全可靠，運行穩(wěn)定。

占地面積小。鋼管桿占地面積小、無拉線，所需走廊窄，且美觀、挺拔、簡潔，與城市環(huán)境較為協(xié)調(diào)。但加工要求較高，造價較大，適用城鎮(zhèn)地區(qū)。

經(jīng)濟環(huán)保。隨著人們對環(huán)境保護意識的日漸增強，政府部門對環(huán)境保護提出了越來越高的要求，并先后出臺了一系列相關法律、法規(guī)來規(guī)范人們的行為，這就對環(huán)境保護方面的設計提出了更高的要求。鋼管桿能滿足人們對環(huán)境保護的要求。

加工安裝方便。鋼管桿采用分件加工運輸，現(xiàn)場組裝，加工安裝方便。從施工反饋的信息得知，與鐵塔比較，鋼管桿還有以下優(yōu)點：省去了塔位平降基工序；桿塔組立方便，施工安裝一基自立式鐵塔需要2天時間，而安裝一基鋼管桿只需要0.5天。這些都說明了鋼管桿在方便施工、加快工程進度方面具有很大的優(yōu)勢。

7 結束語

在鋼管桿的設計中，通過對使用條件、塔頭尺寸的確定，對桿型選擇的優(yōu)化，對結構布置的優(yōu)化，選擇了一個較優(yōu)的方案，做到了技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用，使得鋼管桿的指標先進，達到了優(yōu)化設計的目的。在110kV城市送電線路工程中，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

因此，在城區(qū)送電線路工程中，大力推廣使用鋼管桿，不但能節(jié)省土地資源，同時美化了城市的整體環(huán)境，而且能加快施工進度，有效降低工程施工對環(huán)境造成的負面影響。主要缺點是比鐵塔、水泥桿造價高，使用前要綜合分析，做好全面技術經(jīng)濟比較。