桿塔
桿塔是架空輸電線路中用來支撐輸電線路的支架。鐵塔多由鋼材或鋼筋混凝土制成，是架空輸電線路的主要支撐結(jié)構(gòu)。
簡介
桿塔（Pole and towers）它是支撐架空輸電線路導(dǎo)線和架空地線并使其與大地保持一定距離的桿狀或塔狀結(jié)構(gòu)。全世界的輸電塔都采用鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。通常木材和鋼筋混凝土的桿狀結(jié)構(gòu)稱為桿，塔狀鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土煙囪狀結(jié)構(gòu)稱為塔。沒有拉線的塔叫自立塔，有拉線的塔叫拉線。我國木材資源匱乏，沒有使用木桿，但在鋼筋混凝土電桿和鋼筋混凝土煙囪形跨越塔中應(yīng)用離心原理取得了突出的成就。
桿塔桿塔是架空配電線路中的基礎(chǔ)設(shè)備之一，根據(jù)所用材料可分為木桿、有水泥桿和金屬桿三種。水泥電桿具有使用壽命長維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。最常用的水泥桿是撥銷桿，錐度一般為1/75分為普通鋼筋混凝土電桿和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土電桿。
分類
按結(jié)構(gòu)材料
按結(jié)構(gòu)材料可分為木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、幾種鋁合金結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鐵塔。由于木塔的強(qiáng)度低、壽命短、維護(hù)不便，受木材資源限制，在國內(nèi)已被淘汰。鋼結(jié)構(gòu)分為桁架和鋼管。格構(gòu)式桿塔應(yīng)用最廣泛，是超高壓以上線路的主要結(jié)構(gòu)。鋁合金結(jié)構(gòu)塔因?yàn)樵靸r(jià)高，只在交通特別困難的山區(qū)使用。鋼筋混凝土電桿全部采用離心機(jī)澆注，蒸汽養(yǎng)護(hù)。生產(chǎn)周期短，使用壽命長，維護(hù)簡單，可節(jié)約大量鋼材。采用部分預(yù)應(yīng)力技術(shù)的混凝土電桿還可以防止電桿開裂，質(zhì)量可靠。中國用的最多，世界第一。
按結(jié)構(gòu)形式
按結(jié)構(gòu)形式可分為自立塔和拉線塔兩種。自立塔是一種依靠自身基礎(chǔ)穩(wěn)定的塔。拉線塔是在塔頭或塔身安裝對稱拉線以穩(wěn)定支撐桿的塔，塔本身只承受垂直壓力。這座塔節(jié)省了近40的鋼材%但拉線分布占用大量土地，不利于農(nóng)林機(jī)械化耕作，應(yīng)用范圍有限。由于其良好的機(jī)械性能，抵抗風(fēng)暴和線路斷線的沖擊，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電壓越高，線路中使用的電纜塔越多。加拿大魁北克省在735 kV線路上創(chuàng)造了一種新的接觸網(wǎng)塔，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。這種類型的塔是各國研究1000千伏以上線路的主要對象。
按使用功能
按使用功能可分為承重塔、直線塔、換位塔和大跨越塔。根據(jù)同塔架設(shè)輸電線路的回路數(shù)，也可分為單回路、雙回路和多回路塔。桿塔是輸電線路上最重要的結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)。分段架設(shè)，導(dǎo)線的耐張絕緣子串錨掛在桿塔上承載兩側(cè)導(dǎo)線、地線懸掛張力和事故時(shí)不平衡張力。這種塔便于分段施工，并能限制運(yùn)行中的事故范圍。承重塔可分為耐張塔、轉(zhuǎn)角塔和終端塔。直線塔是這條線路上使用最多的結(jié)構(gòu)。它只承擔(dān)導(dǎo)線、地線懸掛功能與氣象負(fù)荷。直塔的技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是決定全線塔經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵。換位塔是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線換位以平衡輸電線路參數(shù)的塔。中國以60 ~ 80公里為一個(gè)完整的循環(huán)換位段(有的國家有200公里的非換位線路)大跨越塔是指跨越通航河流的大跨越塔。這樣可以避免在河流中安裝鐵塔帶來的一系列不便（如設(shè)計(jì)復(fù)雜、基礎(chǔ)施工費(fèi)用大、工期長等）通常設(shè)計(jì)雙環(huán)交叉線。世界 220千伏、跨度1000米以上的大跨度大概有90座，國內(nèi)有10座。在我國，跨越塔首次采用鋼筋混凝土煙囪塔（跨越長江和漢江的武漢跨越塔）鋼材消耗指標(biāo)低，操作維護(hù)方便。后來就用鋼管塔了（南京橫跨長江，高193米.5米）拉線鋼結(jié)構(gòu)塔（黃埔橫跨珠江，高190米）
接地
輸電線路桿塔接地對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。降低桿塔接地電阻是為了提高線路的耐雷水平、降低線路雷擊跳閘率的主要措施。由于桿塔接地不良引起的雷擊事故比例相當(dāng)高，這主要是由于雷電擊中桿塔頂端或避雷線時(shí)，雷電流通過桿塔的接地裝置進(jìn)入地面，接地電阻大，產(chǎn)生較高的反擊電壓。這一點(diǎn)可以從110kV線路到500kV線路的雷擊事故調(diào)查中得到印證，即易遭雷擊的桿塔大多具有較高的接地電阻。桿塔接地電阻高的原因很多，包括設(shè)計(jì)原因施工原因和運(yùn)行維護(hù)原因。但土壤電阻率等外部自然條件較高、地質(zhì)情況復(fù)雜、施工不便是主要原因。
輸電線路雷擊跳閘率與輸電線路桿塔接地電阻密切相關(guān)。輸電線路桿塔接地電阻高的地區(qū)往往地形復(fù)雜、交通不便土壤電阻率高的地區(qū)。這些地方往往也是雷電活動強(qiáng)烈的地區(qū)。因此，研究桿塔接地電阻高的原因，采取有效措施降低接地電阻，是我們面臨的一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。
降低桿塔接地電阻的措施主要有：
①水平外延接地。如果塔所在的地方有水平的地方。由于水平放電設(shè)施建設(shè)成本低，不僅可以降低工頻接地電阻，還可以有效降低沖擊接地電阻。
②深埋式接地極。如果地下較深處的土壤電阻率較低，可采用豎井或深埋接地極。
分析方法
塔架結(jié)構(gòu)中存在大量的不確定因素，傳統(tǒng)的滿應(yīng)力設(shè)計(jì)方法很難反映設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定因素，由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)是不安全或不經(jīng)濟(jì)的。結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)方法考慮了荷載、基于統(tǒng)計(jì)學(xué)和可靠性理論的塔架可靠性分析和設(shè)計(jì)是塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)新方向。
塔樓結(jié)構(gòu)是超靜定結(jié)構(gòu)，一個(gè)構(gòu)件的損壞不可能導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的損壞只有當(dāng)受損構(gòu)件的數(shù)量達(dá)到一定程度，塔架不能再承受荷載時(shí)，才能認(rèn)為是塔架受損。美國“輸電塔設(shè)計(jì)指南(ASCE)實(shí)驗(yàn)塔的破壞情況表明了這一點(diǎn)。傳統(tǒng)的滿應(yīng)力設(shè)計(jì)方法不能滿足工程結(jié)構(gòu)的這一特點(diǎn)。有必要研究塔架結(jié)構(gòu)的極限分析方法，確定塔架結(jié)構(gòu)的最大承載能力。
作用在塔架上的載荷主要是風(fēng)荷載、冰雪載荷、地震荷載和導(dǎo)線自重荷載都是隨時(shí)間變化的動荷載。對塔架的動力特性研究不深入，在設(shè)計(jì)過程中盲目選取過大動荷載的影響因素，不僅增加了塔架的重量，而且無法避免動應(yīng)力、應(yīng)變引起的塔架損壞。研究塔架結(jié)構(gòu)的動力特性是新型塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從靜態(tài)設(shè)計(jì)走向動態(tài)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。
大型工程結(jié)構(gòu)的極限分析方法、可靠性分析方法和動態(tài)分析方法已成功應(yīng)用于航空航天、航空等項(xiàng)目，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。如何將這些新方法應(yīng)用到塔架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析中，是一個(gè)值得研究的課題。