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中国能源报 2018年08月27日 星期一

两度越海跨 高塔世界殊

——世界最高输电铁塔规划设计纪实

■特约通讯员 姚亚芬 郝鸣晓 《 中国能源报 》( 2018年08月27日   第 25 版)

  世界最高输电铁塔——西堠门大跨越高塔主塔材正在吊装。
  鲜红彦/摄

  设计无止境,技术有传承。

  继完成亚洲第一跨(2756米)——220千伏舟山与大陆联网第一通道螺头水道大跨越之后(以下简称“舟山一跨”),中国能建规划设计集团浙江院(以下简称“浙江院”)于2012年再次接受新挑战,着手开展舟山与大陆联网第二通道(以下简称“舟山二跨”)的规划设计工作。

  “在大跨越设计领域,没有最高,只有更高。”工程设总陈建飞说,“这是一条500千伏与220千伏同塔混压四回线路,主跨西堠门大跨越两基跨越塔全高达380米,突破了舟山一跨370米的世界纪录,将创造多项新的世界之最”。

  舟山二跨西堠门大跨越在强台风海岛区域采用超高跨越塔,跨越耐张段长4.2公里,最大跨距2656米,2基跨越塔全高380米,建成后将成为新的世界输电线路第一高塔。

  持续创新 攻克难关

  舟山二跨的高塔设计,与舟山一跨相比,难度更大。一是结构整体安全。舟山一跨高塔是双层横担结构双回路塔,舟山二跨高塔为四层横担结构四回路混压跨越塔,气动效应更复杂,如何合理确定高塔风荷载,保证结构整体安全是关键。二是结构主材方案。高塔最大管径达2.3米,为超大直径钢骨-钢管混凝土构件,须对构件承载性能进行细致研究。三是节点安全设计。与370米高塔相比,舟山二跨高塔的主材内力增加40%,最大轴力超过14000吨,且弯矩效应显著,节点设计难度明显增大。

  浙江院项目组以舟山一跨建设经验为基础,继承其主要设计原则,结合舟山二跨实际,展开深入研究。以21个技术专题攻关为主线,项目组协同各专题科研单位,对大跨越的技术标准进行了梳理和增补,对设计和制造环节的关键技术参数进行了验算和优化,研制出适用的导线型号,并通过试验,确定导线技术参数,为设计方案的合理性、可靠性提供了有力支持。

  “此次的研究更深、更细、更全面,比如,铁塔主材选用格构式钢骨-钢管混凝土,通过开展理论和试验研究,我们摸透了它的受力性能,将其优势发挥到极致。”高塔主设人郭勇侃侃而谈,“还有风荷载特性研究、球节点设计研究等等,通过简化计算公式,力争实现大跨越设计的规范化、通用化。”

  “仅大跨越专题研究就有10项,我们一次次根据试验结果优化设计方案,直到最优。”电气主设人王轶文如是说。“在《大跨越高锚塔跳线风偏特性研究》试验现场,为了更准确了解瞬时风速变化及台风等典型气象条件对跳线风偏的影响,项目组和浙江大学试验了无数次。” 陈建飞补充道。目前,该研究项目已通过专家组验收,为施工图设计提供了可靠依据。

  精心设计 严控质量

  “设计再漂亮,若不能应用于施工,就只能是纸上谈兵。因此,在设计中,我们充分考虑制造、施工等因素,做到与制造商和施工单位的无缝对接。”郭勇说。

  为了保证加工顺利进行,浙江院采用三维设计技术,对高塔关键部位与节点进行三维空间建模,有效提升设计精细化水平;结合工程特点,详细编制高塔加工说明,确保设计意图落地实施。“施工图交底时,每一张图、每一个数据都与施工单位面对面进行沟通,确保有效衔接。”结构设计人陈明华感慨道。

  对于高塔组立机械化施工,项目组结合施工方案,进行了针对性设计:在塔身10段约200米处设置高空顶升施工平台,施工平台上部采用抱杆标准节段,下部采用永久电梯井筒作为支撑结构,实现高塔分段组立。同时控制单件重量,保障抱杆装拆。

  西堠门大跨越380米高塔单基重量7280吨,铁塔主材钢管内混凝土灌注至260米高度;最大钢管主材直径达2.3米,壁厚28毫米;最大节点镀锌尺寸超过3.5米,支管最大直径1米,均刷新了输电塔建设之最。

  项目启动伊始,浙江院便成立了领导小组、院内专家组,统筹推进、评审把关,为设计顺利推进提供各项保障;项目团队由各专业骨干组成,研究先行,确保设计质量:组织国内知名大学、科研机构、制造商等,形成“产学研”共同体,开展高塔工程关键技术研究;牵头课题攻关,研究成果经评审验收后应用于高塔设计,为工程建设提供技术支持。

  夙兴夜寐 刷新纪录

  既要保证进度,又要确保质量,还要攻克世界级难题,浙江院项目组成员夙兴夜寐,全力以赴。8月15日,工程第一根主塔材开始吊装,进入施工冲刺阶段。

  结构设计专业但汉波博士,一心扑在工作上,陪伴家人的时间少之又少。“有太多难题需要攻克,时间紧迫,现在这个阶段,我选择工作。”说话间,他依然埋头在电脑前,眼眶却湿润了。

  “项目投运那一天,我们可以自豪地说,我们是世界第一高塔的设计者。”陈建飞坚定地说。

  通过各项技术攻关,舟山联网工程不仅实现了电力“空中走、海底钻”,也为能源互联网提供了关键技术储备和宝贵运行经验。工程建成后,将有力促进舟山群岛新区发展,浙江院也将在大跨越设计上又一次实现自我超越。

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