1000kV钢管塔标准化设计.docx
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1000kV钢管塔标准化设计
1000kV淮南－上海（皖电东送）输变电工程
钢管塔标准化设计
中国电力工程顾问集团公司
2009年1月
审核：
李喜来
编写：
董建尧段松涛侯中伟应建国
肖洪伟黄兴谢平吕宝华
施菁华刘洪义孙付涛陶青松
附图1-21：
标准化插板详图
1概述
根据皖电东送淮南-上海1000kV特高压交流输电线路工程初步设计设审查意见和设计专题评审评审意见，工程全线采用钢管塔结构。
为有效提高加工工效、方便施工安装，提高设计效率，国网公司和顾问公司提出了钢管塔标准化设计工作的总体思路和要求。
钢管塔标准化设计是顾问公司集团化设计运作的成果，一方面总结了国内输电线路钢管塔设计的成功经验，充分考虑原材料供应、制造产能、加工工艺等国内现状；另一方面也吸收了日本钢管塔设计基准的一些先进的设计理念和成熟的构造型式。
主要标准化成果包括“钢管系列规格库”、“插板标准图”、“锻造法兰配置表”三大部分。
钢管塔标准化设计既能统一设计原则、规范设计方法、提高设计效率，也为本工程钢管塔设计的安全可靠、制造加工的规范高效创造了良好的开端。
同时也符合国家电网公司提出的“资源节约型、环境友好型”电网发展要求。
响应了国网公司输电线路大力推广应用钢管塔的新的要求。
2钢管系列规格库
2.1钢管系列规格库和截面特性
本工程线路（大跨越除外）所用的钢管系列规格库设计规格共计72种，充分调研了国家标准、采购市场以及设计、加工、制管单位的意见和建议，管径范围为Φ89～Φ965，厚度范围为t=4～22mm。
钢管系列化规格截面面积上下级差一般控制在10%左右，综合考虑经济性和标准化的影响，实际级差小径管比大径管略大。
系列化规格钢管的径厚比范围为22.3～60.0。
当用作主材、或受压强度利用率较高时应优先采用小径厚比钢管。
钢管系列规格库规格分布见表1
钢管的截面特性和力学性能见表2
表1钢管系列规格库
序号
规格（mm）
管径
壁厚
4
5
6
7
8
10
12
14
16
18
20
22
1
89
2
114
3
140
4
159
5
168
6
194
7
219
8
273
9
325
10
356
11
377
12
406
13
426
14
457
15
480
16
508
17
529
18
559
19
610
20
630
21
660
22
711
23
762
24
813
25
864
26
914
27
965
表2钢管截面特性和力学性能表
序号
规格（mm）
截面
面积
（cm2）
每米
重量
（Kg/m）
惯性矩
（cm4）
截面模量
（cm3）
回转
半径
（cm）
径
厚
比
极限抗拉强度（kN）
标示
管径
壁厚
Q235/#20
Q345
1
Φ89x4
89
4
10.681
8.38
96.68
21.73
3.009
22.3
229.7
331.1
2
Φ114x4
114
4
13.823
10.85
209.35
36.73
3.892
28.5
297.2
428.5
3
Φ140x4
140
4
17.090
13.42
395.47
56.50
4.810
35.0
367.4
529.8
4
Φ159x4
159
4
19.478
15.29
585.33
73.63
5.482
39.8
418.8
603.8
5
Φ159x5
159
5
24.190
18.99
717.88
90.30
5.448
31.8
520.1
749.9
6
Φ168x4
168
4
20.609
16.18
693.28
82.53
5.800
42.0
443.1
638.9
7
Φ168x5
168
5
25.604
20.10
851.14
101.33
5.766
33.6
550.5
793.7
8
Φ194x5
194
5
29.688
23.31
1326.54
136.76
6.684
38.8
638.3
920.3
9
Φ194x6
194
6
35.437
27.82
1567.21
161.57
6.650
32.3
761.9
1098.6
10
Φ219x5
219
5
33.615
26.39
1925.34
175.83
7.568
43.8
722.7
1042.1
11
Φ219x6
219
6
40.150
31.52
2278.74
208.10
7.534
36.5
863.2
1244.6
12
Φ273x6
273
6
50.328
39.51
4487.08
328.72
9.442
45.5
1082.1
1560.2
13
Φ273x7
273
7
58.496
45.92
5177.30
379.29
9.408
39.0
1257.7
1813.4
14
Φ325x6
325
6
60.130
47.20
7651.33
470.85
11.280
54.2
1292.8
1864.0
15
Φ325x7
325
7
69.932
54.90
8844.02
544.25
11.246
46.4
1503.5
2167.9
16
Φ325x8
325
8
79.671
62.54
10013.92
616.24
11.211
40.6
1712.9
2469.8
17
Φ356x6
356
6
65.973
51.79
10105.15
567.71
12.376
59.3
1418.4
2045.2
18
Φ356x7
356
7
76.749
60.25
11689.85
656.73
12.341
50.9
1650.1
2379.2
19
Φ356x8
356
8
87.462
68.66
13246.99
744.21
12.307
44.5
1880.4
2711.3
20
Φ377x7
377
7
81.367
63.87
13928.95
738.94
13.084
53.9
1749.4
2522.4
21
Φ377x8
377
8
92.740
72.80
15791.85
837.76
13.049
47.1
1993.9
2874.9
22
Φ377x10
377
10
115.296
90.51
19425.87
1030.55
12.980
37.7
2478.9
3574.2
23
Φ406x7
406
7
87.745
68.88
17466.68
860.43
14.109
58.0
1886.5
2720.1
24
Φ406x8
406
8
100.028
78.52
19814.11
976.06
14.074
50.8
2150.6
3100.9
25
Φ406x10
406
10
124.407
97.66
24401.82
1202.06
14.005
40.6
2674.8
3856.6
26
Φ426x8
426
8
105.055
82.47
22952.91
1077.60
14.781
53.3
2258.7
3256.7
27
Φ426x10
426
10
130.690
102.59
28287.25
1328.04
14.712
42.6
2809.8
4051.4
28
Φ426x12
426
12
156.074
122.52
33466.24
1571.18
14.643
35.5
4838.3
29
Φ457x8
457
8
112.846
88.58
28446.36
1244.92
15.877
57.1
2426.2
3498.2
30
Φ457x10
457
10
140.429
110.24
35091.32
1535.73
15.808
45.7
4353.3
31
Φ457x12
457
12
167.761
131.69
41556.30
1818.66
15.739
38.1
5200.6
32
Φ480x8
480
8
118.627
93.12
33044.61
1376.86
16.690
60.0
2550.5
3677.4
33
Φ480x10
480
10
147.655
115.91
40789.65
1699.57
16.621
48.0
4577.3
34
Φ480x12
480
12
176.432
138.50
48335.27
2013.97
16.552
40.0
5469.4
35
Φ480x14
480
14
204.958
160.89
55684.90
2320.20
16.483
34.3
6353.7
36
Φ508x10
508
10
156.451
122.81
48520.25
1910.25
17.611
50.8
4850.0
37
Φ508x12
508
12
186.988
146.79
57536.08
2265.20
17.541
42.3
5796.6
38
Φ508x14
508
14
217.273
170.56
66331.14
2611.46
17.473
36.3
6735.4
表2钢管截面特性和力学性能表（续）
序号
规格（mm）
截面
面积
（cm2）
每米
重量
（Kg/m）
惯性矩
（cm4）
截面模量
（cm3）
回转
半径
（cm）
径
厚
比
极限抗拉强度（kN）
标示
管径
壁厚
Q235/#20
Q345
39
Φ529x10
529
10
163.049
127.99
54919.07
2076.34
18.353
52.9
5054.5
40
Φ529x12
529
12
194.904
153.00
65154.84
2463.32
18.284
44.1
6042.0
41
Φ529x14
529
14
226.509
177.81
75150.25
2841.22
18.215
37.8
7021.8
42
Φ559x10
559
10
172.473
135.39
65001.14
2325.62
19.413
55.9
5346.7
43
Φ559x12
559
12
206.214
161.88
77163.53
2760.77
19.344
46.6
6392.6
44
Φ559x14
559
14
239.704
188.17
89056.15
3186.27
19.275
39.9
7430.8
45
Φ610x12
610
12
225.441
176.97
100813.69
3305.37
21.147
50.8
6988.7
46
Φ610x14
610
14
262.134
205.78
116457.18
3818.27
21.078
43.6
8126.2
47
Φ610x16
610
16
298.577
234.38
131781.42
4320.70
21.009
38.1
8808.0
48
Φ630x12
630
12
232.981
182.89
111268.00
3532.32
21.854
52.5
7222.4
49
Φ630x14
630
14
270.931
212.68
128574.35
4081.73
21.785
45.0
8398.9
50
Φ630x16
630
16
308.630
242.27
145539.14
4620.29
21.716
39.4
9104.6
51
Φ660x12
660
12
244.290
191.77
128267.04
3886.88
22.914
55.0
7573.0
52
Φ660x14
660
14
284.126
223.04
148282.33
4493.40
22.845
47.1
8807.9
53
Φ660x16
660
16
323.710
254.11
167921.17
5088.52
22.776
41.3
9549.4
54
Φ711x14
711
14
306.557
240.65
186235.06
5238.68
24.648
50.8
9503.3
55
Φ711x16
711
16
349.345
274.24
211039.81
5936.42
24.578
44.4
10305.7
56
Φ711x18
711
18
391.882
307.63
235410.05
6621.94
24.510
39.5
11560.5
57
Φ762x14
762
14
328.988
258.26
230167.94
6041.15
26.450
54.4
10198.6
58
Φ762x16
762
16
374.980
294.36
260973.30
6849.69
26.381
47.6
11061.9
59
Φ762x18
762
18
420.722
330.27
291276.42
7645.05
26.312
42.3
12411.3
60
Φ813x16
813
16
400.616
314.48
318221.72
7828.33
28.184
50.8
11818.2
61
Φ813x18
813
18
449.562
352.91
355350.03
8741.70
28.115
45.2
13262.1
62
Φ813x20
813
20
498.257
391.13
391909.33
9641.07
28.046
40.7
14698.6
63
Φ864x16
864
16
426.251
334.61
383285.16
8872.34
29.987
54.0
12574.4
64
Φ864x18
864
18
478.402
375.55
428193.47
9911.89
29.917
48.0
14112.9
65
Φ864x20
864
20
530.301
416.29
472455.62
10936.47
29.848
43.2
15643.9
66
Φ914x16
914
16
451.384
354.34
455141.80
9959.34
31.754
57.1
13315.8
67
Φ914x18
914
18
506.676
397.74
508664.77
11130.52
31.685
50.8
14946.9
68
Φ914x20
914
20
561.717
440.95
561461.19
12285.80
31.616
45.7
16570.6
69
Φ914x22
914
22
616.506
483.96
613537.67
13425.33
31.547
41.5
18186.9
70
Φ965x18
965
18
535.516
420.38
600536.21
12446.35
33.488
53.6
15797.7
71
Φ965x20
965
20
593.761
466.10
663101.16
13743.03
33.418
48.3
17515.9
72
Φ965x22
965
22
651.755
511.63
724859.71
15023.00
33.349
43.9
19226.8
2.2钢管的材质及工艺要求
钢管的材质为Q345B和Q235B两种（当采用20号钢无缝钢管时，其钢材的力学性能按照Q235B考虑）。
钢管一般采用直缝焊接钢管，也可采用无缝钢管，不推荐采用螺旋焊管。
Φ426及以下钢管的成管焊接工艺可采用电阻焊，直径大于426mm时，应采用埋弧焊管。
焊接钢管优先采用有质量保障的专业制管厂制作的成品管，也可由铁塔厂自行压制，但必须保证钢管的焊接质量和圆度等精度要求，以便于和带颈锻造法兰进行焊接。
3插板标准图
3.1插板类型和设计说明
插板的型式有“U”型、“C”型和“X”型3种型式，共计177个插板详图。
“C”型和“X”型分别按Q235B和Q345B两种材质钢管设计配置，“U”型插板仅按Q345B钢管设计配置。
插板的承载力按照钢管母材强度的100%、70%和50%三个级别进行设计。
设计时考虑了插板、焊缝和螺栓的强度，同时考虑了结构布置和构造的合理性以及节点刚度的影响。
个别插板没有达到上述设计强度时，在图上已经标明，使用时应加以注意。
每一种型号的插板对应的钢管规格和材质均是唯一的，设计人员根据钢管规格和材质选用插板型号。
3种型式插板对应的钢管规格范围及数量见表3，超过该范围的钢管插板应由使用者自行设计。
钢管插板标准图见附图1～图21所示。
表3插板的配置范围及数量
钢管强度利
用率百分比
插板
类型
钢管材料
强度等级
对应钢管
规格范围
数量
小计
备注
100%
U
Q345B
Φ114~Φ273
10
C
Q345B
Φ89~Φ273
11
Q235B
Φ89~Φ273
11
X
Q345B
Φ114~Φ273
10
Q235B
Φ114~Φ426
20
70%
U
Q345B
Φ114~Φ426
20
C
Q345B
Φ89~Φ406
17
Q235B
Φ89~Φ426
19
X
Q345B
Φ114~Φ426
20
Q235B
Φ114~Φ426
20
50%
C
Q235B
Φ89~Φ406
19
3.2插板型号命名
插板型号由7位字母或数字组成：
第一位为字母，表示插板类型，以字母“C”、“U”和“X”分别表示槽型、U型和十字型插板。
第二、三位为数字，表示插板所连的钢管的管径代号（用管径的百位数和十位数表达）。
第四、五位为数字，表示插板所连的钢管的壁厚。
第六位为字母，以S和H分别表示钢管母材材质Q235B和Q345B。
最后一位为数字，表示对应的钢管母材强度设计应力比，1表示100%、7表示70%、5表示50%。
例如：
U2106H1：
U型插板D219×6钢管管材质Q345B管应力100%
即：
U2106H1表示为Q345B材质Φ219×6钢管规格，钢管强度利用率为100%的U型插板。
例如：
X1506H7：
十字型Φ159×6钢管管材质Q345B管应力70%
即：
X1505H7表示为Q345B材质Φ159×5钢管规格，钢管强度利用率为70%的“十”字型插板。
例如：
C0804S5：
槽型插板D89×4钢管管材质Q235B管应力50%
即：
C0804S5表示为Q235B材质Φ89×4钢管规格，钢管强度利用率为50%的槽型插板。
3.3插板使用注意事项
（1）采用插板连接时，应注意插板与连接板的强度匹配。
（2）“U”型插板的连接板厚度应取“U”型板的开口间隙减2mm。
“U”型插板已按45度扩散角验算了连接板净截面强度和孔壁承压（连接板净截面强度验算时，其板宽取2L+C和B的较大值。
其中C为横向螺栓最大间距，L为相应纵向螺栓的间距，B为插板的宽度）。
当不满足以上计算假定时，应进行验算。
（3）“C”型插板的强度验算不考虑插板端部的卷边影响，安装时，一般要求插板的卷边侧向塔体内侧，以改善塔体的整体美观。
（4）塔体上与“X”型插板连接的十字断面连接板上螺栓的排列方式应和“X”型插板的保持一致
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