铁塔电算讲座

输电线路铁塔电算讲座——TTA2.0使用技巧罗巍目前，国内输电行业铁塔结构设计以电算为主，即通过计算机软件实现结构优化设计，电算软件一般采用东北电力设计院编制的《自立式铁塔内力分析软件2.0版》（以下简称TTA2.0）。该软件在国内各电力设计院较普及，本文主要针对其具体使用技巧进行探讨。1概述铁塔电算一直是输电线路结构设计的难点之一，数据量大、荷载处理复杂、工况组合多是其主要特点，对于刚刚接触线路结构设计的工程人员来说，普遍感觉上手难，同时对于计算结果的分析往往抓不住重点。现将实际工作中的一些应用心得与大家分享，共同探讨。TTA2.0的应用主要由原始数据编制、调试算通、结果分析、结构优化等几部分组成，下面逐一论述。2数据编制TTA2.0所要求的原始数据，数据量较大，而对于输入的数据没有很有效的纠错手段，初学者往往数据编完后算不通，且难以发现错误，花费时间很多。其实数据虽多，将其主要框架理清后应该不难，若塔身风荷载及导地线荷载均采用自动生成的方式（推荐），原始数据由9个板块组成，说明如下：（1）工程信息块：可直接输三空行；（2）控制信息块：两行，其中与后面有关的数据可先随意填写，全部输完后再予以校正；（3）节点分配表：根据说明填入本体和接腿信息；（4）节点坐标块：按照软件所定坐标系输入控制节点坐标，同时可多用第二种节点输入方式输入分点，既可简化工作，又便于修改；（5）受力材信息块：常见取值见本文受力材取值章；（6）补助材信息块：可在主、斜材算通后再填，避免不必要的错误；亦可不输，手算。（7）塔身风压系数及荷载组合系数块；（8）塔身风压标准段数据块：严格按照附图节点位置及顺序填写；（9）绘图数据块：建议在数据算通之前尽量简化填写，通过后再加入详尽的绘图数据，这样更便于整个数据的调试及纠错。3数据编制中须注意的问题3.1输入格式初学者建议采用有格式的输入方式，即严格遵照软件所要求的格式输入，控制信息第二行中的NGP填正数，这样便于在关键行填写数据输入说明，也便于纠错；熟练后则建议采用自由格式输入方式，控制信息第二行中的NGP填负数，更为快捷方便；当采用自由输入格式时，各板块数据最好严格对齐，板块间应留有空行，便于数据校核；3.2节点编号数据输入前必须对所设计的铁塔节点总体编号，充分利用对称性，编号按由上至下、由左至右、由小到大的原则，特别要注意号差的规划，便于数据完善时插入节点（如身部与横担连接处的节点号差、多本体多接腿时第一接腿与最大本体的节点号差等）；3.3呼高规划无论设计的铁塔规划为几种呼高，建议最初只输入一种本体、一种接腿，这样可有效避免因节点分配表错误而引起的算不通问题，数据通过后再逐一补上其余本体和接腿，算通一种呼高后再加入下一呼高的数据，应养成中间过程改名存盘备用的良好习惯；3.4统材信息受力材数据中统材信息的填写，须考虑绘图时可能的主、斜材分段。4受力材简化取值4.1TYPE取值主材须注意其是否为双面连接，是则填1，否则填-1；斜材除腿部斜材填2，一般均可填3；4.2M取值除双面连接主材填0外，一般均可填20；4.3最小轴与平行轴最小轴指该杆件两端正、侧面均有约束，且中部无约束，如图1a中520-530杆、530-540杆：侧面正面图1a数据输入示例见表1：表1JBJE±NISTYPML1L2SMC520530-10410100530540-1041010052054110043200-25152054210043200-262平行轴指该杆件两端有约束，且中部一侧也有约束，如图1b中940-960杆、960-1000杆、1000-1020杆：正面侧面图1b数据输入示例见表2表2JBJE±NISTYPML1L2SMC940950-2041002000950960-2041002000960970-20410020009701000-204100200010001010-204100200010101020-204100200010201030-20410020009401001043200-2519701032043200-2624.4交叉斜材平面外无支撑杆时，一般均填-25（正面）、-26（侧面），若交叉材中部无约束填在L1处，若交叉材中部有约束则填在L2处，SMC对应-25填1、对应-26填2；具体填法可参见表1、表2；4.5腿部斜材SMC常用取值图2a中采用三角隔面，正面SMC填11000、侧面SMC填-11000图2a正面侧面数据输入示例见表3：表3JBJE±NISTYPML1L2SMC91010003042204011000920100030422040-11000图2b中采用V面，正、侧面SMC均填0(不会同时受压?)图2b正面侧面数据输入示例见表4：表4JBJE±NISTYPML1L2SMC91010003042204009201000304220400注：绘制铁塔结构图时必须与计算模式一致。5调试及纠错5.1一致性检查数据初步输入完成后，检查数据一致性：控制信息板块中N10、N20、M10、M20是否与后面相应的数据行数一致；NL是否与塔身风压系数及荷载组合系数板块的行数一致；塔身风压数据板块中NPANEL是否与塔身风压标准段数据板块行数一致；绘图数据板块中NFACE是否与后面行数一致。5.2节点分配表检查根据我们在工程中的计算经验，数据算不通的主要错误多发于节点分配表，实际上只要掌握以下几点原则，此类错误基本可以避免：（1）下一个本体中的最小节点号须大于上一个本体中的最大节点号；（2）第一个接腿中的最小节点号须大于最大本体中的最大节点号；（3）下一个接腿中的最小节点号须大于上一个接腿中的最大节点号；（4）最小补助材节点号须大于最大主斜材节点号，各本体和接腿中的补助材节点号之间亦须满足以上三条。5.3塔身风压标准段检查如果计算时遇到非常规错误，往往是此板块数据有误。首先应注意附图是否与所计算的铁塔分部结构一致，然后检查J1、J2、J3、J4顺序是否有误，纠正后计算一般就能通过了。5.4其它常规错误只需看清计算中断处所提示的节点和杆件号，检查原始数据中相应位置一般即可解决。6荷载组合参照使用说明书附录B：铁塔导地线荷载自动计算及组合，通过编制荷载文件最为简捷，可省去繁琐的荷载数据输入工作，同时还可方便地增减荷载组合数量。荷载组合结果通过查阅*_T.DXF图形文件即可。该文件编制方法说明书中有详尽论述，本文不再作说明，只须注意一点：耐张塔导地线节点总数超过12时，须转行以同样格式输入数据。7计算结果分析及结构优化数据算通只能说是完成了铁塔计算的第一步，而分析及优化才是我们采用电算相对手算的优越性所在，同时也是专业技术含量较高的一项工作。主要遵循以下2点：（1）在既定塔头尺寸和铁塔根开范围的情况下，反复调整塔身坡度，通过分析电算重量和主、斜材规格获取最优坡度；（2）找出塔身主材规格有较大突变的节间，然后对结果文件中相应杆件的受力进行分析，首先看S.FAC，同时对照W.STR，确定其为强度或是稳定控制，若为稳定控制，则需减小计算节间的长度，若为强度控制，则可加大计算节间的长度。原则上要求稳定、强度基本同时控制。另外，结合工程实践和最新规程规范，铁塔主材计算长度可参照表5取值：表5序号角钢规格临界稳定系数φ临界长细比λ临界计算长度（mm）最小轴平行轴1L90X70.75563.0112114602L90X80.75363.3112714563L100X80.78059.4117715254L100X100.77759.9117315225L100X120.77460.3117615236L125X80.80655.5138817957L125X100.80356.0138917978L140X100.82552.5146018949L140X120.82352.81463189610L140X140.82153.11461189411L160X100.84848.71557202112L160X120.84649.01558202113L160X140.84549.21554201714L160X160.84449.31549200915L200X140.85447.71898246516L200X160.85347.81893246217L200X180.85248.01891246018L200X200.85148.2189424588TTA2.0用于铁塔校验工程实践中经常会遇到杆塔强度校验的问题，若有原始电算数据，该工作会变得比较轻松，只需在原始数据中将控制信息板块中的TSM改为0，同时将受力材信息板块中的统材信息改为杆件实际规格号，再配以相应的荷载文件，算通后检查计算结果文件，即可得出需要补强的杆件。9实例（1）220kV双回路直线塔G11电气外负荷原始计算数据计算外负荷单线图计算输出数据（2）500kV双回路转角塔SJ13电气外负荷原始计算数据计算外负荷单线图计算输出数据薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿