1、目 录附件一：双柱组合耐张塔 TANS 程序计算文件附件二：双柱组合耐张塔成果图纸12 小组概况3 4 5 6 7 8 9 现状调查设定目标分析原因确定要因分析原因制定对策实施对策检查效果10 11 巩固措施总结回顾和今后打算选题理由降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组11、小组概况1、注册登记小组名称 输电线路 QC 小组课题名称 降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价所属部门 线路部 辅导员 何英注册编号 2013-02 课题编号 2013K02组类型 攻关型 成立日期 2013 年 1 月2、小组成员序号 姓名 性别 年龄 文化程度 职务 职称 单位
2、组内分工1 王苗苗 女 28 硕士 组长 工程师 设计院组织活动，推进实施，成果总结，活动记录等。2 张先俊 男 50 本科 副组长 教高 设计院3 殷黎明 男 27 硕士 组员 助工 设计院4 郭咏华 男 38 本科 组员 高工 设计院5 张建明 男 29 硕士 组员 工程师 设计院参与方案研讨，现状调查，对策制定以及对策实施等。6 魏冲 男 36 本科 组员 工程师 设计院7 邓锦辉 男 34 本科 组员 工程师 设计院8 潘少成 男 36 本科 组员 工程师 设计院审定方案和对策，组织协调，对策实施以及结果检查等。9 郭杰 男 35 硕士 组员 工程师 设计院10 屈讼昭 男 26 硕士
3、 组员 助工 设计院参与方案研讨，现状调查，对策制定及实施，以及活动记录等。备注：小组成员共有 10 人，平均年龄 33.9 岁，其中，教高 1 人，高工 1 人，工程师 6 人，助工 2人，文化程度均为大学本科及以上。3、小组活动情况活动时间 2013.12013.11 活动次数 11接受 QC 教育时间 35 小时 出勤率 97%以上降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组24、小组历年成果5、QC 小组活动程序我们小组工作方法采用 PDCA 循环模式。这种工作模式科学、严谨，适合我们小组的课题目标。1、PDCA 工作模式2、为使本次 QC 活动有计划、有步骤、有
4、目的进行，小组制定了活动计划进度表：表 1.1 QC 小组活动计划进度表阶段 内容20131 月20132 月20133 月20134 月20135 月20136 月20137 月20138 月20139 月201310 月201311 月选择课题问题症结确定目标分析原因确定要因P制定对策D 实施对策C 效果检查巩固措施A 总结回顾今后打算课题（2002） “减少 500kV 单回路转角塔钢材用量”（全国工程建设优秀 QC 小组）课题（2008） “减少 500kV 双回路直线塔钢材用量”（河南省和中国水电质协优秀 QC 小组）课题（2010） “降低 500kV SJC1 双回路转角塔造价”
5、（全国优秀 QC 小组）P（Plan）计划，包括方针和目标的确定及活动计划的制定。D（DO）执行，就是具体运作，实现计划中的内容。C（Check） 检查，就是要总结执行计划的结果，分清哪些对了，哪些错了，明确效果，找出问题。A（Act）处理或行动。降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组3注： 计划进度 实际进度二、选题理由三、现状调查我们输电线路 QC 小组针对本次课题，对双回路耐张塔造价，通过调阅档案、向外院借资等方法，进行以下两个方面的现状调查。 调查人员：殷黎明 调查时间：2013.1.072013.1.11 调查内容：通过查阅我院近年设计的 4 个 500k
6、V 输电线路工程资料，分析 500kV SJC2 双回路耐张塔造价情况。a. 贯彻我院“双开拓、双巩固”的方针，我院对线路部提出了提高输电线路工程中标率，创造更大的经济效益的要求。b. 我院技经专业统计祥符庄周 500kV 线路工程结果显示，我院设计的 500kV双回路耐张塔的造价比同时期国内先进水平高 10%左右。降低500kVSJC2双回路耐张塔造价院对本部要求目前存在问题现状调查一：我院设计的 500kV SJC2 双回路耐张塔造价情况降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组4表 3.1 我院设计 500kV SJC2 双回路耐张塔造价表工程名称 塔型 呼高/m
7、)用钢量/kg材料/万元 运输/万元 安装/万元 总造价/万元21 75334.1 70.17 4.56 7.48 82.2124 81178.3 75.61 4.88 8.34 88.8327 85087.5 79.26 5.17 8.43 92.86SJC230 90189.5 84.01 5.42 9.23 98.66济源牡丹500kV 线路工程平均值 82947.35 77.2625 5.0075 8.37 90.6421 58248.2 51.25 2.61 7.24 61.124 61689.4 54.27 2.82 7.37 64.4627 65288.7 57.43 3.03
8、7.5 67.96SJC230 68632.7 60.36 3.12 8.3 71.78祥符庄周500kV 线路工程平均值 63464.75 55.8275 2.895 7.6025 66.32521 42645.60 39.66 2.60 4.36 46.6224 46469.20 43.21 2.81 4.75 50.7727 49673.29 46.19 3.00 5.08 54.27SJC230 51581.79 47.97 3.12 5.27 56.36鹤壁电厂安阳 接安阳西变500kV 线路工程平均值 47592.47 44.2575 2.8825 4.865 52.00521 4
9、4246.71 41.15 2.67 4.52 48.3424 48571.17 45.17 2.94 4.97 53.0827 51677.30 48.06 3.12 5.29 56.47SJC230 53581.54 49.83 3.23 5.48 58.54华豫电厂信阳变500kV 线路工程平均值 49519.18 46.0525 2.99 5.065 54.1075平均值 60880.94 55.85 3.44 6.475 65.77所占比例 84.9% 5.2% 9.9% 100%备注：材料费在输电铁塔总造价中占的比重远远比运输、安装所占的比重大。输电塔造价=材料费+运输费+安装费=
10、（材料+运输）*输电用钢量量+安装*构件数量表 3.2 SJC2 造价调查汇总表降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组5 调查人员：王苗苗 调查时间：2013.1.262013.1.28 调查内容：1、从现状调查一表 3.1 中可以看出，我院设计的 4 个 500kV 输电线路工程中 SJC2 双回路耐张塔的钢材用量在 47592.47kg82947.35kg 之间，平均用量在 60880.94kg左右；总造价在 52.005 万元90.64 万元之间，平均总造价在 65.77 万元左右；2、小组成员王苗苗通过查阅中国电建等杂志与文献中关于 500kV SJC2 双
11、回路耐张塔用钢量的论文，对比我院设计的 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量，与目前国材料费用占 500kV SJC2 双回路耐张塔造价的 84.9%。材料造价高是造成500kV SJC2 双回路耐张塔造价高的主要原因。500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量大，是导致材料造价高的主要原因。问题症结现状调查二：我院设计的 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量调查500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量大，导致材料造价高，是造成 500kV SJC2 双回路耐张塔总造价偏高的问题症结。结论一造价类型 材料 运输 安装造价 /万元 55.85 3.44 6.475累计造价/万元 55.85
12、 59.29 65.77所占比例 84.9% 5.2% 9.9%累计比例 84.9% 90.1% 100%降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组6内先进水平用钢量数据，分析结果如表 3.3 所示。表 3.3 我院设计 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量调查表塔型 呼高/m 我院输电塔用钢量/kg 国内先进水平用钢量/kg 我院输电塔偏重/kg21 55118.7 47884.8 7233.924 59477.0 51981.0 7469.027 62931.7 55798.0 7133.7SJC230 65996.4 58782.4 7214.0平均值 608
13、80.95 53611.55 7262.65四、设定目标1、目标值从上述关于我院设计的 500kV SJC2 双回路耐张塔造价，以及 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量现状的调查，分别从输电铁塔用钢量和造价两方面进行目标设定：2、目标值计算：1) 用钢量：由表 3.3 可以看出，我院设计的 500kV SJC2 双回路耐张塔平均用钢量比国内先进水平重约 7.3 吨，经过讨论，我们小组拟定本次活动的目标为：降低用钢量 7.3 吨，减少比例：12.0%；降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 6.789 万元，减少比例 10.3%。2) 目标计算：a. 用钢量：7.3/60.88（平均
14、用钢量）=12.0% ；我院设计的 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量比国内先进水平约重 7300 kg。结论二 用钢量：减少 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量 7.3 吨，降低比例12.0%。 造 价：降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 6.789 万元，减少比例 10.3%。用钢量大是造成 500kV SJC2 双回路耐张塔造价高的主要原因。降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组7b. 造价：6.789/65.77（平均总造价）=10.3% 。5、分析原因输电线路 QC 小组成员，分别从“人员” 、 “软件” 、 “设计” 、 “材料”
15、、 “资料”等 5个方面，进行 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量大的原因分析，编制如下因果分析树图：降低 7.3 吨，比例12.0%降低 6.789 万元，比例10.3%降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组8500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量大人员 软件 设计 材料 资料优化设计理论掌握少设计人员设计经验指数偏低结构专业技能学习不足设计人员同类工程设计经验不足设计软件功能不够完善设计软件缺少一些计算模块设计软件荷载计算不够优化软件荷载加载方式不够优化设计方案不够优化塔型选择较为单一 杆件结构裕度偏大塔型选择不能满足最低用钢量要求 杆件未达到最佳受力状
16、态铁塔主材用钢量大铁塔主材规格大塔身主材强度低可借鉴的优化资料少我院现有参考资料不足6、确定要因小组成员对上述因果分析树图中所示造成 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量大的 8个末端原因进行逐条分析讨论，制成如下要因确认表，明确了确认内容、确认方法以降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组9及验证标准。表 6.1 要因确认计划表序号 末端原因 确认方法 确认内容 确认标准 负责人 完成时间1 结构专业技能学习不足 统计分析 线路部培训考核成绩及格率线路部专业培训考核及格率：95%。郭咏华 2013.2.152013.2.202设计人员同类工程设计经验不足统计调查
17、设计人员参与设计工程量及工作年限至少有完成 2 个耐张塔设计经验及工作年限在 3年以上。王苗苗殷黎明2013.2.182013.2.253设计软件缺少一些计算模块调查分析 现有计算手段进行铁塔设计时间现有软件计算铁塔时间5 小时。 屈讼昭郭咏华 2013.2.252013.3.034软件荷载加载方式不够优化计算分析计算软件计算荷载形式对用钢量的影响软件计算荷载添加形式对塔用钢量的影响3%。屈讼昭郭咏华2013.3.052013.3.205塔型选择不能满足最低用钢量要求计算分析 单塔型式对用钢量及造价的影响 选用合理塔型减轻用钢量 5%。郭咏华张先俊张建明郭 杰2013.3.052013.3.1
18、56杆件未达到最佳受力状态调查分析 塔身结构布置对受力分析 塔身杆件受力裕度：37% 。 邓锦辉郭 杰 2013.3.102013.3.207 塔身主材强度低 调查分析铁塔主材强度对用钢量及造价的影响选用铁塔主材能够达到最优造价水平。邓锦辉郭咏华王苗苗2013.3.102013.3.258 我院现有参考资料不足 统计分析 现有结构专业资料覆盖率我院结构专业参考资料覆盖率达85%。殷黎明王苗苗郭咏华2013.3.152013.3.25末端原因一：结构专业技能学习不足要因确认标准：线路部培训考核合格率：95%以上。2013 年 2 月 20 日，输电线路 QC 小组在迪森 8 楼会议室进行了培训考
19、核。降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组10参与本次结构专业技能培训的成员有：郭咏华、邓锦辉、张建明、王苗苗、殷黎明、屈讼昭、郭杰；考核内容包括：输电线路铁塔设计规定、自立式铁塔计算软件 TTA、500kV 输电线路设计、角钢塔的应用、铁塔结构优化设计、铁塔高强钢的应用、输电铁塔造价分析等方面的内容。考核成绩如图 6.1 所示。末端原因二：设计人员同类工程设计经验不足要因确认标准：至少有完成 2 个耐张塔设计经验及工作年限在 3 年及以上。统计输电线路 QC 小组结构专业成员参与双回路耐张塔设计情况，列表如下：表 6.2 设计人员参与铁塔设计统计表姓名 工程项目名
20、称 个数 工作年限王苗苗 浙北浙中浙南福州 1000kV 交流线路工程 SJC271011 计算 2 4输电线路 QC 小组全体成员经过 7 次专业知识培训， 7 名小组成员全部达到了合格线 80 分以上，合格率达 100%。结构专业技能学习不足不是要因输电线路 QC小组成员均有完成2 个以上耐张塔设计的经验，都有 3年以上工作经验，全面掌握双回路耐张塔的设计知识与技能。设计人员同类工程设计经验不足不是要因80 分以上为考试合格降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组11国网输电线路通用设计 2F11-SJC2 计算淮南皖南浙北沪西 1000kV 交流线路工程 SKC
21、301 计算张建明浙北浙中浙南福州 1000kV 交流线路工程 SZJC27101 计算2 5浙北浙中浙南福州 1000kV 交流线路工程 SJC271016 计算郭 杰灵州绍兴800 直流线路工程 Z27101 计算2 10浙北浙中浙南福州 1000kV 交流线路工程 SJC271013 计算郭咏华淮南皖南浙北沪西 1000kV 交流线路工程 SZC307 计算2 17浙北浙中浙南福州 1000kV 交流线路工程 SJC271013 计算淮南皖南浙北沪西 1000kV 交流线路工程 FJ1 计算邓锦辉浙北浙中浙南福州 1000kV 交流线路工程 SJC271015 计算3 10末端原因三：设
22、计软件功能不够完善要因确认标准：现有软件计算铁塔时间5 小时。目前我院常用的铁塔设计软件主要有：自立式铁塔内力分析软件 TTA 及铁塔制图软件 STW。自力式铁塔内力分析软件一般计算占铁塔总构件数量 50%70%左右的受力材，不能计算占总构件数量 30%50%的辅助材；现行铁塔制图软件不能计算制图控制尺寸。随机抽取结构专业 5 名设计人员，统计以往他们进行手算辅助材及铁塔控制尺寸计算的时间，如表 6.3 所示：表 6.3 结构人员手算时间统计表人员 辅助材计算（小时）控制尺寸计算（小时）累计（小时）王经运 72 53 161张忠新 65 54 119赵金丽 70 57 127聂旭初 74 50
23、 124杜娜 68 52 120平均值 70 53 123手算一种铁塔的结构布置需要大量的时间和精力，而铁塔的优化设计需要多方案的优化比选。为了解决这一问题，我们科室在小组活动中编制了铁塔辅助材计算程序及制图控制尺寸计算程序，大幅提高了铁塔的优化设计效率。降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组12图 6.2 铁塔辅助材计算程序流程末端原因四：软件荷载加载方式不够优化要因确认标准：软件计算荷载添加形式对塔用钢量的影响3%。我们 QC 小组成员屈讼昭在自立式铁塔计算软件 TTA 的基础上，自主编制了输电铁塔计算程序 TANS，修正了原有 TTA 的荷载添加形式，使软件在
24、进行输电铁塔各工况计算时，更能符合实际情况。比较两种程序计算 SJC2 的用钢量如表 6.4 所示。表 6.4 计算结果对比表用钢量/kg塔型 呼高/mTTA TANS减少重量/kg21 56296.2 53584.7 2711.524 60787.4 57942.2 2845.227 65059.4 61932.3 3127.1SJC230 68081.5 65129.1 2952.4平均值 63464.7 62556.35 59647.3铁塔辅助材计算程序及制图控制尺寸计算程序，使得铁塔设计多方案的优化比选成为可能。设计软件缺少一些计算模块 不是要因对比分析上表用钢量计算结果，可以得出，T
25、ANS计算的用钢量比 TTA 减轻 1747.53088.5kg，下降比例为 3%5%。软件荷载加载方式不够优化是要因降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组13末端原因五：塔型选择不能满足最低用钢量要求要因确认标准：选用合理塔型减轻用钢量 5%。小组成员针对耐张塔的特点，通过多方案优化比选，对伞形塔、双柱组合耐张塔、三柱组合耐张塔进行了分析计算，可知：双柱组合耐张塔通过分塔挂线、取消导线横担、优化跳线布置方案等手段，有效降低了塔高，减小了塔身尺寸，改善了铁塔受力条件，减小了导、地线纵向荷载对塔身的扭矩，提高了铁塔的抗冰、抗风和抗震性能，从而达到降低用钢量，节约工程投
26、资的目的。末端原因六：塔身结构杆件未达到最佳受力状态要因确认标准：塔身杆件受力裕度：37%。我们在 2010 年的 QC 小组活动中，通过优化横担尺寸、优化主材分段、优化斜材坡度、优化辅助材布置、优化塔身开口、坡度，以及优化连接节点构造等措施，对塔身结构进行优化布置，使结构能够达到最佳受力状态，杆件裕度控制在 37%，降低了双回路耐张塔用钢量，降低了输电铁塔造价。从左柱状图可以看出，采用双柱组合耐张塔代替鼓形/伞型耐张塔，同呼高情况下，可以有效减轻用钢量 1915.4 2939.1 kg，用钢量减轻约 45%。塔型选择不能满足最低用钢量要求是要因我们小组在 2010 年的 QC 小组活动中，采
27、用合理的结构布置，有效的减轻了用钢量，成功应用在工程中，明显的降低了双回路耐张塔的造价。塔身结构杆件未达到最佳受力状态不是要因降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组14末端原因七：塔身主材强度低要因确认标准：选用铁塔主材能够达到最优造价水平。小组成员郭杰针对 500kV 双回路耐张塔，将原有的 Q420 角钢替换为 Q690 钢管，按照 Q420 角钢价格每吨 7000 元，Q690 钢管价格每吨 9000 元计算，对比分析两种钢材情况下的用钢量及造价。末端原因八：我院现有参考资料不足要因确认标准：我院结构专业参考资料覆盖率达 85%以上。小组成员张建明调查了我院现
28、有线路结构专业资料情况，归纳如表 6.5 所示。表 6.5 我院线路结构专业资料情况调查表名称 我院现有 种类 现有资料涵 盖面 我院够买 种类 向外院收资 种类 采取措施后资料涵盖面1 输电线路设计规定 10 17% 3 2 25%2 输电线路铁塔计算 8 13% 2 2 20%3 输电铁塔结构优化 7 11% 1 2 15%4 角钢截面输电铁塔设计 7 7% 2 1 10%5 钢管杆塔设计 5 5% 2 1 8%6 高强钢的应用研究 3 4% 1 1 6%通过比较可知，由于高强钢价格较贵，虽然主材采用高强度钢管能够有效降低塔重，但考虑价格因素，主材采用更高强度等级钢材并不能有效降低造价。塔
29、身主材强度低不是要因降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组15怎么办？7新材料，新技术、新工艺在输电铁塔中的应用3 2% 1 1 4%8 其他 5 1% 1 1 2%9 我院暂无总计 32 40% / / 10%10 我院持有总计 48 60% 13 11 90%要因确定：综上所述，导致 500kV SJC2 双回路耐张塔用钢量大的主要原因有：7、制定对策通过前述，在综合分析造成双回路耐张塔用钢量大的主要原因之后，针对要因，制定了相应的对策。1、软件荷载加载方式不够优化；2、塔型选择不能满足最低用钢量要求。3、经过购买和向外院借取资料后，我院参考资料专业知识涵盖面由
30、原来的 60%增加到 90%，完全能够满足结构设计人员各方面的需求。我院现有的参考资料不足不是要因补充参考资料前 补充参考资料后降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组16表 7.1 对策制定表序号 要 因对策WHAT目标WHY措施HOW负责人WHO地点WHERE时间WHEN1软件荷载加载方式不够优化选择荷载加载方式合理的软件减轻用钢量2.4 吨。1) 优化铁塔荷载添加方式；2) 软件培训。郭咏华屈讼昭 设计院2013.3.254.05使用现有的自立式铁塔计算软件 TTA。自力式铁塔内力分析软件，分段计算杆件风荷载及自重时存在多统计及漏统计现象，且单元类型单一。方案一
31、不选用使用我院自主研发的铁塔设计计算软件TANS。改进后的铁塔设计计算软件，更加灵活计算空间任意风压分段对应风荷载和自重荷载，能够计算杆单元、梁单元及杆、梁混合单元。方案二选用a. 软件荷载加载方式不够优化选用鼓形/伞型双回路耐张塔鼓形/伞型耐张塔在跳线设计、塔高、用钢量、灵活性与安全性等方面存在诸多不足。方案一不选用b. 塔型选择不能满足最低用钢量要求选用双柱组合耐张塔双柱组合耐张塔通过改变跳线布置方式、分塔挂线、取消横担等方案，很好的减轻用钢量。方案二选用选用三柱组合耐张塔同等级、等呼高情况下，三柱组合耐张塔的用钢量比双柱组合耐张塔大，且施工较为复杂。方案三不选用降低 500kV SJC2
32、 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组172塔型选择不能满足最低用钢量要求选用能满足最低用钢量要求的塔型降低用钢量4.9 吨。1） 改变跳线布置方式（水平布置跳线和跳线串）；3) 分塔挂线；4) 取消横担。郭咏华王苗苗殷黎明郭 杰设计院 2013.3.254.058、实施对策我们 QC 小组成员，在明确了对策、目标以及要进行的措施之后，根据自己的分工，在规定的时间内，很好的落实了每项措施，收到了良好的效果。 对策目标：减轻用钢量 2.4 吨。 实施依据：架空输电线路杆塔结构设计技术规定 （DL/T 5154-2012)，以及双回路耐张塔结构的受力特点。 实施详情：1) 根据我院设计的双回路耐
33、张塔实际情况，结合“平顶山白河 500kV 线路工程”项目中 500kV SJC2 双回路耐张塔的使用情况，小组成员讨论分析输电线路铁塔杆件的传力路径，及其受力形式，总结其受力规律；2) 小组成员郭杰等经过讨论，决定采用自立式铁塔内力分析软件 TTA 程序。我院在使用 TTA 计算软件的过程中，发现 TTA 在输电线路铁塔导地线挂线点荷载添加方面，存在一定的不足；同时旧版本的 TTA 已经不能很好的适应最新版的架空输电线路杆塔结构设计技术规定 （DL/T 5154-2012）的技术要求。3) 我们线路部 QC 小组成员屈讼昭，在 TTA 的基础上，自主编制了输电铁塔结构计算程序 TANS。经过
34、小组成员的一致讨论，决定使用 TANS 对 SJC2 双回路耐张塔进行内力计算，并与 TTA 计算结果，进行相应的比较。由于国内输电线路铁塔计算软件 TTA 存在计算精度欠佳、计算效率偏低、计算单实施对策一：选择荷载加载方式合理的软件措施 1：优化铁塔荷载添加方式降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组18元类型单一、风荷载自动计算常发生错误、不支持国外规范等缺陷，特别是在使用TTA 计算铁塔时，风荷载的添加方式，导致计算结果不理想，给输电线路铁塔设计计算工作造成一定的影响。我们线路部 QC 小组成员屈讼昭，自主编制的输电铁塔结构计算程序 TANS，除拥有 TTA 塔
35、身风压计算功能外，增加了“全节点” 计算模式，可以更加灵活计算空间任意风压分段对应风荷载和自重荷载；并且，TANS 程序统计每段挡风面杆件以及每段包含杆件自重时，严格按照体、面精确统计，并智能剔除重复统计杆件信息。TANS 程序的风荷载添加方式如图 8.1 所示。图 8.1 TANS 程序的风荷载添加方式我们线路部 QC 小组于 2013 年 4 月 13 日19 日进行了为期一周的软件培训。QC小组全部成员参加了本次培训，培训效果良好。主要的培训内容有：软件主要功能、计算方法、计算模型、特殊梁单元、有限元计算、软件支持规范、软件测试等方面的内容。1软件主要功能：自动生成每基塔对应的 ANSY
36、S、SAP2000 全荷载工况数据接口文件；自动绘制铁塔司令图、铁塔三维图；自动输出计算书、材料规格统计表；空措施 2：软件培训降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组19间梁、杆单元线弹性有限元计算，计算节点位移、应变、应力；内力分析，计算杆单元轴力，梁单元轴力、剪力、弯矩，支座反力；自动选材，根据计算得出的梁、杆内力，程序自动选取满足规范要求的最小杆件。 2计算模型：线弹性空间梁、杆问题；空间杆单元模拟角钢；空间梁单元或杆单元模拟钢管；钢材视为弹性匀质材料，采用线弹性本构关系。3特殊梁单元：TANS 程序采用自由度释放的概念，根据杆件两端的联结情况对单元刚度矩阵和
37、右端项荷载列阵做处理。自由度释放在有限元分析理论中又称为自由度凝聚。这种方法不必增加任何节点，也不需要推导专门的单元刚度矩阵，程序化处理很方便。J 端自由度释放的空间梁单元刚度矩阵为：4有限元计算：有限元计算过程如图 8.2 所示。降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组20图 8.2 TANS 程序有限元计算过程5软件支持规范：TANS 程序支持的规范包括国内规范和国外规范。国内规范：架空送电线路杆塔结构设计技术规定（DL/T 5154-2002）架空输电线路杆塔结构设计技术规定（DL/T 5154-2012）钢结构设计规范(GB50017-2003)降低 500k
38、V SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组21国外规范：“Design of Latticed Steel Transmission Structures” (ASCE10-1997) “Guidelines for Electrical Transmission Line Structural Loading”（ASCE74-2010）6、软件测试：与 TTA 不同，TANS 程序在迭代选材过程中，针对轮换过程中的每基塔都进行一次风压计算。在此前提下，TANS 程序的计算效率仍然高于 TTA，荷载工况数越大、腿轮换次数越多体现越明显。 实施效果：小组成员屈讼昭、郭杰、殷黎明等统计了
39、双回路耐张塔 SJC2 分别使用TTA 和 TANS 程序的用钢量变化情况，列表如下：表 8.1 TTA 和 TANS 计算 SJC2 用钢量对比表用钢量/kg塔型 呼高/mTTA TANS减少重量/kg 减少比例21 56296.2 53584.7 2711.5 4.8%24 60787.4 57942.2 2845.2 4.6%27 65059.4 61932.3 3127.1 4.8%SJC230 68081.5 65129.1 2952.4 4.3%平均值 62556.35 59647.3 2909.05 4.6% 目标检查：从左图可以看出，采用我院自主研发的 TANS 程序计算的铁塔
40、，比同呼高下TTA 计算的用钢量降低量为 2.73.1 吨，降低比例为：4.34.8%。说明 TANS 对荷载优化效果比较明显。目标完成情况非常好对策实施效果非常好目标：活动后用钢量减轻2.4 吨。结果：用钢量减轻了 2.9 吨，减少了 4.6%降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组22 对策目标：降低用钢量 4.9 吨。 实施依据：普通耐张塔在塔高、用钢量、根开、结构断面以及经济性等方面的局限性和双柱组合耐张塔的优越性。双柱组合耐张塔的优越性：双柱组合耐张塔以改变跳线布置方式、分塔挂线、取消横担等手段，成功解决了普通伞型耐张塔在跳线设计、塔高、用钢量、灵活性与安全
41、性等方面的诸多不足，在提高工程综合经济效益、提高灵活性、增加安全可靠度等方面效果显著。 实施详情：我院在“皖电东送”特高压工程项目中的经验，结合中国电科院在北京良乡铁塔试验场进行的双柱组合耐张塔软跳线真型试验，结果表明双柱组合耐张塔软跳线系统能很好地满足工程的需要；试验塔型如图 8.3 所示；我院自行设计的平顶山至白河 500kV 同塔双回线路，如图 8.4 所示。图 8.3 试验塔 图 8.4 “平白线”双柱组合耐张塔双柱组合耐张塔两个回路的三相导线分别垂直布置在两个塔的塔身上，转角外侧塔的跳线( 串)引至转角内侧塔的跳线支架。通过改变导线挂点和跳线布置方式，从而取消横担，有效控制跳线弧垂及
42、对地和对塔身其他接地部分的间隙。取消铁塔横担不但减小了导地线对铁塔的扭矩和弯矩，也降低了铁塔自身的荷载，极好地改善了铁塔的受力状况。实施对策二：选用能满足最低用钢量要求的塔型降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组23小组成员在认真分析双回路耐张塔结构特点的基础上，提出两回线路分挂在相互独立的两个双柱塔身上，同时不改变导地线间以及导线相间的相对关系。在相导线上下垂直布置、导地线间相对水平偏移、地线对导线的保护角等方面与相邻直线塔一致。分塔挂线，相当于将原来的塔身荷载一分为二，分别施加在两个耐张塔上。在保证输电铁塔受力合理的前提下，选取合理的塔身杆件材料，可以有效的减轻
43、用钢量，同时降低输电铁塔造价。a)活动前塔型 b)活动后塔型图 8.5 活动前后导线挂点示意图1) 双柱组合耐张塔通过分塔挂线，将原来施加在一个塔位上的荷载一分为二，施加在两个塔位上，降低了输电铁塔的承载力；2) 由于荷载的降低，铁塔杆件受力减小，选用小规格钢材即可满足要求，可以有效的降低输电铁塔的钢材用量，达到降低造价的目的。实施效果伞形/鼓型塔双回导线共塔设计，荷载大，单塔根开大。双柱组合耐张塔双回导线分塔挂线，单塔荷载小，根开小，便于塔位选择和基础选型。措施 1：分塔挂线降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组24随着电压等级的升高，要求的电气间隙越来越大，塔头
44、尺寸也越来越大，对施工和运行维护也造成了一定的影响。减少跳线弧垂及其风偏偏移值是缩小耐张塔尺寸的有效方法，而跳线弧垂及偏移主要决定于采用的跳线或固定跳线的方式。小组成员在传统的双回路耐张塔基础上，深入分析双回路耐张塔挂线特点，以及塔身杆件受力特性，结合我院双回路耐张塔设计经验，跳线布置方式改垂直布置为水平布置。采用水平布置跳线和跳线串。从而，跳线不再是耐张塔最低呼称高度和导线层间距的制约因素。我院自行设计的平顶山至白河 500kV 线路中使用的双柱组合耐张塔在转角内外侧分别采用了铝管式刚性跳线以及普通软跳线，如图 8.6 所示。图 8.6 平白线双柱组合耐张塔转角内外侧分别采用了铝管式刚性跳线
45、以及普通软跳线对于双柱组合耐张塔，无论是有关联塔型还是无关联塔型，其跳线均为水平方向布置。措施 2：改变跳线布置方式降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组25图 8.7-1 有关联塔跳线布置方式 图 8.7-2 无关联塔跳线布置方式我院委托中国电科院在北京良乡铁塔试验场顺利完成了双柱组合耐张塔软跳线真型试验。如图 8.8-1、8.8-2 所示。试验包括双柱组合耐张塔耐张串安装、跳线串安装、张力测试、电气间隙测试等。试验结果与理论计算基本一致，表明软跳线系统能很好地满足工程需要。有关联双柱组合耐张塔有关联时的跳线可使用软跳线，此时，借助另一主塔连接跳线，通过耐张串和跳
46、线串实现水平三点固定，稳定性好。无关联双柱组合耐张塔对于无关联塔，可增加跳线横担牵拉、支撑跳线，跳线横担布置在导线耐张挂点上方，并尽量让跳线串的导线挂点和耐张串挂点大致等高，形成水平跳接方式。降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组26图 8.8-1 跳线串 图 8.8-2 组装后成型照片对于无关联单柱塔，加装跳线横担牵拉、支撑水平跳线，与干字型单回路耐张塔中相跳线的跳接形式一样，硬跳线的长度设计与跳线及串的风偏、跳线挠度、线路转角等有关，同时还要考虑施工及运行的方便性。经计算，跳线横担顺线路方向的支架长度宜取为 8m，硬跳线长度依据线路转角情况取 9m16m。图 8
47、.9 为双柱塔在 40转角时各相的风偏俯视图和正视图，其跳线支架长度取 8m 时，硬跳线长度需要 16m。 图 8.9 两柱组合耐张塔内角侧硬跳线结构尺寸降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组271. 双柱组合耐张塔通过改变跳线布置方式，改垂直布置为水平布置，铁塔最低呼高由 24m 降至 21m；2. 与硬跳线相比，使用软跳线的有关联双柱组合耐张塔，在同呼高下，可以减轻用钢量约 23%，有效的降低双回路耐张塔造价。实施效果普通耐张塔由于铁塔高度高、导地线横担长，由导、地线引起的弯矩、扭矩随高度和横担长度增加成倍甚至成指数增长，杆塔自身的风振系数也成指数性增长，需要使
48、用双组合甚至四组合角钢（大规格角钢）或钢管塔才能满足荷载要求。双柱组合耐张塔型式如图 8.10 所示。a)活动前塔型 b)活动后塔型图 8.10 活动前后耐张塔示意图导线横担跳线横担导线挂塔身，取消导线横担。地线横担地线挂塔身，取消地线横担通过技术经济比较，与用硬跳线的无关联双柱组合耐张塔相比，相同呼高情况下，有关联的双柱组合耐张塔减少塔重约 23。综上所述，本次 QC 小组活动中双柱组合耐张塔推荐采用转角外侧使用软跳线的有关联双柱耐张塔。措施 3：取消横担降低 500kV SJC2 双回路耐张塔造价 输电线路 QC 小组28 实施效果：小组成员统计了采用双柱组合耐张塔代替传统的伞型或鼓形耐张
49、塔后，用钢量的变化情况，列表如下：表 8.2 实施对策二用钢量变化表用钢量/kg塔型 呼高/m普通耐张塔 双柱组合耐张塔减少重量/kg 减少比例21 53584.7 47884.8 5699.9 10.6%24 57942.2 51981.0 5961.2 10.2%27 61932.3 55798.0 6134.3 9.9%SJC230 65129.1 58782.4 6346.7 9.7%平均值 59647.325 53611.55 6035.525 10.1% 目标检查：a. 双柱组合耐张塔取消导、地线横担之后，将导、地线直接挂在塔身上，改善了铁塔的受力状况；b. 取消导、地线横担，简化了塔身结构，明显减轻了用钢量，达到降低造价的目标。实施效果目标完成情况非常好对策实施效果非常
