桿塔荷載及強(qiáng)度校驗(yàn)(常用).doc

桿塔荷載及強(qiáng)度校驗(yàn) 一、荷載種類及計(jì)算條件1.荷載分類根據(jù)荷載在桿塔上的作用方向，可劃分為以下幾種：(1)水平荷載。桿塔及導(dǎo)線、避雷線的橫向風(fēng)壓荷載，轉(zhuǎn)角桿塔導(dǎo)線及避雷線的角度荷載。 (2)縱向荷載。桿塔及導(dǎo)線、避雷線的縱向風(fēng)壓荷載，事故斷線時(shí)的順線路方向張力。還有導(dǎo)線、避雷線的順線路方向不平穩(wěn)張力，安裝時(shí)的緊線張力等。(3)垂直荷載。導(dǎo)線、避雷線、金具、絕緣子、覆冰荷載和桿塔自重，安裝檢修人員及工具重力，使用拉線時(shí)由拉線產(chǎn)生的垂直分力。2.荷載的計(jì)算條件桿塔的荷載與氣象條件有關(guān)，也與線路運(yùn)行情況、桿塔型式等因素有關(guān)。確定桿塔的荷載應(yīng)考慮桿塔在施工、運(yùn)行中可能遇到的外界條件。對此，架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程做了規(guī)定。此外，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)與民用35KV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范對35KV及以下架空電力線路桿塔荷載計(jì)算條件也做了規(guī)定。過去的書刊上把這種規(guī)定叫做桿塔設(shè)計(jì)條件。它既是設(shè)計(jì)桿塔時(shí)計(jì)算桿塔荷載的依據(jù)，也是線路設(shè)計(jì)中校驗(yàn)桿塔強(qiáng)度的依據(jù)?，F(xiàn)將有關(guān)規(guī)定綜述如下：35KV及以上高壓架空線路的各類桿塔均應(yīng)計(jì)算線路的運(yùn)行情況、斷線(縱向不平衡張力)情況及安裝情況的荷載。但對35KV及以下采用針式絕緣子線路和10KV及以下的瓷橫擔(dān)線路，可不進(jìn)行斷線情況的桿塔荷載計(jì)算。（1）正常運(yùn)行情況。各類桿塔的運(yùn)行情況，應(yīng)采用下列荷載計(jì)算條件：最大風(fēng)速、無冰、未斷線；覆冰、相應(yīng)風(fēng)速、未斷線；最低氣溫、無風(fēng)、無冰、未斷線(適用于終端桿塔和轉(zhuǎn)角桿塔)。（2） 斷線(不平衡張力)情況。 分以下幾種)情況考慮：1) 直線型桿塔(包括懸垂轉(zhuǎn)角桿塔)的斷線(不平衡張力)情況單回路或多回路直線型桿塔(包括懸垂轉(zhuǎn)角桿塔)的斷線(不平衡張力)情況，應(yīng)采用下列荷載計(jì)算條件：斷一根導(dǎo)線(或一相不平衡張力)、避雷線未斷、無風(fēng)、無冰。一根避雷線有不平衡張力、導(dǎo)線未斷、無風(fēng)、無冰。其中，單導(dǎo)線的斷線張力和避雷線的不平衡張力計(jì)算應(yīng)采用數(shù)值參見有關(guān)文獻(xiàn)。2)耐張轉(zhuǎn)角型桿塔斷線情況耐張轉(zhuǎn)角型桿塔斷線情況應(yīng)采用下列荷載計(jì)算條件(適用于單回路或多回路桿塔)：在同一檔內(nèi)斷兩相導(dǎo)線(終端桿塔應(yīng)考慮剩兩相導(dǎo)線)、避雷線未斷、無風(fēng)、無冰。斷一根避雷線、導(dǎo)線未斷、無風(fēng)、無冰。在斷線情況下，導(dǎo)線斷線張力取導(dǎo)線最大張力的70%，避雷線斷線張力取避雷線最大使用張力的80%。 3)重冰區(qū)各類桿塔斷線情況重冰區(qū)各類桿塔斷線情況，應(yīng)按覆冰、無風(fēng)、氣溫-5計(jì)算，斷線情況覆冰荷載不應(yīng)小于運(yùn)行情況計(jì)算覆冰荷載的50%。（3）安裝情況。各類桿塔的安裝情況，應(yīng)按安裝荷載、相應(yīng)風(fēng)速、無冰條件計(jì)算。安裝荷載按下列原則確定。1)直線型桿塔(包括懸垂轉(zhuǎn)角桿塔) 導(dǎo)線或避雷線及其附件的起吊安裝荷載，應(yīng)包括提升重力(一般按兩倍計(jì)算)和安裝工人及工具的附加荷載。2)耐張型桿塔 需考慮導(dǎo)線、避雷線的架設(shè)次序等若干具體規(guī)定。3)終端桿塔終端桿塔應(yīng)按變電所側(cè)檔已架線及未架線兩種情況計(jì)算。各類桿塔，一般均按計(jì)算線路正常運(yùn)行、斷線、安裝及特殊情況的荷載，各類桿塔的荷載計(jì)算條件詳見架空線路設(shè)計(jì)手冊。 3.荷載系數(shù)在桿塔計(jì)算中，由于各類荷載出現(xiàn)的幾率不同，其荷載作用的時(shí)間長短不同，為了設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，其相應(yīng)的安全可靠性也有不同的要求，因?yàn)?，耐張桿塔發(fā)生事故的后果比直線桿塔要嚴(yán)重得多，因此當(dāng)它們同樣受事故荷載作用時(shí)，要求耐張桿塔有較高的可靠性。為了能采用同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行受力的比較和尺寸選擇，引入“荷載系數(shù)K”，表征各種情況的荷載對桿塔安全可靠性的要求。將運(yùn)行、斷線及安裝情況的荷載分別乘以相應(yīng)的荷載系數(shù)K，就得到各種情況的設(shè)計(jì)荷載。按設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行桿塔強(qiáng)度的計(jì)算時(shí)，采用同一安全系數(shù)，可以簡化桿塔強(qiáng)度的計(jì)算。各類桿塔的荷載系數(shù)取值為：運(yùn)行情況，K=1.0；安裝情況，K=0.9；斷線情況，K=0.75（耐張型桿，K=0.9）。 二、各種檔距的確定在計(jì)算桿塔荷載時(shí)，需首先確定各種桿塔的標(biāo)準(zhǔn)檔距、水平檔距和代表檔距，以便計(jì)算導(dǎo)線的風(fēng)壓、重力和張力。1.標(biāo)準(zhǔn)檔距與桿塔的經(jīng)濟(jì)呼稱高相對應(yīng)的檔距，稱為標(biāo)準(zhǔn)檔距。在平地標(biāo)準(zhǔn)檔距為() ，即計(jì)算檔距。式中的符號意義同前。2.水平檔距水平檔距是計(jì)算導(dǎo)線、避雷線風(fēng)壓荷載的主要數(shù)據(jù)之一，桿塔的水平檔距應(yīng)等于桿塔經(jīng)濟(jì)呼稱高決定的標(biāo)準(zhǔn)檔距。3.垂直檔距垂直檔距決定于桿塔的垂直荷載，其大小直接影響橫但及吊桿的強(qiáng)度，垂直檔距一般取水平檔距的1.251.7倍，通常取1.5倍左右，或按比水平檔距大50100m來設(shè)計(jì)。4.代表檔距導(dǎo)線、避雷線的張力與代表檔距有關(guān)，絕大多數(shù)的代表檔距小于標(biāo)準(zhǔn)檔距，一般在計(jì)算直線桿塔的風(fēng)偏角時(shí)，取代表檔距 ；而在計(jì)算耐張桿塔導(dǎo)線、避雷線的張力時(shí)，則取，當(dāng)桿塔標(biāo)準(zhǔn)檔距接近臨界檔距時(shí)，可取標(biāo)準(zhǔn)檔距等于臨界檔距。 三、荷載確定及荷載圖1垂直荷載的計(jì)算（58）式中G導(dǎo)線或避雷線的垂直荷載，N；g導(dǎo)線或避雷線的垂直比載（g1或g3），N/mmm2； S導(dǎo)線或避雷線截面，mm2； 垂直檔距，m； Gj絕緣子串總重量，N。無論是安裝情況或斷線情況，一般需有工作人員在桿塔上作業(yè)，因此在計(jì)算安裝情況及斷線情況荷載時(shí)，應(yīng)考慮工作人員在桿塔上作業(yè)的附加荷載。此外，還應(yīng)考慮提升導(dǎo)線時(shí)沖擊系數(shù)1.11.2。2水平荷載(1)桿塔風(fēng)壓荷載。當(dāng)風(fēng)向與線路方向垂直時(shí)，桿塔風(fēng)壓荷載按下式計(jì)算（59）式中Pp風(fēng)向與線路方向垂直時(shí)的桿或塔身風(fēng)壓，N；v設(shè)計(jì)風(fēng)速，m/s；C風(fēng)載體形系數(shù)，對環(huán)形截面電桿取0.6，矩形截面桿取1.4，角鋼鐵塔取1.4（1+），圓鋼鐵塔取1.2（1）；F風(fēng)壓方向桿、塔身側(cè)面構(gòu)件的投影面積m2；空間桁架背面的風(fēng)壓荷載降低系數(shù)，其值見教材表410所示。同理，導(dǎo)線、避雷線風(fēng)壓荷載的計(jì)算風(fēng)速也按其懸掛平均高度進(jìn)行修正。(2)導(dǎo)線、避雷線的風(fēng)壓荷載為：（510）式中P導(dǎo)線或避雷線的風(fēng)壓荷載，N，線路轉(zhuǎn)角（）；g導(dǎo)線或避雷線的風(fēng)壓比載，N/mmm2；水平檔距（斷線時(shí)，斷線相計(jì)算水平檔距取/2），m；絕緣子串風(fēng)壓（工程計(jì)算中常忽略），N。3桿塔荷載及倒拔校驗(yàn)(1)桿塔荷載校驗(yàn)荷載校驗(yàn)可用下列三種方法。1) 鐵塔荷載圖校驗(yàn)計(jì)算出桿塔實(shí)際承受的荷載與所選桿塔的設(shè)計(jì)荷載圖相比較，不超出桿塔允許荷載即為合格。在計(jì)算實(shí)際荷載時(shí)有時(shí)可不全部計(jì)算，而只計(jì)算起控制作用的水平風(fēng)荷載和垂直荷載。鐵塔荷載圖如圖5-6所示。2) 鋼筋混泥土桿塔最大彎矩校驗(yàn)有的鋼筋混泥土電桿給出允許最大彎矩?？捎?jì)算出桿塔實(shí)際承受最大彎矩，不超過允許值并略有裕度即校驗(yàn)合格。3)水平檔距、垂直檔距校驗(yàn)有的桿塔給出桿塔使用導(dǎo)線截面、氣象條件和設(shè)計(jì)桿塔時(shí)所用的設(shè)計(jì)水平檔距及垂直檔距。這時(shí)，如果所設(shè)計(jì)線路與桿塔使用條件相符，只要實(shí)際水平檔距、垂直檔距相應(yīng)小于設(shè)計(jì)水平檔距、設(shè)計(jì)垂直檔距，即校驗(yàn)合格。水平檔距可根據(jù)定位以后的平斷面圖中量出或算出。 從平斷面圖上量出的垂直檔距是最大垂直弧垂時(shí)的垂直檔距，而不一定是校驗(yàn)條件的垂直檔距。當(dāng)在平斷面圖上量得垂直檔距明顯小于設(shè)計(jì)垂直檔距時(shí)，也可認(rèn)為合格。當(dāng)兩者相差很小時(shí)，應(yīng)根據(jù)垂直檔距計(jì)算式直接計(jì)算出校驗(yàn)條件下的垂直檔距，再做比較。(2)桿塔倒拔校驗(yàn) 當(dāng)垂直檔距為負(fù)值時(shí)，導(dǎo)線對桿塔產(chǎn)生倒拔力。一般用最低溫度作為桿塔倒拔的校驗(yàn)條件。在該條件下桿塔不倒拔，便不會(huì)有倒拔現(xiàn)象。1)用“冷板”校驗(yàn)同繪制最大垂直弧垂模板的方法一樣，繪制出最低溫度狀態(tài)的懸垂曲線模板，俗稱冷板。具體過程是，把冷板曲線在縱斷面圖上放正(使其縱軸保持為鉛垂位置)，使冷板曲線恰恰通過被校驗(yàn)桿