第九章鋼筋混凝土桿塔承載力計(jì)算

1、第九章 鋼筋混凝土桿塔承載力計(jì)算鋼筋混凝土桿塔廣泛應(yīng)用在110kV及以下的輸電線路中，電桿的外徑受制造、運(yùn)輸、安裝等條件限制，使之在承載力和穩(wěn)定性方面也受到限制。為了保證桿塔有足夠的承載力和穩(wěn)定性，桿塔總高一般不超過(guò)20m。因此，在計(jì)算桿塔在特定計(jì)算情況各計(jì)算點(diǎn)的荷載設(shè)計(jì)值時(shí)，一般不需考慮高度的影響。輸電線路大部分為直線桿。耐張、轉(zhuǎn)角及終端等電桿，通稱為耐張型或特種桿。特種桿應(yīng)當(dāng)能夠承受斷線荷載，以限制事故波及范圍。在導(dǎo)線緊線時(shí)，還用特種桿做錨桿并承受較大的安裝荷載。所有特種桿都安裝拉線，以承受外部荷載。 第一節(jié) 不打拉線直線拔梢單桿 不打拉線的直線拔梢單桿(以下簡(jiǎn)稱拔梢單桿) ，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

2、、施工方便、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、占地面積小、對(duì)機(jī)耕影響不大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在110kV及以下的輸電線路中。拔梢單桿的主要缺點(diǎn)是電桿的抗扭性能差，荷載較大時(shí)桿頂容易傾斜，故一般用于LGJ-150以下的導(dǎo)線及平地或丘陵地帶較為適宜，荷載較大的重冰區(qū)不宜采用。一、正常運(yùn)行情況的計(jì)算拔梢單桿的錐度為1/75，由于不打拉線，故采用深埋式基礎(chǔ)，以保證電桿基礎(chǔ)的穩(wěn)定可靠。這種桿型的主桿屬于一端固定，另一端為自由的變截面壓彎構(gòu)件。電桿正常運(yùn)行情況的受力，可按純彎構(gòu)件計(jì)算。由于桿頂撓度，考慮增加12%15%的彎矩，如圖9-1所示，主桿任意截面x-x處的彎矩Mx，可按下式計(jì)算： （9-1）式中 Mx主桿x-x截面處的

3、彎矩，N.m； P1地線風(fēng)壓荷載設(shè)計(jì)值，N； P2導(dǎo)線風(fēng)壓荷載設(shè)計(jì)值，N； Py計(jì)算截面x-x以上的桿身風(fēng)壓對(duì)x-x截面處產(chǎn)生的彎矩，N.m； 圖9-1 拔梢單桿 m由于桿頂撓度和垂直荷載產(chǎn)生的附加彎矩系數(shù)，一般取0.120.15。 計(jì)算截面x-x以上主桿檔風(fēng)面積為一等腰梯形，桿身風(fēng)壓為 （9-2）x-x截面以上桿身風(fēng)壓合力作用點(diǎn)，距截面x-x處的高度y為 故計(jì)算截面x-x的桿身（按錐度為1/75）風(fēng)壓彎矩為 （9-3） 為簡(jiǎn)化計(jì)算，桿身風(fēng)壓P的作用點(diǎn)，可考慮距截面x-x的高度為h/2，則桿身風(fēng)壓彎矩可變?yōu)橄率剑?（9-4）式中 z風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按地面粗糙度類別和離地面或水面的高度Z(m)

4、用指數(shù)公式計(jì)算：A類指近海海面、海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)，z=0.794h0.24，1.00zz3.12；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)，z=0. 478Z0.32，1.00z3.12；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)，z=0.224Z0.44，0.74z3.12；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)，z=0.08Z0.60，0.62z3.12。s構(gòu)件的體型系數(shù)，環(huán)形截面電桿取0.7； B覆冰時(shí)風(fēng)荷載增大系數(shù)，5mm冰區(qū)取1.1，10mm冰區(qū)取1.2。 z 桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，對(duì)桿塔本身，當(dāng)桿塔全高不超過(guò)60m時(shí)應(yīng)按照表9-1對(duì)全高采用一個(gè)系 數(shù)，當(dāng)桿塔全高超過(guò)6

5、0m時(shí)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范GB50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定采用由 下到上逐段增大的數(shù)值，但其加權(quán)平均值不應(yīng)小于1.6；對(duì)單柱拉線桿塔不應(yīng)小于1.8；設(shè)計(jì)基 礎(chǔ)時(shí)，當(dāng)桿塔全高不超過(guò)60m時(shí)應(yīng)取1.0，全高超過(guò)60m時(shí)，應(yīng)采用由下到上逐段增大的數(shù)值， 但其加權(quán)平均值不應(yīng)小于1.6取1.3； 表9-1 桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)z (用于桿塔本身) 桿塔全高H(m)2030405060z單柱拉線桿塔1.01.41.61.71.8其他桿塔1.01.251.351.51.6注1 中間值按插入法計(jì)算 2 對(duì)自立式鐵塔表中數(shù)值適用于高度與根開(kāi)之比為46 D0桿頂外徑，m； Dx主桿x-x處的外徑，m； v計(jì)算風(fēng)速，

6、m/s； P計(jì)算截面x-x以上主桿桿身風(fēng)壓，N； h計(jì)算截面x-x以上主桿高度，m。電桿在正常運(yùn)行情況下，各截面除了受彎矩作用以外，還受剪力和主拉應(yīng)力的作用。截面x-x所受剪力Vx為 Vx=P+P1+3P2 （9-5）式中符號(hào)意義同前。 構(gòu)件截面x-x處的最大主拉應(yīng)力為： （9-6）式中Vx和Dx分別為計(jì)算截面x-x的剪力和外徑。在實(shí)際計(jì)算桿身彎矩時(shí)，一般應(yīng)分別計(jì)算主桿的A點(diǎn)、B點(diǎn)和C點(diǎn)的彎矩，還應(yīng)計(jì)算主桿分段和桿內(nèi)抽鋼筋處的彎矩。以便選配鋼筋和桿段。二、斷導(dǎo)線情況的計(jì)算由于電桿不打拉線，所以電桿的長(zhǎng)細(xì)比很大，在斷線張力T的作用下，將使桿頂發(fā)生很大的位移，致使一側(cè)地線拉緊，另一側(cè)地線放松，從而

7、產(chǎn)生地線支持力T，圖9-2所示為斷線情況電桿的受力圖。這時(shí)對(duì)電桿截面x-x處產(chǎn)生的彎矩，除順線方向的荷載（T和T）引起的彎矩Mzx以外，還有不平衡垂直荷載引起的彎矩Mqx，故截面x-x的總彎矩為 （9-7）當(dāng)計(jì)算主桿強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按最不利情況考慮。取斷線發(fā)生在上導(dǎo)線或下導(dǎo)線，且地線有最小支持力Tmin或最大支持力Tmax時(shí)，取其中彎矩較大者。如圖9-2所示的荷載及幾何尺寸，對(duì)電桿任意截面產(chǎn)生的彎矩為 （9-8） 圖9-2 拔梢單桿斷線情況當(dāng)計(jì)算下橫擔(dān)以上主桿各截面強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)取斷線發(fā)生在下導(dǎo)線左邊相，且取地線有最大支持力Tmax時(shí)，這時(shí)，主桿A點(diǎn)的最大彎矩為 （9-9）式中 Mx任意截面x-x處的總

8、彎矩，N.m； T斷線張力，N； Tmin地線最小支持力，N； G1地線重量設(shè)計(jì)值，N； G2斷線相導(dǎo)線重量設(shè)計(jì)值，N。 G2未斷線相導(dǎo)線重量設(shè)計(jì)值，N；斷導(dǎo)線時(shí)電桿還受扭矩Mn和剪力V的作用，可分別按下式計(jì)算：扭矩 斷上導(dǎo)線時(shí) Mn =Tb 斷下導(dǎo)線時(shí) Mn=Ta （9-10）剪力 斷線點(diǎn)以上截面 V=Tmax 斷線點(diǎn)以下截面 V=T-Tmin （9-11）求得電桿截面的扭矩和剪力后，可按前章所述，校驗(yàn)主拉應(yīng)力和計(jì)算螺旋鋼筋規(guī)格。三、電桿配筋及強(qiáng)度驗(yàn)算當(dāng)已知作用在電桿的彎矩后，即可按前述的式（8-53）求出電桿所需配筋和設(shè)計(jì)彎矩。第二節(jié) 拔梢門型直線桿 為了增加電桿橫線路方向的強(qiáng)度，拔梢門型

9、直線桿一般裝有鋼筋混凝土叉梁或角鋼叉梁，不打拉線，采用深埋式基礎(chǔ)，導(dǎo)線橫擔(dān)采用平面桁架橫擔(dān)，桿型如圖9-3所示。 這種桿型占地面積較少，有較大的承載能力，斷邊導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線橫擔(dān)起杠桿作用，使兩根主桿只承受反力而沒(méi)有扭矩，這就克服了拔梢單桿抗扭性能差的弱點(diǎn)，故在110kV線路普遍采用。一、正常運(yùn)行情況主桿受力計(jì)算帶叉梁的雙桿，其結(jié)構(gòu)屬于超靜定體系。電桿在土中的嵌固情況，電桿的剛度、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等都影響受力分配，因此，要十分準(zhǔn)確地計(jì)算電桿受力是困難的，目前工程上采用下述的近似計(jì)算方法。假定地面以下1/3埋深處為電桿的嵌固點(diǎn)。在水平荷載作用下，從叉梁的下節(jié)點(diǎn)3到嵌固點(diǎn)4之間的一段主桿，存在一個(gè)由正彎矩過(guò)渡

10、到負(fù)彎矩的反彎點(diǎn)，反彎點(diǎn)的彎矩等于零，稱為零力矩點(diǎn)，該點(diǎn)只承受軸向力和剪力，可視為一個(gè)鉸接點(diǎn)。只要確定了零力矩點(diǎn)的位置，則零力矩點(diǎn)以上及以下的主桿均成為靜定結(jié)構(gòu)，這時(shí)可用圖9-4所示的受力計(jì)算圖形、用靜定方法計(jì)算。圖9-3 拔梢門型直線桿 圖9-4 拔梢門型電桿受力計(jì)算圖形 圖9-5 帶叉梁門型桿彎矩圖形對(duì)等徑電桿，零力矩點(diǎn)的位置在點(diǎn)3、4的中央（0-0處），即圖9-3中的h5/2處。對(duì)拔梢桿可認(rèn)為零力矩點(diǎn)距點(diǎn)3、4的距離h3和h4分別與主桿點(diǎn)3、4的斷面系數(shù)W3和W4成正比。即 ，對(duì)環(huán)形截面的斷面系數(shù)可按下式計(jì)算 （9-12）式中D和d分別為環(huán)形截面的外徑和內(nèi)徑，mm。零力矩點(diǎn)的位置確定之后

11、，即可按圖9-4，用下式求零力矩點(diǎn)處的水平反力RP和垂直反力RV （9-13） （9-14）式中 P和PZ為零力矩點(diǎn)以上桿身風(fēng)壓及其對(duì)零力矩點(diǎn)的彎矩。 考慮兩桿受力的不均勻性，主桿各點(diǎn)彎矩按下式計(jì)算： M1=0.55(2P1h+2P1Z1) （9-15） M2=0.552P1(h+h1)+3P2h1+ 2P2Z2 （9-16） M3=1.05RPh3 （9-17） M4=1.05(RPh4+P4Z4) （9-18）式中 P1Z1及P2Z2分別為點(diǎn)1、2以上桿身風(fēng)壓對(duì)該點(diǎn)的彎矩（N.m）； P4Z4為h4處桿身風(fēng)壓對(duì)嵌固點(diǎn)4的彎矩（N.m）；0.55、1.05為主桿外彎矩分配系數(shù)。彎矩圖形如圖9

12、-5所示，從圖中看出：由于叉梁的存在，顯著地減少了主桿的彎矩。二、斷導(dǎo)線情況主桿受力計(jì)算對(duì)門型直線雙桿，在正常運(yùn)行情況及斷線情況下主桿的受力分配如表9-2所示。表9-2 運(yùn)行情況及斷線情況下主桿受力分配序號(hào)特征桿型受力簡(jiǎn)圖運(yùn)行情況斷線情況分配法I斷線情況分配法II1無(wú)地線無(wú)叉梁A桿，0.5PB桿，0.5PA桿，0B桿，1.0A桿，0B桿，1.02無(wú)地線有叉梁A桿，0.45PB桿，0.55PA桿，0B桿，1.0A桿，0B桿，1.03有地線無(wú)叉梁A桿，0.5PB桿，0.5PA桿，0.85·B桿，0.85·A桿，-0.20 B桿，1.20 4有地線有叉梁A桿，0.45PB桿，0.

13、55PA桿，0.85·B桿，0.85·A桿，-0.20 B桿，1.20 5有地線有叉梁有順線路V形拉線A桿，0.45PB桿，0.55PA桿，B桿，A桿，B桿，表9-2所列雙桿直線桿主柱的受力分配是由理論和實(shí)驗(yàn)研究得出的。對(duì)無(wú)地線直線雙桿，當(dāng)邊導(dǎo)線斷線時(shí)，離斷線相近的B柱，幾乎承受全部斷線相導(dǎo)線張力，而遠(yuǎn)離斷線相的A柱，則幾乎不承受斷線相導(dǎo)線張力。因此，B柱的分配系數(shù)mB=1，A柱的分配系數(shù)mA=0。如果兩主柱為剛性結(jié)構(gòu)，如雙柱自立式鐵塔，順線路方向有拉線的直線雙桿，則以橫擔(dān)和電桿的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)按簡(jiǎn)支梁求支點(diǎn)反力。由各力對(duì)支點(diǎn)B的力矩和為零，即Ta-RAb=0，得RA=Ta/

14、b=mAT，mA=a/b；由各力對(duì)支點(diǎn)A的力矩和為零，即T(a+b)-RBb=0，得RB=T(a+b)/b=mBT，mB=(a+b)/b。對(duì)于有地線無(wú)順線路方向拉線的鋼筋混凝土直線雙桿，順線路方向的剛度較小，地線只能起一部分支持作用，故分配系數(shù)應(yīng)乘以折減系數(shù)0.85，即mA=0.85a/b，mB=0.85(a+b)/b。確定了主桿斷線情況受力分配后，考慮地線的支持作用，其電桿的計(jì)算方法與上述的單桿斷線情況計(jì)算相同。三、叉梁內(nèi)力計(jì)算叉梁內(nèi)力受正常運(yùn)行最大風(fēng)情況控制，可通過(guò)作用于零力矩點(diǎn)以上一根主桿的所有水平力，對(duì)叉梁下節(jié)點(diǎn)或上節(jié)點(diǎn)的力矩平衡條件求得。今對(duì)叉梁下節(jié)點(diǎn)3求力矩平衡，并設(shè)叉梁上節(jié)點(diǎn)2的

15、水平力為Q，取M3=0，則有 所以 （9-19）式中 P3 Z3為點(diǎn)3到零力矩點(diǎn)主桿風(fēng)壓對(duì)點(diǎn)3的彎矩，N.m。求出水平力Q之后，則叉梁的內(nèi)力為N（壓力或拉力）可用下式求得： 式中 叉梁與主桿的夾角。求得叉梁內(nèi)力N后，可按軸心受壓和受拉構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 第三節(jié) 拉線單桿拉線單桿，通常由等徑桿段組成。110kV及以下的線路采用300mm等徑桿段。拉線單桿具有經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低、材料消耗少、施工方便、基礎(chǔ)淺埋，可充分利用桿高等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是由于打四根拉線，不便農(nóng)田機(jī)耕，抗扭性能差，往往需要采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)以降低扭矩，故使用范圍受一定限制。當(dāng)導(dǎo)線截面較小，電桿抗扭及抗切能力滿足要求時(shí)，可采用固定橫擔(dān)，否則采用轉(zhuǎn)

16、動(dòng)橫擔(dān)。但對(duì)于檢修困難的山區(qū)、重冰區(qū)以及兩側(cè)相鄰檔距或標(biāo)高相差過(guò)大；使轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)容易發(fā)生誤轉(zhuǎn)動(dòng)的地方，不得采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)。圖9-6所示桿型，其受力計(jì)算原則，對(duì)拉線點(diǎn)A以上的主桿段，可忽略軸向力的影響，按純彎構(gòu)件計(jì)算，如圖9-7（a）；拉線點(diǎn)A以下的主桿段按壓彎構(gòu)件計(jì)算，如圖9-7（b）。一、拉線內(nèi)力計(jì)算及截面選擇拉線點(diǎn)高度不超過(guò)40m的一般拉線桿，拉線內(nèi)力按簡(jiǎn)化法計(jì)算，但取1.051.08的增大系數(shù)，做為考慮拉線自重、作用于拉線上的冰、風(fēng)壓荷載及溫度變化等引起的拉線內(nèi)力增加。正常運(yùn)行情況拉線最大內(nèi)力為 (9-20) 斷線情況拉線最大內(nèi)力為 (9-21) 若Rx和Ry同時(shí)存在時(shí)，則拉線最大內(nèi)力為 (

17、9-22) 式中 拉線與垂直線路方向的水平投影角 (°)； 拉線與地面的夾角 (°)； Rx、Ry分別為外力在拉線點(diǎn)引起的垂直線路方向和順線路方向的反力，N，可用式（9-23）計(jì)算。 ， （9-23）式中Mx、My分別為桿上的垂直線路方向和順線路方向的外力對(duì)桿根O點(diǎn)的力矩，N.m； l拉線點(diǎn)至O點(diǎn)的距離，m。一般拉線，采用鍍鋅鋼鉸線，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按表 圖9-6拉線單桿直線桿 圖9-7拉線單桿受力圖8-12采用。不特別指定鋼絞線強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，可取fs=690N/mm²（7股）或fs=670N/mm²（19股），拉線的截面積按下式計(jì)算： （9-24） 式

18、中 A所需拉線截面積，mm²； Tmax拉線最大內(nèi)力，N。 拉線角度，可按大風(fēng)時(shí)橫向強(qiáng)度和斷線時(shí)順線路方向的強(qiáng)度相等的原則確定，即 所以 （9-25）二、正常運(yùn)行情況主桿受力計(jì)算主桿抗彎強(qiáng)度一般受正常最大風(fēng)情況控制，在拉線點(diǎn)A的主桿彎矩MA為 （9-26）式中q0主桿每米風(fēng)壓，N/m。拉線點(diǎn)以下主桿，按根部為鉸接，拉線點(diǎn)為彈性鉸接的壓彎構(gòu)件計(jì)算。一般只計(jì)算跨度中央或0.42l處的彎矩，取其中彎矩較大者?？缍戎醒爰?.42l處的主桿設(shè)計(jì)彎矩可按前述式 (8-72)計(jì)算。三、斷線情況主桿受力計(jì)算斷線情況，系指斷下導(dǎo)線或斷上導(dǎo)線或地線有張力差時(shí)。電桿受斷線張力或地線有張力差作用時(shí)，拉線點(diǎn)以

19、上主桿仍按純彎構(gòu)件計(jì)算；拉線點(diǎn)以下主桿按壓彎構(gòu)件計(jì)算。電桿截面的彎矩計(jì)算與正常情況時(shí)計(jì)算相同。但是，由于拉線的存在，斷線時(shí)的桿頂位移很小，故可不考慮地線的支持力。斷線時(shí)電桿承受的剪力V和扭矩Tk為 V=TD , Tk = TD a或Tk = TD b。 電桿的抗切、抗扭強(qiáng)度，一般受斷線情況控制，在求出Tk和V后，可按前述的方法確定螺旋筋規(guī)格。對(duì)于采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)的電桿，扭矩按轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)的起動(dòng)力計(jì)算，對(duì)110KV線路一般起動(dòng)力取23kN，故扭矩比按固定橫擔(dān)計(jì)算時(shí)小得多，此時(shí)螺旋筋一般按構(gòu)造配置。 第四節(jié) 拉線門型直線桿圖9-8（a）、（b）、（c）所示為三種拉線門型直線桿。（a）、（b）兩種桿型采用深

20、埋式基礎(chǔ)，由于采用V形拉線，其角較大（一般大于70°），所以拉線平衡橫線路方向荷載的能力低，故電桿正常運(yùn)行情況的計(jì)算，一般不考慮V形拉線受力。此時(shí)，（a）種桿型正常情況的計(jì)算與帶叉梁門型桿的計(jì)算相同，（b）種桿型相當(dāng)兩根獨(dú)立的單桿。（c）種桿型由于采用交叉拉線，角度可以小于70°，電桿基礎(chǔ)可采用淺埋式，正常運(yùn)行情況的橫向荷載由交叉拉線平衡，故（c）種桿型正常運(yùn)行情況下，電桿及拉線的受力計(jì)算均與拉線單桿相同。這三種桿型，斷線情況的計(jì)算都是相似的。當(dāng)斷邊導(dǎo)線時(shí)，靠近斷線相的主桿拉線點(diǎn)的反力RA為 拉線的最大內(nèi)力為 拉線門型直線桿的斷線張力，靠拉線承擔(dān)。此時(shí)主桿可按在拉線垂直下壓

21、力和偏心彎矩作用下的偏心受壓構(gòu)件，或壓彎構(gòu)件來(lái)計(jì)算。當(dāng)線路跨越鐵路、公路、電信線、電力線等，往往將常用的電桿高度再加高3m、6m或更高一些。 如前所述，對(duì)拉線點(diǎn)以下的主桿，按壓彎構(gòu)件計(jì)算。但電桿除了滿足強(qiáng)度的要求以外，還需要滿足壓桿的穩(wěn)定要求，即主桿的長(zhǎng)細(xì)比不得超過(guò)規(guī)定的數(shù)值（鋼筋混凝土直線桿，主桿的長(zhǎng)細(xì)比不得超過(guò)180；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土直線桿，主桿的長(zhǎng)細(xì)比不得超過(guò)200；耐張桿、轉(zhuǎn)角桿和終端桿，長(zhǎng)細(xì)比不得超過(guò)160）。主桿加高以后，其長(zhǎng)細(xì)比往往超過(guò)規(guī)定值，為此可以采用雙層拉線的辦法，以縮短計(jì)算長(zhǎng)度l0，減小主桿長(zhǎng)細(xì)比。圖9-8 拉線門型直線桿 圖9-9 加高直線桿型對(duì)于不太高的40m以下電桿

22、，下層拉線可按構(gòu)造配置，電桿及拉線采取簡(jiǎn)化計(jì)算。即計(jì)算電桿和拉線時(shí)，只考慮上層拉線受力；下層拉線只起減少桿身計(jì)算長(zhǎng)度l0的作用，而不考慮其受力。計(jì)算長(zhǎng)度l0按兩跨中較長(zhǎng)的一跨考慮。其余計(jì)算與單層拉線相同。下層拉線與橫線路方向的水平投影角，應(yīng)使電桿在拉線結(jié)點(diǎn)處各個(gè)方向保持穩(wěn)定，成為一個(gè)不動(dòng)鉸。常用的加高直線桿型如圖9-9所示。一般下層拉線按構(gòu)造配置時(shí)，可采用GJ-50GJ-70型鋼絞線，下跨主桿配筋應(yīng)不少于上跨主桿配筋。 第五節(jié) 耐張桿的計(jì)算耐張桿一般用于線路直線段，必要時(shí)也可設(shè)計(jì)成兼5°以下的小轉(zhuǎn)角，其桿型如圖9-10所示。這種桿型在導(dǎo)線橫擔(dān)處安裝4根交叉布置的拉線（稱導(dǎo)線拉線），在

23、地線橫擔(dān)處安裝4根“八字形”布置的拉線（稱地線拉線）。導(dǎo)線拉線與橫擔(dān)的水平投影角2約為65°，在正常運(yùn)行情況下，承受導(dǎo)線、地線和桿身風(fēng)壓的水平力及角度荷載或?qū)Ь€不平衡張力；斷線及安裝情況時(shí)，承受安裝情況或斷線情況的水平荷載或順線路方向的荷載。地線拉線和導(dǎo)線拉線共用一個(gè)拉線基礎(chǔ)，正常運(yùn)行情況，不考慮地線對(duì)基礎(chǔ)的上拔力，僅地線斷線時(shí)或安裝情況才考慮地線拉線對(duì)基礎(chǔ)的上拔力。一、拉線計(jì)算 1.導(dǎo)線拉線計(jì)算 正常運(yùn)行情況時(shí)，導(dǎo)線拉線承擔(dān)全部水平荷載和順線路方向?qū)Ь€的不平衡張力，故拉線的最大內(nèi)力為 （9-27）式中2，2分別為導(dǎo)線拉線與橫擔(dān)的水平 投影角及與地面夾角（°）；q桿身每米風(fēng)

24、壓，N/m；P1，P2分別為地線及導(dǎo)線的水平力，N； T每相導(dǎo)線正常運(yùn)行情況下的不平衡 張力，N。 圖9-10 耐張桿的桿型Rx桿塔全部水平力在拉線結(jié)點(diǎn)的水平反力，N； Ry導(dǎo)線順線路方向不平衡張力在拉線結(jié)點(diǎn)的反力，N。 Ry =1.5T事故斷導(dǎo)線，一般考慮斷中相和邊相導(dǎo)線，這時(shí)拉線最大內(nèi)力為 （9-28）式中 Rx為導(dǎo)線和地線的角度合力在拉線點(diǎn)的反力，N； Ry2順線路方向斷線張力在拉線點(diǎn)的反力，N。2、地線拉線計(jì)算只有當(dāng)?shù)鼐€斷線時(shí)，地線拉線才受力，首先把地線斷線張力折算到拉線結(jié)點(diǎn)處，即 （9-29）式中 TB地線的斷線張力，N。地線拉線最大內(nèi)力為 （9-30）式中1，1分別為地線拉線與橫擔(dān)

25、的水平投影角及與地面夾角（°）。求出拉線最大內(nèi)力后，即可按前述方法確定拉線截面積及規(guī)格。二、主桿計(jì)算由于耐張桿在正常運(yùn)行情況下，不考慮地線拉線受力，故電桿的受力計(jì)算原則為：導(dǎo)線拉線結(jié)點(diǎn)以上按純彎構(gòu)件計(jì)算，以下按壓彎構(gòu)件計(jì)算。計(jì)算方法與帶拉線單桿相同，所不同者，計(jì)算臨界壓力NL時(shí)，取出裂剛度BII再乘以1.2的增大系數(shù)；計(jì)算長(zhǎng)度取拉線結(jié)點(diǎn)到底盤的距離乘以0.9的折減系數(shù)。第六節(jié) 轉(zhuǎn)角桿的計(jì)算線路轉(zhuǎn)角范圍是0°90°，轉(zhuǎn)角桿的允許轉(zhuǎn)角范圍一般分成5°30°，30°60°，60°90°三種，分別稱為30

26、6;、60°、90°轉(zhuǎn)角桿。30°和60°的轉(zhuǎn)角桿，導(dǎo)線拉線的角分別取65°和60°，角均取45°；地線拉線的角取90°，角一般取60°。轉(zhuǎn)角桿的桿型如圖9-11所示。轉(zhuǎn)角桿的基礎(chǔ)埋深較淺，一般為1.01.5米。在地線橫擔(dān)和主桿的連接點(diǎn)至導(dǎo)線橫擔(dān)和主桿的連接點(diǎn)之間，裝設(shè)斜拉桿，以便將地線的水平力傳遞給導(dǎo)線拉線。地線拉線只承受地線的順線張力；而導(dǎo)線拉線則承受導(dǎo)線的順線張力和全部水平力。一、拉線計(jì)算在正常運(yùn)行情況下，導(dǎo)線拉線最大受力按下式計(jì)算（當(dāng)導(dǎo)線不存在不平衡張力時(shí)）： （9-31）式中 Rx全部導(dǎo)線、地線

27、及桿身風(fēng)壓等水平力在拉 線點(diǎn)的反力，Rx=2P1+3P2+q(2h1+h2)； 0.55考慮兩桿拉線結(jié)點(diǎn)受力分配系數(shù)。當(dāng)外角側(cè)和中相導(dǎo)線斷線時(shí)，如圖9-12所示，導(dǎo)線拉線受力為RxA=2P1+2P2 + P2拉線的最大受力為 （9-32） 式中 P2、P2分別為斷線相和未斷線相導(dǎo)線的水平力，N； 圖9-11 轉(zhuǎn)角桿的桿型 RxA、RyA分別為總水平力反力和順線路方向A桿上的反力，N。導(dǎo)線反向分角拉線的受力。當(dāng)線路轉(zhuǎn)角度數(shù)很小時(shí)（10°20°），正常最大風(fēng)時(shí)的反向風(fēng)荷載，可能大于導(dǎo)線的角度合力，從而導(dǎo)線拉線不起作用，這時(shí)應(yīng)設(shè)置圖9-12中虛線所示的反向分角拉線（稱內(nèi)拉線）。反

28、向分角拉線最大受力Tf按下式計(jì)算： （9-33） 式中 P1，P2分別為地線和導(dǎo)線的風(fēng)壓，N；T1、T1大風(fēng)情況桿塔兩側(cè)地線的張力，N；T2、T2大風(fēng)情況桿塔兩側(cè)導(dǎo)線的張力，N；q電桿每米風(fēng)壓，N/m； 圖9-12 轉(zhuǎn)角桿斷線情況受力圖線路轉(zhuǎn)角度數(shù)（°）；3反向分角拉線與地面的夾角（°），一般375°。反向分角拉線可固定在電桿的底盤上。地線拉線的計(jì)算與耐張桿相同，不再重述。二、主桿的計(jì)算 主桿的最大彎矩可假設(shè)在導(dǎo)線橫擔(dān)以下0.42l處，在正常運(yùn)行情況下，其主桿最大彎矩為 （9-34）式中 Tmax拉線的最大拉力，N； q電桿每米風(fēng)壓，N/m；e拉線作用點(diǎn)的折算偏心

29、距，e = e0cos，如圖9-13所示； N計(jì)算截面以上的垂直壓力，包括同一電桿上拉線及拉桿的下壓力，結(jié)構(gòu)自重及外荷載，N； Nkp臨界壓力，?。?u計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，取0.91.0； l跨度長(zhǎng)度，l =h2+h0。事故斷導(dǎo)線情況主桿的最大彎矩計(jì)算，這時(shí)風(fēng)速v=0，故式(9-34)的第一項(xiàng)為零，最大彎矩計(jì)算為 （9-35）實(shí)際上，主桿上兩根拉線的受力是不對(duì)稱的，故e0應(yīng)取兩根拉線拉力 圖9-13拉線偏心距合力方向的偏心距e=e0cos，一般斷線側(cè)的拉線受力較大，而另一側(cè)拉線受力很小。因此，為偏安全可直接取偏心距e= e0。第七節(jié) 導(dǎo)線橫擔(dān)的計(jì)算導(dǎo)線橫擔(dān)有轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)和固定橫擔(dān)兩種型式。門型直線桿或?qū)?/p>

30、線牌號(hào)較小的單桿直線桿均采用固定橫擔(dān)。對(duì)于使用導(dǎo)線牌號(hào)較大的單桿直線桿，由于斷導(dǎo)線時(shí)，對(duì)主桿產(chǎn)生較大的扭矩，以致使電桿的螺旋筋難以承受；此時(shí)宜采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)，以減少扭矩，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理之目的。一、轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)的計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)一般采用圖9-14的結(jié)構(gòu)。當(dāng)導(dǎo)線斷線張力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，剪切螺栓被剪斷，從而使橫擔(dān)轉(zhuǎn)向順線路方向，減少對(duì)主桿的扭矩。將螺栓剪斷并使橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的張力差為轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)的起動(dòng)力。對(duì)于110kV及以下的線路，其數(shù)值采用23kN；對(duì)于220kV線路采用56kN。 假定橫擔(dān)采用槽鋼，橫擔(dān)頂端的拉力為TD，垂直荷載為G2，則：作用于橫擔(dān)的軸向力 （9-36）作用于橫擔(dān)的彎矩 （9-37）槽鋼的強(qiáng)度按下

31、式計(jì)算 （9-38）式中 m工作條件系數(shù)，取1.0； A槽鋼的截面積，mm²； Wx槽鋼的截面抵抗矩，mm³； 圖9-14 轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)結(jié)構(gòu) 縱向彎曲系數(shù)，根據(jù)由表9-3查出； f鋼材的抗拉和承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/ mm²。 剪切螺栓承受的剪力為 （9-39） 剪切螺栓所需的截面積為 （9-40）式中 b通過(guò)試驗(yàn)確定的螺栓的抗剪極限強(qiáng)度，N/ mm²。旋轉(zhuǎn)螺栓的剪力為 （9-41）旋轉(zhuǎn)螺栓所需的截面積為 （9-42）式中 螺栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/ mm²。表9-3 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)長(zhǎng)細(xì)比0102030405060708090100110120

32、A31.0000.9920.9700.9360.8990.8560.8070.7510.6880.6210.5550.4930.43716Mn1.0000.9890.9560.9130.8630.8040.7340.6560.5750.4990.4310.3730.324長(zhǎng)細(xì)比130140150160170180190200210220230240250A30.3870.3450.3080.2760.2490.2250.2040.1860.1700.1560.1440.1330.12316Mn0.2830.2490.2210.1970.1760.1590.1440.1310.1190.1090

33、.1010.0930.086 轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)的成敗，關(guān)鍵在于剪切螺栓。剪切螺栓的鋼號(hào)要準(zhǔn)確，加工要精確，盡量減少與連接螺孔的空隙。一般采用M12，A3的剪切螺栓。剪切螺栓與轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓的距離a，可根據(jù)橫擔(dān)長(zhǎng)度及起動(dòng)力確定，一般取80mm左右。 采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)時(shí)，應(yīng)對(duì)剪切螺栓的抗剪極限強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，以保證線路正常運(yùn)行情況下，剪切螺栓不發(fā)生誤動(dòng)作。同時(shí)保證當(dāng)順線路不平衡張力超過(guò)起動(dòng)力時(shí)能夠剪斷剪切螺栓，使橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)，以確保電桿安全。二、固定平面橫擔(dān)的計(jì)算平面橫擔(dān)由角鋼平面桁架和圓鋼吊桿組成，橫擔(dān)平面桁架承受斷線張力和垂直荷載產(chǎn)生的力，吊桿承受垂直荷載產(chǎn)生的力。當(dāng)遇有導(dǎo)線上拔時(shí)，可將吊桿改為角鋼，以承受由于上拔力

34、作用于吊桿的壓力。平面橫擔(dān)又分為尖頂橫擔(dān)和平頂橫擔(dān)兩種型式，前者用于直線桿、后者用于耐張桿。（一）尖頂橫擔(dān)的計(jì)算 尖頂橫擔(dān)的結(jié)構(gòu)如圖9-15所示。我們可以近似地看做兩根主材重心線交于一點(diǎn)，斜材不受力，主材壓力在全部長(zhǎng)度上相等。斷線張力引起的主材內(nèi)力 （9-43） 垂直荷載及水平荷載引起的主材內(nèi)力 （9-44） 所以，主材的總壓力N為 式中 Q檢修荷載，取1000N； 圖9-15 尖頂平面橫擔(dān)結(jié)構(gòu) G0橫擔(dān)自重，N； P2導(dǎo)線風(fēng)壓，N。 按最不利情況，假設(shè)檢修荷載Q作用在l/2處的一根主材上，橫擔(dān)自重沿l均勻分布，這時(shí)由于Q和G0引起的主材彎矩為 （9-45） 橫擔(dān)受壓時(shí)主材的應(yīng)力為 （9-46

35、） 式中符號(hào)意義同前。橫材S1的受力為S1= TD，其彎矩為，故得橫材的壓應(yīng)力為 （9-47） 式中 0.75工作條件系數(shù)；其它符號(hào)意義同前。（二）平頂橫擔(dān)的計(jì)算圖9-16所示為平頂橫擔(dān)的結(jié)構(gòu)。其橫擔(dān)主材及斜材受力計(jì)算如下：由于張力T引起主材的內(nèi)力N1為 （9-48） 垂直荷載和水平荷載引起的主材內(nèi)力N2為 （9-49）所以主材的總壓力N為 N= N1+ N2橫擔(dān)主材彎矩M，可按式（9-45）求得，受壓主材應(yīng)力，可按公式（9-46）求得。 圖9-16 平頂橫擔(dān)結(jié)構(gòu)設(shè)斜材長(zhǎng)度為l1，與主材的夾角為，則斜材內(nèi)力S1為 （9-50）由于檢修荷載Q引起的斜材彎矩M=1.4Ql1/4，斜材的壓應(yīng)力，可按

36、式（9-47）求得。（三）橫擔(dān)主材及斜材的長(zhǎng)細(xì)比的取用在前面的橫擔(dān)計(jì)算公式中，縱向彎曲系數(shù)值的大小與構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)，對(duì)于橫擔(dān)主材及斜材的長(zhǎng)細(xì)比的取值如下所述。 (1)對(duì)橫擔(dān)的斜材，可視兩端為鉸接，其計(jì)算長(zhǎng)度l0取斜材的實(shí)長(zhǎng)l；回轉(zhuǎn)半徑取最小回轉(zhuǎn)半徑ry0，因此斜材的長(zhǎng)細(xì)比為 = l/ ry0 。斜材的長(zhǎng)細(xì)比不得超過(guò)220。 (2)對(duì)于橫擔(dān)的主材，其計(jì)算長(zhǎng)度和回轉(zhuǎn)半徑的取用，分為兩種情況；當(dāng)計(jì)算節(jié)間主材局部穩(wěn)定時(shí)，其計(jì)算長(zhǎng)度和回轉(zhuǎn)半徑取主材的節(jié)間長(zhǎng)度和最小回轉(zhuǎn)半徑；當(dāng)考慮整個(gè)橫擔(dān)的穩(wěn)定時(shí)，由于橫擔(dān)頂端系由吊桿支撐，該吊桿能否限制橫擔(dān)向上翹曲，把橫擔(dān)視為穩(wěn)定支點(diǎn)，取決于橫擔(dān)頂端的垂直荷載G2與主

37、材軸向壓力N的比值。當(dāng)G20.015N時(shí)，可視橫擔(dān)主材兩端為鉸接，否則與吊桿連接的橫擔(dān)端應(yīng)視為自由端。因此，各橫擔(dān)的計(jì)算長(zhǎng)度和長(zhǎng)細(xì)比按不同情況，可由表9-4中取用。 表9-4 平面橫擔(dān)主材長(zhǎng)細(xì)比的取用表受力簡(jiǎn)圖局部穩(wěn)定()整體穩(wěn)定()受力簡(jiǎn)圖局部穩(wěn)定()整體穩(wěn)定()150150150當(dāng)G0.015N時(shí)150當(dāng)G<0.015N時(shí)150150當(dāng)G0.015N時(shí)150當(dāng)G<0.015N時(shí)150150當(dāng)G0.015N時(shí)150當(dāng)G<0.015N時(shí)150150當(dāng)G0.015N時(shí)150當(dāng)G<0.015N時(shí)150150當(dāng)G0.015N時(shí)150當(dāng)G<0.015N時(shí)150注： 表中r

38、y0橫擔(dān)主材最小回轉(zhuǎn)半徑；rx橫擔(dān)主材平行軸回轉(zhuǎn)半徑。 第八節(jié) 地線橫擔(dān)的計(jì)算地線橫擔(dān)，往往采用200mm環(huán)形截面鋼筋混凝土橫擔(dān)或采用槽鋼、角鋼橫擔(dān)，它們的計(jì)算如下。一 、200mm環(huán)形截面鋼筋混凝土橫擔(dān)的計(jì)算 橫擔(dān)的配筋一般由懸臂的彎矩控制。當(dāng)橫擔(dān)受地線的順線張力和垂直荷載同時(shí)作用時(shí)，如圖9-17所示，固定點(diǎn)A的彎矩按下式計(jì)算： (9-51) MA y = TB l式中 q橫擔(dān)單位長(zhǎng)度的自重，N/m； 圖9-17 地線橫擔(dān)上的作用力TB地線的斷線張力或不平衡張力，N；GB地線的垂直荷載，N。計(jì)算截面A的強(qiáng)度，對(duì)于轉(zhuǎn)角桿，由于存在角度荷載的軸向拉力或壓力，可按壓彎構(gòu)件計(jì)算；當(dāng)忽略軸向力時(shí)，可按

39、純彎構(gòu)件計(jì)算。二、組合槽鋼橫擔(dān)計(jì)算組合槽鋼的截面形狀如圖9-18所示。橫擔(dān)固定點(diǎn)A（圖9-17）的彎矩計(jì)算同上，橫擔(dān)A處材料的應(yīng)力為 （9-52）式中 Wx單肢槽鋼對(duì)截面x軸的截面抵抗矩，mm³； Wy0組合截面對(duì)虛軸y0-y0的截面抵抗矩，mm³；， 圖9-18 組合槽鋼斷面形狀其中Jy和A可查材料力學(xué)或有關(guān)手冊(cè)的槽鋼截面特性數(shù)據(jù)表取得；P1橫擔(dān)方向的軸向力，N；構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)（見(jiàn)表9-3）； A槽鋼截面積，mm²。第九節(jié) 10kV瓷橫擔(dān)直線桿的計(jì)算10kV及以下的配電線路沒(méi)有架空地線，導(dǎo)線發(fā)生斷線事故時(shí)不需要考慮地線的支持力。由于綁扎線和絕緣子的強(qiáng)度都不高，

40、導(dǎo)線發(fā)生斷線事故時(shí)斷線易從綁扎處滑出或因斷線張力導(dǎo)致絕緣子損壞而下落，所以不需要計(jì)算直線桿的斷線張力。因此10kV及以下的配電線路的直線桿塔只需計(jì)算正常運(yùn)行情況和安裝情況的荷載。10kV瓷橫擔(dān)直線桿的電桿配筋和基礎(chǔ)計(jì)算原理與不打拉線的直線桿相同，本節(jié)只介紹其角鋼橫擔(dān)的選用和水平檔距與垂直檔距的計(jì)算。一、角鋼橫擔(dān)的計(jì)算瓷橫擔(dān)直線桿如圖9-19所示，不計(jì)角鋼橫擔(dān)在電桿上的固定點(diǎn)至電桿中線的距離，則橫擔(dān)根部的設(shè)計(jì)彎矩為 （9-53）選用角鋼的截面抵抗矩 Wx 1000MD /fs (9-54)角鋼橫擔(dān)一般用截面不小于63×6的等邊角鋼制作，且常選用厚度為邊長(zhǎng)的1/10，這時(shí)角鋼的邊長(zhǎng)的近似

41、計(jì)算公式為 (9-55)配電線路橫擔(dān)常用等邊角鋼的截面參數(shù)見(jiàn)附錄表3-1。式中 MD橫擔(dān)根部的設(shè)計(jì)彎矩，N.m；G導(dǎo)線的重力設(shè)計(jì)值，N；P導(dǎo)線的風(fēng)壓設(shè)計(jì)值，N； 圖9-19 瓷橫擔(dān)直線桿 GJ瓷橫擔(dān)的自重，N； a角鋼橫擔(dān)端頭至電桿中心的距離，m；b瓷橫擔(dān)重心至電桿中心的距離，m；c導(dǎo)線固定點(diǎn)至電桿中心的距離，m；q角鋼橫擔(dān)單位長(zhǎng)度自重，N/m；Wx角鋼的截面抵抗矩，mm³；bj角鋼的邊長(zhǎng)，mm；fs角鋼材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm²。二、瓷橫擔(dān)的水平檔距和垂直檔距的計(jì)算如果只考慮瓷橫擔(dān)的強(qiáng)度，圖9-19所示的瓷橫擔(dān)直線桿的水平檔距為lh = Fu /K ph (9-56)垂

42、直檔距為 lv = Fu /1.1K pv (9-57)式中 lh瓷橫擔(dān)的水平檔距，m；lv瓷橫擔(dān)的垂直檔距，m；Fu瓷橫擔(dān)的受彎破壞荷載，N；K瓷橫擔(dān)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，K3；ph導(dǎo)線的水平單位荷載，N/m；pv導(dǎo)線的垂直單位荷載，N/m；在計(jì)算瓷橫擔(dān)和角鋼橫擔(dān)的荷載時(shí)沒(méi)有考慮安裝時(shí)的荷載，因?yàn)榇蓹M擔(dān)不允許上人，展放導(dǎo)線時(shí)把滑輪懸掛在橫擔(dān)上部的電桿上，待導(dǎo)線在承力桿上固定后再?gòu)幕喼幸频酱蓹M擔(dān)端部扎固。瓷橫擔(dān)直線桿的線間距離和使用檔距都不大，最多只需安裝一個(gè)防振錘，工人在電桿上就可操作。第十節(jié) 拉線抱箍的計(jì)算鋼筋混凝土電桿的拉線借拉線抱箍固定于電桿上，常用的拉線抱箍按拉線根數(shù)分為對(duì)拉抱箍、三拉抱箍和四拉抱箍，如圖9-20所示。拉線抱箍的受力情況是比較復(fù)雜的，只能做比較直觀的分析。 圖9-20 鋼筋混凝土電桿常用的幾種拉線抱箍一、對(duì)拉抱箍(圖9-20（a）、圖9-21)（一）抱箍本體強(qiáng)度的計(jì)算 1. a-a斷面的強(qiáng)度校驗(yàn)拉線抱箍壁的厚度一般較小，