10千伏水泥桿計(jì)算

1、10kV單回路直線電桿荷載計(jì)算實(shí)例工程概況本工程為單回路10kV架空配電線路工程，其中X號(hào)直線采用單回直線環(huán)型鋼筋混凝土電桿（以下簡稱電桿），電桿高度15m,由上下兩節(jié)組成，上面一節(jié)長9m，下面一節(jié)長為6m，主桿頂徑為D0=190mm底徑為DH=390mm,埋深2.5m（桿型圖見下圖）；導(dǎo)線采用JKLYJ-101X185型架空絕緣線，安全系數(shù)K=5;假設(shè)根據(jù)該塔明細(xì)表知該基直線桿水平檔距為70m,垂直檔距80nl通過計(jì)算判斷應(yīng)該采用什么等級(jí)的環(huán)型鋼筋混凝土電桿（本計(jì)算中未考慮絕緣子的影響）。上象條件2導(dǎo)線垂直比載a)導(dǎo)線直重比載Y1(0,0)=qg/AX10-3=769X9.80665+193

2、.43X10-3=38.99x10-3Mpa/mb)導(dǎo)線覆冰比載丫2(10,0)=27.728b(b+d)/AX10-3=27.728X10X(24.6+10)+193.43x10-3=49.60x10-3Mpa/mc)導(dǎo)線垂直總比載丫3(10,0)=丫1(0,0)+丫2(10,0)=38.99x10-3+49.60X10-3=88.59x10-3Mpa/m式中:q-導(dǎo)線的單位長度質(zhì)量，kg/km;g-重力加速度；A-導(dǎo)線截面，mmd-導(dǎo)線外徑,mm；b-覆冰厚度,mm。nm線水平比載a)導(dǎo)線無冰風(fēng)壓比載I)大風(fēng)風(fēng)壓比載丫4(0,25)="科SdW0/A=0.85X1.1X24.6X

3、252+(1600X193.43)=46.45x10-3Mpa/mn)安裝風(fēng)壓比載丫4(0,10)=a叱SdW0/A=1.0X1.1X24.6X102+(1600X193.43)=8.74x10-3Mpa/mb)導(dǎo)線覆冰風(fēng)壓比載丫5(10,10)=a科s(b+d)W0/A=1.0X1.2X(10+24.6)X102-(1600x193.43)=13.42x10-3Mpa/m式中：a-風(fēng)荷載檔距系數(shù)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)基本風(fēng)速查下表；S-導(dǎo)線或地線的體型系數(shù)：線徑小于17mm覆冰時(shí)(不論線彳5大小)應(yīng)取s=1.2;線徑大于或等于17mms取1.1；W0-基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2,應(yīng)根據(jù)基準(zhǔn)高度的風(fēng)速V

4、(m/s)計(jì)算。計(jì)算如下：Wo/=V2/1600V-基本風(fēng)速，m/s;A-導(dǎo)線截面，mm2;d-導(dǎo)線外徑,mm;b-覆冰厚度,mm。線綜合比載a)導(dǎo)線無冰綜合比載I)大風(fēng)綜合比載丫6(0,25)=(丫12(0,0)+丫42(0,25)1/2=(38.99X10-3)2+(46.45X10-3)2)1/2=60.64X10-3Mpa/mn)安裝有風(fēng)綜合比載丫6(0,10)=(丫12(0,0)+丫42(0,10)1/2=(38.99X10-3)2+(8.74X10-3)2)1/2=39.96X10-3Mpa/mb)導(dǎo)線覆冰綜合比載丫7(10,10)=(丫32(10,0)+丫52(10,10)1/2

5、=(88.59X10-3)2+(13.42X10-3)2)1/2=89.60X10-3Mpa/m3恒行工況荷載計(jì)算根據(jù)GB50061-2010第8.1.9條強(qiáng)條規(guī)定，各類桿塔的運(yùn)行工況計(jì)算最大風(fēng)速（無冰、未斷線）、覆冰（相應(yīng)風(fēng)速、未斷線）及最低氣溫（無風(fēng)無冰、未斷線）。根據(jù)計(jì)算條件的實(shí)際情況本次僅計(jì)算最大風(fēng)速與覆冰運(yùn)行工況的荷載（最低溫荷載為導(dǎo)線重力）。a）大風(fēng)工況I）導(dǎo)線重力G=t1（0,0）ALv=38.99x10-3X193.43X80=603.35Nn）導(dǎo)線風(fēng)壓P=T4（0,25）ALp=46.45X10-3x193.43X70=628.94Na）覆冰工況I）導(dǎo)線重力G=t3（10,0

6、）ALv=88.59X10-3x193.43X80=1370.88Nn）導(dǎo)線風(fēng)壓P=T5（10,10）ALp=13.42X10-3X193.43X70=181.71N式中：A-導(dǎo)線截面，mm2;Lv垂直檔距,mm;Lp水平檔距,mm。注：實(shí)際工況中大風(fēng)與覆冰的垂直檔距值是有差異的，為計(jì)算方便，本次采用相同值，下同。線工況荷載計(jì)算根據(jù)GB50061-2010第8.1.10條規(guī)定，直線單回桿塔的斷線工況荷載主要計(jì)算斷1根導(dǎo)線（10kV無地線，所以計(jì)算未考慮地線）、無風(fēng)、無冰。第8.1.13條規(guī)定，重冰區(qū)應(yīng)按覆冰、無風(fēng)，-5C計(jì)算。本工程計(jì)算條件為10mm中冰區(qū)，故氣象條件按無風(fēng)無冰考慮。I）導(dǎo)線重

7、力G=603.35Nn）導(dǎo)線斷線張力T=TmaxX%=TPX%/k=26732x35%+5=1871.24N式中：Tmax-最大使用張力，N;Tmax=TP/kTP-最小破壞拉斷力，N;K-導(dǎo)線安全系數(shù)；X%-導(dǎo)線最大使用張力百分?jǐn)?shù)。具體見下表：慳裝工況荷載計(jì)算根據(jù)GB50061-2010第8.1.15條規(guī)定，安裝工況是相應(yīng)風(fēng)速、無冰條件下計(jì)算。a）安裝上導(dǎo)線I）導(dǎo)線重力G=603.35Nn）導(dǎo)線風(fēng)壓P=T4（0,10）ALp=8.74X10-3X193.43X70=118.34N掛上導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線越過下橫擔(dān)須向外拉開，其拉力丁2與水平線的夾角假設(shè)為20。，并假設(shè)上下橫擔(dān)間導(dǎo)線水平拉開1.2m。

8、（如下圖）：Ex=0,則：12y=0,則：解得Ti=1140.10N,T2=1009.50NTi引起的垂直荷載Gti和橫向荷載Pti為:EG=K(G+Gi)+Gf=1.1X(603.35+632.41)+300=1659.34NEP=KPTi+P=1.1X948.62+118.34=1161.82Nb)安裝下導(dǎo)線I)導(dǎo)線重力G=603.35Nn)導(dǎo)線風(fēng)壓P=t4(0,10)ALp=8.74X10-3x193.43X70=118.34NEG=KG+G=1.1x603.35+300=963.685N匯p=P=118.34N1行大風(fēng)工況風(fēng)壓計(jì)算I)橫擔(dān)處(圖中標(biāo)記1處)單位長度桿身風(fēng)壓Pi(0,25

9、)=3wspZW0A=3wspZW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.14X(0.19+0.19+0.8+75)+2X25)橫擔(dān)處單位長度桿身風(fēng)壓P1(0,25)=3wspZW0A=3wspZW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.14X(0.19+0.19+0.8+75)+2X102+1600=9.74N/mn)電桿接頭處單位長度桿身風(fēng)壓P2(0,25)=3科$科zW0A=3sszW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+9+75)+2X102+1600=10.94N/mm)地面處單位長度桿身風(fēng)壓a)大風(fēng)工況M=1.15丫geG+丫q.(Eph+qxhx

10、z)Mi=1.15X1.4X1.0X(628.94X0.8+60.89X0.8X0.53)=851.64NmM2=1.15X1.4X1.0X628.94X9+628.94X(9-0.8)X2+68.36X9X6=31663.09NmM3=1.15X1.4X1.0X628.94X13.33+628.94X(13.33-0.8)X2+74.74X12.5X(8.33+0.83)=52651.41Nm式中:丫g-永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，宜取1.2,對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件有利時(shí)可取1.0;丫Q-可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，宜取1.4;匯G-所有垂直荷載準(zhǔn)荷載對(duì)任意截面x處的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，N-m；匯ph-所有橫向荷載準(zhǔn)荷載對(duì)任意截面

11、x處的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，N-m；M=1.15丫gG+yQ'(Eph+qxhxz)I)安裝上導(dǎo)線M1=1.15X1.0X1.4X0.9X(1161.82X0.8+9.74X0.8X0.53)=1352.77N-mM2=1.15X1.0X1.4X0.9X(1161.82X9+10.94X9X6)=16007.31N-mM3=1.15X1.0X1.4X0.9X(1161.82X13.33+11.96X12.5X(8.33+0.83)=24425.04N-mn)安裝下導(dǎo)線M1=1.15X1.0X1.4X0.9X(118.34X0.8+9.74X0.8X0.53)=143.16NmM2=1.15X1.

12、0X1.4X0.9X(118.34X9+118.34X(9-0.8)X2+10.94X9X6)=5211.47N-mM3=1.15X1.0X1.4X0.9X(118.34X13.33+118.34X(13.33-0.8)X2+11.96X12.5X(8.33+0.83)=8567.20N-m+1600=60.89N/mn)電桿接頭處(圖中標(biāo)記2處)單位長度桿身風(fēng)壓P2(0,25)=3wspZW0A=3ssZW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+9+75)+2X252+1600=68.36N/mm)地面處單位長度桿身風(fēng)壓P3(0,25)=3wspzW0A=3ssz

13、W0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+12.5+75)+2X252+1600=74.74N/m式中：3-風(fēng)振系數(shù)，應(yīng)根據(jù)桿塔總高度查下表；s-風(fēng)荷載體型系數(shù)，環(huán)型電桿取0.7;Z-風(fēng)壓高度變化系數(shù)；根據(jù)地形粗糙程度按下表選取；W0-基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m：應(yīng)根據(jù)基準(zhǔn)高度的風(fēng)速V(m/s)計(jì)算。計(jì)算如下：W0/=V2/1600V-基本風(fēng)速，m/s;A-桿塔結(jié)構(gòu)構(gòu)件迎風(fēng)面的投影面積，mm2。裝工況風(fēng)壓計(jì)算P3(0,25)=3wSpzW0A=3科szW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+12.5+75)+2X102+1600=11.9

14、6N/m壓作用點(diǎn)高度計(jì)算i)橫擔(dān)處風(fēng)壓作用點(diǎn)高度n)電桿接頭處風(fēng)壓作用點(diǎn)高度m)地面風(fēng)壓作用點(diǎn)高度式中：D-主桿頂徑，mmDX-任意截面x處的桿徑，mmhx-桿頂至任意截面x處垂直距離，mm埋深受力點(diǎn)h0/3=2.5/3=0.83m，桿頂至埋深受力點(diǎn)h3=12.5+0.83=13.33m區(qū)行工況彎矩計(jì)算e-可變荷載組合系數(shù)，運(yùn)行工況宜取1.0,耐張型桿塔斷線工況和各類桿塔的安裝工況宜取0.9,直線型桿塔斷線工況和各類桿塔的驗(yàn)收工況宜取0.75;qx-任意截面x處以上桿身單位長度風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，N/m。hx-桿頂至任意截面x處垂直距離，mmZ-任意截面x處以上的風(fēng)壓合力作用點(diǎn)的高度，mi5lllf線

15、工況彎矩計(jì)算因?yàn)閿嗌蠈?dǎo)線對(duì)桿身產(chǎn)生的彎矩比斷下導(dǎo)線要大得多(即斷上導(dǎo)線起控制作用)，故只計(jì)算斷上導(dǎo)線時(shí)桿柱的彎矩(按固定橫擔(dān)考慮)。M=1.15tq*KCTh)Mi=1.15X1.4X0.75X1.0X1871.24X0.8=1807.62N-mM2=1.15X1.4X0.75X1.0X1871.24X9=18528.08N-mM3=1.15X1.4X0.75X1.0X1871.24X13.33=28311.81N-m式中：KC-斷線時(shí)的沖擊系數(shù)5H裝工況彎矩計(jì)算安裝時(shí)產(chǎn)生的最大彎矩Mi=1352.77Nm,M2=16007.31Nm,M3=24425.04N-m。注：mi為橫擔(dān)處的彎矩，計(jì)算

16、該彎矩的目的是校核電桿該處鋼筋及混凝土強(qiáng)度是否滿足要求，本次不講訴，感興趣的可以查閱相關(guān)書籍或私下與小編交流。另外在實(shí)際工程中一般都采用典設(shè)桿型，校核典設(shè)桿型是夠滿足強(qiáng)度要求就是通過計(jì)算出以上彎矩來對(duì)電桿的強(qiáng)度進(jìn)行校核，當(dāng)以上計(jì)算不大于電桿的強(qiáng)度時(shí)說明滿足，否則不滿足。電桿的強(qiáng)度（抵抗彎矩）計(jì)算參考DL/T5154-2012公式（6.2.1-3）。以上計(jì)算彎矩不適合用于桿塔結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形、裂縫和抗裂計(jì)算。如果要進(jìn)行該類計(jì)算是在上面計(jì)算中將YG、TQ值取1,既公式為M=1.15£G+'（£ph+qxhxz）進(jìn)行計(jì)巢根據(jù)以上計(jì)算知道上段在最大彎矩為31.663kN-m（大風(fēng)工況），下段的最大彎矩為52.65kN0t大風(fēng)）。根據(jù)環(huán)形混凝土電桿（GB46