桿塔荷載計算課件

1、輸配電線路設(shè)計 劉增良 楊澤江 主編 在進行桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，對作用在桿塔外部荷載的分析及選定計算是否合理，直接影響桿塔結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性。因此在桿塔設(shè)計計算時必須對作用在桿塔上的荷載認真地進行分析計算。按照架空輸電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定：各類桿塔進行強度計算時，均應(yīng)考慮線路的運行情況，斷線情況，安裝情況的荷載。第十一章 桿塔荷載計算11. 1 荷載種類及計算條件桿塔荷載的來源1、桿塔自重與桿塔自身的風(fēng)荷載;2、電線上的所有荷載都要通過電線掛點傳給桿塔。電線重量、電線覆冰荷載、電線風(fēng)荷載、電線不平衡張力(包括電線轉(zhuǎn)角張力)、溫度變化引起的電線張力變化、事故斷線引起的張力變化、防振錘和重錘的重

2、量等;3、架線施工時緊線、掛線、吊線引起的荷載;4、絕緣子串的重力荷載與風(fēng)荷載也要傳給桿塔;5、桿塔組立時所發(fā)生的施工荷載;6、拉線結(jié)構(gòu)的永久拉線荷載;7、地震荷載與電線舞動產(chǎn)生的荷載;隨時間的變化1.永久荷載：包括桿塔自重荷載，導(dǎo)線，避雷線，絕緣子，金具的重力以及其他固定設(shè)備的重力，人工和工具等附加荷載。2.可變荷載：包括風(fēng)荷載，導(dǎo)線，避雷線和絕緣子上的覆冰荷載，導(dǎo)線避雷線張力，事故荷載，安裝荷載和驗算荷載等。3.特殊荷載：地震引起的地震荷載，以及在山區(qū)或特殊地形地段，由于不均勻結(jié)冰所引起的不平衡張力等荷載。荷載分類（1）橫向水平荷載：順橫擔(dān)方向作用的水平荷載，導(dǎo)、地線的風(fēng)荷載、桿塔身風(fēng)荷載

3、和導(dǎo)地線的角度合力。（2）縱向水平荷載：垂直于橫擔(dān)方向的水平荷載，導(dǎo)、地線的不平衡張力、斷線張力及桿塔、導(dǎo)線、地線的縱向風(fēng)荷載，安裝時的緊線張力。（3）垂直荷載：指垂直于地面方向作用的荷載，包括導(dǎo)、地線及附件自重、桿塔、橫擔(dān)自重、覆冰重及拉線下壓力、安裝檢修時人員、工器具重力。作用方向 1、荷載標(biāo)準(zhǔn)值 按照各種荷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定計算而得的荷載叫標(biāo)準(zhǔn)荷載，風(fēng)載為基本風(fēng)壓乘擋風(fēng)面積. 2、荷載設(shè)計值 荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘分項系數(shù) 一般分項系數(shù): 永久荷載取1. 2 可變荷載取1. 411.1.2 荷載的計算條件（組合原則）(1) 各類桿塔正常運行情況的荷載組合(2) 直線及懸垂轉(zhuǎn)角桿塔斷線情況的荷載組合(3) 耐

4、張及轉(zhuǎn)角桿塔斷線情況的荷載組合(4) 直線及懸垂轉(zhuǎn)角桿塔安裝情況的荷載組合(5) 耐張及轉(zhuǎn)角桿塔安裝情況的荷載組合(6) 地震情況的荷載組合11.1. 3荷載系數(shù)為了采用同一標(biāo)準(zhǔn)進行受力的比較和尺寸選擇，用荷載系數(shù)kH來表征各種情況的荷載對桿塔安全可靠性的要求。11. 2各種擋距的確定 計算桿塔荷載時，常用到三個設(shè)計檔距:垂直檔距,水平檔距和代表檔距1、水平檔距：2、垂直檔距3、代表檔距 代表檔距用于計算某一耐張段電線的代表應(yīng)力(平均應(yīng)力)。4、設(shè)計檔距初值的確定標(biāo)準(zhǔn)擋距與桿塔的經(jīng)濟呼稱高相應(yīng)的擋距，稱為標(biāo)準(zhǔn)擋距(2) 水平檔距 平原地區(qū)線路，可取桿高標(biāo)準(zhǔn)檔距Lb的1. 05-1. 1倍。丘陵

5、和山地線路，水平檔距的變動范圍較大，一般按地形分段、分級取值。如110線路一般可將水平檔距Lh分級為450, 600, 750, 900m，按不同級的水平檔距設(shè)計若干種高度的桿塔以適應(yīng)地形復(fù)雜地區(qū)的需要。 （3）垂直檔距 按經(jīng)驗一般取(1. 25-1. 7) Lh,或按水平檔距加大（50-100) m （4）代表檔距 代表檔距與導(dǎo)線張力有關(guān)，隨電壓等級和地形條件而變化。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗220kV線路，在平地上代表檔距可取200-350m，山地可取200-600m。另外根據(jù)實際工程的統(tǒng)計分析，約有80%左右的代表檔距小于標(biāo)準(zhǔn)桿塔高的標(biāo)準(zhǔn)檔距，且為桿高標(biāo)準(zhǔn)檔距的0. 7-0. 9倍左右，另外有10%-

6、20%的代表檔距大于桿高標(biāo)準(zhǔn)檔距，其值為桿高標(biāo)準(zhǔn)檔距的1. 2- 1. 5倍左右。11. 3荷載確定及荷載圖11.3.1 垂直荷載的計算 在計算安裝情況及斷線情況荷載時，應(yīng)考慮工作人員登桿作業(yè)時的附加荷載（工人及工具重力）。 11. 3. 2水平荷載的計算1.桿塔的風(fēng)壓荷載當(dāng)風(fēng)向與線路方向垂直時，桿塔風(fēng)壓F 風(fēng)壓方向桿（塔）身側(cè)面構(gòu)件的投影面積， m 2 ; C 一風(fēng)載體形系數(shù)，對環(huán)形截面電桿取 0 . 6 ，矩形截面電桿取 1 . 4 ，角鋼鐵塔取 1 . 4 ( 1 + ) ，圓鋼鐵塔取 1 . 2 ( 1 + ) ; 空間桁架背風(fēng)面的風(fēng)壓荷載降低系數(shù)，采用表 11一 4 所列的數(shù)值。 另

7、外，60米以上的桿塔，考慮的風(fēng)的振動作用，桿塔塔身風(fēng)荷載應(yīng)乘以風(fēng)振系數(shù)。鐵塔的風(fēng)振系數(shù)取1.5，拉線桿塔的風(fēng)振系數(shù)取1.25.2.導(dǎo)線避雷線的風(fēng)壓荷載導(dǎo)線的風(fēng)壓荷載用下式計算 3.導(dǎo)線避雷線的角度荷載 線路轉(zhuǎn)角時，桿塔承受順橫擔(dān)方向的合力T11. 3. 3順線荷載的計算1.避雷線的不平衡張力、斷線張力導(dǎo)線的斷線張力和不平衡張力可分別取最大使用張力的百分數(shù)。 不平衡張力按下式計算： T=T1COS1-T2COS2 2、順線風(fēng)荷載 桿塔、導(dǎo)線、避雷線在順線路方向的風(fēng)荷載總和，可取為導(dǎo)線在垂直線路方向的風(fēng)荷載的 20 一 50 。11.3.4 桿塔安裝荷載 桿塔安裝荷載計算架設(shè)導(dǎo)線或避雷線時，需要將

8、其從地面提升到桿塔上，此工作過程所引起的荷載叫吊線荷載。在施工中常采用雙倍吊線或轉(zhuǎn)向滑車吊線兩種方式 。 采用雙倍吊線時: G2KGGF 式中 K動力系數(shù)，考慮滑動阻力和牽引傾斜等因素，取K1.1； 采用轉(zhuǎn)向滑車吊線時: 垂直荷載 GKG+GF N 吊線時，還要考慮相應(yīng)風(fēng)荷載引起對導(dǎo)線橫向水平荷載 水平荷載 P=KG+P N 式中 P導(dǎo)線或避雷風(fēng)荷載 N；例11-1 110kV 單回直線桿的呼稱高為 13 . 4m , LGJ 一 150 / 20 ， GJ 一 35 ，標(biāo)準(zhǔn)擋距 260m ，水平擋距 300m ,垂直擋距 350m 。氣象條件如表11-8，導(dǎo)線避雷線的參數(shù)如表11-9試計算該

9、直線桿的荷載，并畫出荷載圖。 解: 避雷線金具無冰時重力 Gjb 和覆冰時重力Gjb Gjb = 50N Gjb = 70N 絕緣子串無冰時重力 Gj 和覆冰時重力 Gj Gj =530N Gj =600N 忽略金具及絕緣子串的水平風(fēng)壓。 由表11-1，該桿塔需要計算7種荷載。（1）運行情況I（最大風(fēng)速，無冰） 避雷線重力： GB=g1ABlv+GJB=83.79710337.15350+50=1142 N 避雷線風(fēng)壓： PB=g4B(25)ABlh=82.0410-337.15300=914 N 導(dǎo)線重力： GD= g1Alv+GJ=32.75210-3164.5350+530=2416 N

10、導(dǎo)線風(fēng)壓： PD=g4(25)Alh=39.59610-3164.5300=1954 N（2）運行情況II （覆冰:v=10m/s, t=-5， b=5mm） 避雷線重力： GB=g3ABlv+GJB=131.7610337.15350+70=1785 N 避雷線風(fēng)壓： PB=g5BABlh=35.24110-337.15300=393 N 導(dǎo)線重力：GD= g3Alv+GJ=51.016103164.5350+600=3537 N 導(dǎo)線風(fēng)壓： PD=g5Alh=11.92410-3164.5300=588 N（3）斷線情況 。斷上 下導(dǎo)線時，氣象條件為無冰，無風(fēng)。 避雷線重力： GB=114

11、2 N 未斷相導(dǎo)線重力 ： GD= 2416 N 斷線相導(dǎo)線重力：GD=g1Alv/2+GJ=32.752103164.5350/2+530=1473 N 斷線張力： TD=0.35pA/K=6517N （4）避雷線張力差V。其氣象條件未無冰無風(fēng)。 避雷線重力： GB=1142 N 導(dǎo)線重力 ： GD= 2416 N 避雷線張力： TB =0.2BOAB=0.2294.237.15=2187 N ( 5) 安裝情況。起吊導(dǎo)線的氣象條件取無冰，風(fēng)速10m/s. 起吊上導(dǎo)線一般按避雷線已安，下導(dǎo)線未安裝考慮。 避雷線重力： GB =1142 N 避雷線風(fēng)壓： PB=g4B(10)ABlh=15.4

12、4310-337.15300=172 N 導(dǎo)線重力 ： GD= 2416 N 導(dǎo)線風(fēng)壓： PB=g4(10)ABlh=17.45310-3164.5300=368 N下圖為上導(dǎo)線的安裝圖。導(dǎo)線越過下橫擔(dān)的拉力T2與水平線的夾角為20。假設(shè)上下橫擔(dān)導(dǎo)線被水平拉出1.3m. 根據(jù)力平衡條件，列平衡方程 X=0 1.3T1/3.74=T2cos20 T1=2.7 T2 Y=0 3.5T1/3.74=GD+T2sin20 T1=3.74(2416+0.342T2)/3.5 聯(lián)立求解 T1=2986N T2=1106N 桿頭荷載傳遞至主桿： GT1=29863.5/3.74=2794N PT1=29861.3/3.74=1038N G=1.12794+