35kV單桿直線電桿設(shè)計(jì)(自立式).doc

前言 這次課程設(shè)計(jì)是普通鋼筋混凝土電桿的設(shè)計(jì)。根據(jù)有關(guān)規(guī)程得到譬如氣象、導(dǎo)線、地線的有關(guān)參數(shù)，再有列表法求得臨界檔距，用臨界溫度判定法判斷出最大弧垂氣象條件。依據(jù)規(guī)程規(guī)定以及此課題的實(shí)際因素確定了電桿的呼稱高度、導(dǎo)線間的垂直距離、地線支架高度，從而得出了電桿的總高度。然后再確定七種情況下電桿的荷載，進(jìn)行桿柱的強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋計(jì)算，最后確定基礎(chǔ)的相關(guān)問題。對(duì)我以后的學(xué)習(xí)與工作都有積極的作用。 關(guān)鍵詞：臨界檔距；最大弧垂；呼稱高度目 錄前言I1 設(shè)計(jì)條件和相關(guān)參數(shù)11.1 氣象條件11.2 導(dǎo)線和地線的相關(guān)參數(shù)11.3 絕緣子的相關(guān)參數(shù)21.4 電桿的相關(guān)參數(shù)21.5 土的相關(guān)參數(shù)22 各種氣象條件下的比載計(jì)算32.1 導(dǎo)線比載的計(jì)算32.2 地線比載的計(jì)算43 計(jì)算臨界檔距53.1 判斷控制氣象條件73.2 判斷最大弧垂氣象94 電桿外形尺寸的確定104.1 電桿的總高度104.2 橫擔(dān)長度的計(jì)算114.3 電桿外形尺寸校驗(yàn)125 電荷載計(jì)算桿146 電桿桿柱的強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋計(jì)算206.1 強(qiáng)度計(jì)算206.2桿柱彎扭計(jì)算21 6.3 裂縫驗(yàn)算21 7 心得體會(huì)23 參考文獻(xiàn)241、 設(shè)計(jì)條件和相關(guān)參數(shù)1.1氣象條件表1.1-1：級(jí)典型氣象區(qū)的氣象條件 大氣溫度()風(fēng)速(m/s) 覆冰（）最高溫最低溫覆冰最大風(fēng)安裝雷 電過電壓操作過電壓、年均氣溫最大風(fēng)覆冰安裝雷電過電壓操作過電壓 覆冰厚度+40-10-5+100+15 +15301010101551.2導(dǎo)線和地線的有關(guān)參數(shù)表1.2-1：LGJ120/25導(dǎo)線參數(shù)根數(shù)/直徑 （mm)計(jì)算截面（mm2） 外徑（mm)直流電阻不大于（/km)計(jì)算拉斷力（N）單位長度質(zhì)量（kg/km) 鋁鋼鋁鋼總計(jì)15.740.234547880526.67/4.727/2.10122.4824.25146.73表1.2-2：GJ-35地線參數(shù) 型號(hào)計(jì)算截面（）計(jì)算直徑（mm）極限強(qiáng)度()拉斷斷力(N)重量(kg/km)GJ-35 37.16 7.8 11761372 50200 309.31.3絕緣子相關(guān)參數(shù)表1.3-1絕緣子X-4.5參數(shù)型號(hào)主要尺寸（mm）工頻電壓KV r.m.s不小于雷電全波沖擊電壓KV peak不小于抗張機(jī)械負(fù)荷（KN）重量（kg）結(jié)構(gòu)高度H盤徑D公稱爬電距離L連接形式標(biāo)記干閃絡(luò)濕閃絡(luò)1min濕耐受擊穿50%閃絡(luò)耐受例行試驗(yàn)1h機(jī)電試驗(yàn)機(jī)電破壞不小于X-4.5146254285168045401101201003645605.01.4電桿的有關(guān)參數(shù)主桿頂徑為270mm，電桿的錐度為1/75，壁厚為50mm。絕緣子串和金具的總重力為324N（3片x-4.5），地線金具重力為90N。桿柱混凝土等級(jí)為C30，離心式制造。1.5土的相關(guān)參數(shù)土的狀態(tài)為粘性土軟塑，查規(guī)程得土的計(jì)算容重s=15kN/m3，計(jì)算上拔角=100，計(jì)算內(nèi)摩擦角=150，土壓力系數(shù)m=26kN/m3。2各種氣象條件下的比載計(jì)算2.1導(dǎo)線比載的計(jì)算（單位：MPa/m）1）自重比載:1（0，0）=10=34.17（）2）冰重比載: 2（5，0）=27.728=27.72819.60()3）垂直總比載:3（5，0）=1（0，0）+2（5，0）=(34.17+19.60)=53.77()4）無冰風(fēng)壓比載應(yīng)計(jì)算最大風(fēng)速和安裝有風(fēng)兩種情況。=900，因d=15.74mm17mm，則sc=1.2，35kV線路，c=1.0，所以： a) 最大風(fēng)速V=30m/s時(shí)，計(jì)算強(qiáng)度時(shí)的f=0.75，所以：基本風(fēng)壓：W=0.625=0.625=562.5（Pa）4（0，30）=dsin =1.0=54.31() b) 安裝風(fēng)速v=10時(shí)，有，則 基本風(fēng)壓：W=0.6250.62562.5(Pa) 4（0，10）=8.05()5）覆冰風(fēng)壓比載風(fēng)速V=10m/s，sc=1.2，計(jì)算強(qiáng)度和風(fēng)偏f=1.0，所以 W=0.6250.62562.5(Pa)5（5，10）=1.013.16 ()6）無冰綜合比載計(jì)算強(qiáng)度時(shí)6（0，30）=64.16()安裝有風(fēng)時(shí)有6（0，10）=35.11()7）覆冰綜合比載55.36()2.2地線的比載計(jì)算1）自重比載:1（0，0）=10=81.63（）2） 冰重比載:GB 50545-2010規(guī)定，地線的覆冰厚度要比導(dǎo)線厚度增加5mm，即b=10mm 2（10，0）=27.728=27.728=132.82()3）垂直總比載:3（10，0）=1（0，0）+2（10，0）=(81.63+132.82 )=214.45()4）無冰風(fēng)壓比載應(yīng)計(jì)算最大風(fēng)速和安裝有風(fēng)兩種情況。=900，因d=15.74mmtmax，則最大弧垂發(fā)生在覆冰無風(fēng)氣象條件，反之最大弧垂發(fā)生在最高氣溫氣象條件。計(jì)算得tj=35，tmax=+40，tjtmax，所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫氣象條件下。fmax=9.645m。4電桿外形尺寸的確定4.1電桿的總高度桿塔的總高度與檔距、地理?xiàng)l件、電壓等級(jí)、氣候及電氣條件等因素有關(guān)。桿塔的總高度等于呼稱高度加上導(dǎo)線間的垂直距離和避雷線支架高度，對(duì)于鋼筋混凝土電桿還要加上埋地深度h0。4.1.1電桿呼稱高度 電桿下橫擔(dān)的下線邊緣線到地面垂直距離H稱為電桿的呼稱高度，由懸垂絕緣子串長度、導(dǎo)線最大弧垂fmax、導(dǎo)線到地面及被跨越物安全距離hx及施工裕量h組成，即35kV電桿采用3片X-4.5絕緣子=0.438，導(dǎo)線弧垂為9.654m, 電桿按居民區(qū)設(shè)計(jì)偏安全，設(shè)計(jì)導(dǎo)線到地面垂直距離為7.0m,檔距為361.76m施工裕度為0.8m。因此，電桿設(shè)計(jì)呼高H=17.892m,選取呼高為18m。4.1.3地線支架高度設(shè)計(jì)35kV線路采用=250防雷保護(hù)角，取地線支架向右側(cè)偏移0.1m,避雷線支架高度為h，則地線對(duì)下橫擔(dān)左側(cè)導(dǎo)線防雷保護(hù)為控制條件，由防雷條件知 求的h=3.28m。地線支架高度是指地線金具掛點(diǎn)到上橫擔(dān)導(dǎo)線絕緣子掛點(diǎn)之間的高度所以，=2.84，選取避雷線支架高度為3.0m。綜上，電桿設(shè)計(jì)總高H=3.0+4.0+18+3=28.0m。4.1.2導(dǎo)線間的垂直距離單回線路兩相導(dǎo)線水平排列線間距，規(guī)程規(guī)定：導(dǎo)線間的水平線間距，可根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，1000m以下檔距計(jì)算式為在覆冰較少地區(qū)，規(guī)程推薦垂直線間距宜采用水平線間距的75%即 計(jì)算得Dm=2.513m，Dv=1.885m。設(shè)計(jì)導(dǎo)線間水平距離為6m，設(shè)計(jì)導(dǎo)線間垂直距離為4m。4.2 橫擔(dān)長度計(jì)算由以上計(jì)算出兩相導(dǎo)線水平間距，可選取下橫擔(dān)長度為6m,上下導(dǎo)線垂直間距 為4m,上下導(dǎo)線水平偏移距離0.1m,上橫擔(dān)長度為1.8m。電桿草圖如下 圖4.14.3電桿外形尺寸校驗(yàn)（1）上下導(dǎo)線垂直線間距的校驗(yàn)。由規(guī)程得最小垂直線間距為2.0m, 小于實(shí)際線間距4.0m，合格。 （2）上下導(dǎo)線水平偏移校驗(yàn)。由規(guī)程規(guī)定水平偏移距離為0.1m,小于實(shí)際上下導(dǎo)線水平偏移距離1.2m,合格。（3）間隙圓校核。級(jí)氣象區(qū)三種氣象條件風(fēng)速：正常運(yùn)行情況v=30m/s,操作過電壓v=15m/s,雷電過電壓v=10m/s。1 三種氣象條件下絕緣子串風(fēng)荷載為 因n1=1，n2=3，s=1.0，Aj=0.03m2，z=1.1，則2 三種氣象條件下導(dǎo)線風(fēng)荷載為 3 導(dǎo)線重力荷載 三種氣象條件下絕緣子串風(fēng)偏角為4 規(guī)程給出的最小空氣間隙為：RZ=0.25，RC=0.70，RL=1.00。根據(jù)=0.438m和、R值，用一定比例制作間隙圓校驗(yàn)圖，三種氣象條件下間隙校驗(yàn)合格。如圖4-1圖4-15電桿荷載計(jì)算 （1）運(yùn)行情況1：直線桿塔第一種荷載組合情況為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速、無冰、未斷線。級(jí)氣象區(qū)，從規(guī)程中查得：V=30m/s，t=+10，b=0。 1）地線重力為 2）地線風(fēng)壓為 3）導(dǎo)線重力為 4）絕緣子串風(fēng)荷載：絕緣子串?dāng)?shù)n1=1，每串絕緣子片數(shù)n2=3，單裙一片絕緣子擋 風(fēng)面積Aj=0.03m2，絕緣子串高度為18m,查表得風(fēng)壓高度變化系數(shù)z=1.21，則 5）導(dǎo)線風(fēng)壓為 運(yùn)行情況荷載圖如圖5-1圖5-1 （2）運(yùn)行情況2：因?yàn)闅庀髼l件是典型氣象區(qū)區(qū)，覆冰，有相應(yīng)的風(fēng)速，未斷線，即，覆冰系數(shù)K=1.075 1）地線重力=2545（N) 2）地線風(fēng)壓 3）導(dǎo)線重力為4）絕緣子串風(fēng)荷載：絕緣子串?dāng)?shù)n1=1，每串絕緣子片數(shù)n2=3，單裙一片絕緣子擋 風(fēng)面積Aj=0.03m2，絕緣子串高度為18m,查表得風(fēng)壓高度變化系數(shù)z=1.21，則 5）導(dǎo)線風(fēng)壓為運(yùn)行情況荷載圖如圖5-2。圖5-2（3） 斷導(dǎo)線情況I,II 斷任意一相導(dǎo)線的荷載組合情況為覆冰，無風(fēng)。 1）地線重力 =2545（N) 2）導(dǎo)線重力 =2919（N) 3）斷線張力。LGJ-120/25型導(dǎo)線的計(jì)算拉斷力Tp=47880N。查表2-7得導(dǎo)線最大使用張力百分?jǐn)?shù)為50導(dǎo)線最大使用張力為斷線張力=1915250=9576（N) （4）地線支持力 =4500N，=4000N斷導(dǎo)線情況（斷上導(dǎo)線）荷載如圖5-3，斷導(dǎo)線情況（斷下導(dǎo)線）荷載圖如圖5-4。 圖5-3 圖5-4 （5）斷地線情況荷載組合情況為覆冰，導(dǎo)線未斷。1）地線重力 =2545N2） 導(dǎo)線重力 =2919N3）地線斷線張力。 地線的最小破壞拉力為=50200N，地線安全系數(shù)取5.0，查表2-7得導(dǎo)線最大使用張力百分?jǐn)?shù)為100。 地線最大使用張力為 =10040N 地線斷線張力為 =12550100=10040N斷地線張力荷載如圖5-5。圖5-56 電桿桿柱的強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋計(jì)算（1） 強(qiáng)度計(jì)算 1）嵌固點(diǎn)處彎矩設(shè)計(jì)值。 由于給定的荷載為標(biāo)準(zhǔn)值，因此荷載要乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.2可變荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.4，電桿電壓為35kV，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)為=1.0，正常運(yùn)行荷載組合系數(shù)=0.75,。高度化系數(shù)取=1.36，構(gòu)件體系系數(shù)=0.6，桿塔荷載調(diào)整系數(shù)=1.0當(dāng)=25m時(shí)，=222 =1.151.01.2（1026280+18291800）+1.40.75（948 26000+199523000+1995219000+0.2222500013000） =268769979=268.8 2)嵌固點(diǎn)處的抵抗彎矩M。16f16，HPB235鋼筋，=210，=5228混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30級(jí)，=14.3嵌點(diǎn)外徑A = = = 89019=0.273=0.667=1-1.5=0.590=0.862故強(qiáng)度符合。(2） 桿柱彎扭驗(yàn)算桿頂外徑D=370mm,內(nèi)徑d=270mm,C30級(jí)混凝土， ，其中=1.4，=0.75V=1.40.7519616=23232N=0.880.71.43=1.00全部拉應(yīng)力可由混泥土承擔(dān)，螺旋鋼筋可僅按構(gòu)造配置。(3） 裂縫驗(yàn)算。1） 嵌固點(diǎn)處彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。=1.151.0（1026280+18291800）+0.75(94826000+199523000+2199519000+0.2222500013000)=192566614（）=192.57（）2） 開裂彎矩。 已知參數(shù)v=1，=309，=284，=297，= 210 =30，=2.01=7=A+(-1)=89019+(7-1)5228=120387（）=（+）=17848994（）=2-0.4=2-0.4=1.565=1.5652.0117848994=56146687（） =56.15（）3） 計(jì)算裂縫寬度。=（200+100）1 =0.13 =0.13mm=0.2mm故滿足要求。七.心得體會(huì)經(jīng)過一周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)這門課程所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 在此要感謝我們的指導(dǎo)老師對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)