35KV普通砼電桿及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、電氣工程及其自動(dòng)化（輸電線路方向）輸電桿塔設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：35kv普通砼電桿及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)班 級(jí)：20091481學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：2009148134指導(dǎo)教師：王老師三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院2012年12月設(shè)計(jì)參數(shù)如下：參數(shù)序號(hào)導(dǎo)線型號(hào)水平檔距（m）垂直檔距（m）地線支持力tmaxtmin2009148134lgj-150/2025537045004400 lgj150/2026538046504550 目 錄一、整理設(shè)計(jì)用相關(guān)數(shù)據(jù).1（1）氣象條件表.1（2）桿塔荷載組合情況表.1（3）導(dǎo)線lgj-150/20相關(guān)參數(shù)表.1（4）地線gj-35相關(guān)參數(shù)表.1（5）絕緣子數(shù)據(jù)表.2（

2、6）線路金具的選配表.2（7）電桿結(jié)構(gòu)及材料.3（8）地質(zhì)條件.3二、導(dǎo)地線相關(guān)參數(shù)計(jì)算.4（1）導(dǎo)線比載的計(jì)算.4（2）地線比載的計(jì)算.5（3）導(dǎo)線最大弧垂的計(jì)算.7三、電桿外形尺寸的確定.9（1）電桿的總高度9（2）橫擔(dān)的長(zhǎng)度11四、荷載計(jì)算12五、電桿桿柱的強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋計(jì)算.15（1）正常情況的彎矩計(jì)算.15（2）斷線情況時(shí)的彎矩計(jì)算.16（3）安裝導(dǎo)線時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算.17（4）桿柱彎扭驗(yàn)算.18（5）正常情況的裂縫寬度驗(yàn)算.18（6）電桿組立時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算.19六、電桿基礎(chǔ)強(qiáng)度校驗(yàn).21七、拉線及附件設(shè)計(jì).22八、參考文獻(xiàn).22九、附圖110kv普通自立式硂電桿設(shè)計(jì)一、整理設(shè)計(jì)用相關(guān)數(shù)據(jù)

3、：（1）氣象條件表根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）整理iv區(qū)氣象條件：序號(hào)代表情況溫度()風(fēng)速(m/s)冰厚(mm)1最低氣溫-20002最大風(fēng)-52503年均平均10004覆冰有風(fēng)-51055最高氣溫40006安裝-101007外過(guò)有風(fēng)151008內(nèi)過(guò)有風(fēng)10150（2）桿塔荷載組合情況表見(jiàn)后面第四步“荷載計(jì)算”最后面。（3）導(dǎo)線lgj-150/25相關(guān)參數(shù)表根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）整理導(dǎo)線lgj-150/25的相關(guān)參數(shù)：名 稱符 號(hào)數(shù) 值單 位彈性系數(shù)e76000mpa溫膨系數(shù)18.91/單位長(zhǎng)度重量w601.0kg/km導(dǎo)線直徑d17.1mm截面積a173.11計(jì)算拉斷力54110n

4、安全系數(shù)k2.5年均應(yīng)力上限mpa重力加速度g9.80665（4）地線gj-35相關(guān)參數(shù)表根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）整理地線gj-35的相關(guān)參數(shù)：名 稱符 號(hào)數(shù) 值單 位彈性系數(shù)e181400mpa溫膨系數(shù)11.51/單位長(zhǎng)度重量w295.1kg/km導(dǎo)線直徑d7.8mm截面積a37.17計(jì)算拉斷力43424n安全系數(shù)k2.7年均應(yīng)力上限mpa重力加速度g9.80665（5）絕緣子數(shù)據(jù)表根據(jù)任務(wù)書(shū)整理相關(guān)數(shù)據(jù)：絕緣子型號(hào)串?dāng)?shù)片數(shù)標(biāo)稱電壓（kv）單片長(zhǎng)度（mm）xp-4.51435146（6）線路金具的選配表根據(jù)電力金具手冊(cè)（第二版）查得導(dǎo)線相關(guān)數(shù)據(jù)：如圖所示;件號(hào)名稱質(zhì)量(kg)數(shù)量型號(hào)1

5、u型螺絲0.721u-18802球頭掛環(huán)0.301q-73絕緣子5.04lxp-4.54碗頭掛板0.821w-7a5懸垂線夾3.01cgu-46預(yù)絞絲0.571fyh-150/25絕緣子串長(zhǎng)度l（mm）1267絕緣子串重量（kg）37.41適用導(dǎo)線lgj-150/20電壓等級(jí)（kv）35地線相關(guān)數(shù)據(jù)：如圖所示：件號(hào)名稱質(zhì)量(kg)數(shù)量型號(hào)1掛板0.561z-72球頭掛環(huán)0.271qp-73絕緣子3.31xdp1-74懸垂線夾5.71cgu-2絕緣子串長(zhǎng)度l（mm）362絕緣子串重量（kg）9.83適用避雷線1×7-7.8-1470-a電壓等級(jí)（kv）35（7）電桿結(jié)構(gòu)及材料 電桿結(jié)構(gòu)

6、為上字型，材料為鋼筋混凝土。（8）地質(zhì)條件見(jiàn)任務(wù)書(shū)。 二、導(dǎo)地線相關(guān)參數(shù)計(jì)算（2）地線比載的計(jì)算1.地線的自重比載：2.冰重比載：3.垂直總比載： 4.無(wú)冰風(fēng)壓比載：假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向，可以得出下式：1）外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)：v=10m/s,=1.0,=1.2 2）內(nèi)過(guò)電壓：v=15m/s,=0.75,=1.2 3）最大風(fēng)速：v=25m/s,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，=0.85,=1.2 4）最大風(fēng)速：v=25m/s,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)，=0.61,=1.2 5.覆冰風(fēng)壓比載計(jì)算：v=10m/s,計(jì)算強(qiáng)度和風(fēng)偏時(shí)，=1.0,=1.2 6.無(wú)冰綜合比載1）外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)：2）內(nèi)過(guò)電壓：3）最大風(fēng)速,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)：

7、4）最大風(fēng)速,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)：7.覆冰綜合比載： 將計(jì)算的結(jié)果匯成下表（單位：）自重覆冰無(wú)風(fēng)無(wú)冰綜合無(wú)冰綜合無(wú)冰綜合強(qiáng)度無(wú)冰綜合風(fēng)偏覆冰綜合強(qiáng)度和風(fēng)偏77.86125.6079.4385.53114.2598.30130.63=1=1.1=0.75=1.1=0.85=1.2=0.61=1.1=0.75=1.2（3）導(dǎo)線最大弧垂的計(jì)算1.計(jì)算比值，將計(jì)算的結(jié)果列入下表：氣象條件最大風(fēng)速最厚覆冰最低氣溫年均氣溫許用用力 (mpa)118.78118.78118.7874.24比載 ()49.6153.0634.0534.05溫度t（°c）-552010(1/m)0.41770.44670.2

8、8670.4586由小至大編號(hào)bcad2.計(jì)算臨界檔距：根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）列表求解臨界檔距：氣象條件最低氣溫最大風(fēng)速最厚覆冰年均氣溫臨界檔距l(xiāng)ab=271.57mlac=240.74mlad=虛數(shù)lbc=虛數(shù)lbd=虛數(shù)lcd=虛數(shù)由此得出無(wú)論檔距多大，年均氣溫為控制氣象條件。3.計(jì)算最大弧垂：1）判斷最大弧垂發(fā)生的氣象條件：以年均氣溫問(wèn)第一氣象條件，覆冰無(wú)風(fēng)為第二氣象條件，根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）求解狀態(tài)方程。第一狀態(tài)：，；第二狀態(tài)：，。其他條件：無(wú)高差，檔距l(xiāng)=255m。根據(jù)以上條件和公式求解得；根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）求解臨界溫度：解得所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫下

9、。2）計(jì)算最大弧垂：根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）求解最高氣溫下的導(dǎo)線應(yīng)力；第一狀態(tài)：，；第二狀態(tài)：，。其他條件：無(wú)高差，檔距l(xiāng)=255m。根據(jù)以上條件和公式求解得；代入架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）p67 公式4-39中得出最大弧垂；（1）導(dǎo)線比載的計(jì)算 根據(jù)架空輸電線路設(shè)計(jì)（孟遂民）計(jì)算比載：1.導(dǎo)線的自重比載：2.冰重比載：3.垂直總比載： 4.無(wú)冰風(fēng)壓比載：假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向，可以得出下式：1）外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)：v=10m/s,=1.0,=1.1 2）內(nèi)過(guò)電壓：v=15m/s,=0.75,=1.1 3）最大風(fēng)速：v=25m/s,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，=0.85,=1.1 4）最大風(fēng)速：v=25

10、m/s,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)，=0.61,=1.1 5.覆冰風(fēng)壓比載計(jì)算：v=10m/s,計(jì)算強(qiáng)度和風(fēng)偏時(shí)，=1.0,=1.2 6.無(wú)冰綜合比載1）外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)：2）內(nèi)過(guò)電壓： 3）最大風(fēng)速,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)：4）最大風(fēng)速,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)：7.覆冰綜合比載： 將計(jì)算的結(jié)果匯成下表（單位：）自重覆冰無(wú)風(fēng)無(wú)冰綜合無(wú)冰綜合無(wú)冰綜合強(qiáng)度無(wú)冰綜合風(fēng)偏覆冰綜合強(qiáng)度和風(fēng)偏34.0551.7534.7237.3249.6142.7653.06=1=1.1=0.75=1.1=0.85=1.2=0.61=1.1=0.75=1.2三、電桿外形尺寸的確定（1）電桿的總高度1桿塔呼稱高度的確定：根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）有。為

11、絕緣子串長(zhǎng)度，前面以列表為1267mm。為導(dǎo)線的最大弧垂，前面已計(jì)算為4.75m。為導(dǎo)線到地面及被跨越物的安全距離，查閱輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和），取6m。為施工裕度，取0.7m。則桿塔呼稱高度為：再根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和），取呼稱高度為13m2導(dǎo)線間垂直距離的確定：根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）可以求出導(dǎo)線間垂直距離。導(dǎo)線水平排列線間距離：導(dǎo)線垂直排列線間距離：再查閱輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和），取3.5m3地線支架高度的確定： 要確定地線支架高度，必須先確定橫擔(dān)的長(zhǎng)度。1）空氣間隙校驗(yàn)：查閱輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）得基本風(fēng)壓： 絕緣子串所受風(fēng)壓：絕緣子串風(fēng)荷載計(jì)算式：導(dǎo)線風(fēng)

12、荷載計(jì)算： 導(dǎo)線自重比載計(jì)算： 絕緣子串風(fēng)偏角，即計(jì)算： 根據(jù)值，制作好間隙圓校驗(yàn)圖，三種氣象條件下間隙校驗(yàn)合格。2）地線支架高度的確定：由下一步“橫擔(dān)的長(zhǎng)度”求得橫擔(dān)長(zhǎng)為2m，根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）求得地線與導(dǎo)線間的垂直投影距離：。所以地線支架高度為：綜上取2.8m。3）帶電作業(yè)校驗(yàn)：帶電作業(yè)氣象條件剛好和外過(guò)電壓氣象條件相同，絕緣字串風(fēng)偏角，人體活動(dòng)范圍0.5m,帶電作業(yè)安全距離。校驗(yàn)結(jié)果：地電位作業(yè)風(fēng)偏人員對(duì)導(dǎo)線作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員只能在桿塔順線方向前后作業(yè)，不得在桿塔橫線路方向作業(yè)。否則帶電作業(yè)安全距離不夠。4）驗(yàn)算地線保護(hù)角：根據(jù)高電壓技術(shù)（趙智大）得：所以地線高度是安全的。綜

13、上得電桿總高度為3+13+3.5+2.8=22.3m，主桿分段處取距離地面7米處。（2）橫擔(dān)的長(zhǎng)度上字型桿塔的上橫擔(dān)長(zhǎng)度確定根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）1）正常運(yùn)行電壓情況下：2）操作過(guò)電壓：3）雷電過(guò)電壓：4）空氣間隙校驗(yàn)：綜上，上橫擔(dān)長(zhǎng)度取2m，下橫擔(dān)長(zhǎng)度取2.4m。安全起見(jiàn)，橫擔(dān)采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)。四、荷載計(jì)算2.運(yùn)行情況ii：覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速、未斷線。1）地線重力： 2）地線風(fēng)壓：3）導(dǎo)線重力：4）絕緣子串的風(fēng)荷載：5）導(dǎo)線風(fēng)壓：3.斷導(dǎo)線情況i、ii：斷一根導(dǎo)線、無(wú)冰、無(wú)風(fēng)：1）地線重力：2）導(dǎo)線重力：未斷導(dǎo)線相：斷導(dǎo)線相：3）導(dǎo)線斷線張力：地線支持力： 4.斷地線情況：無(wú)冰、無(wú)風(fēng)、導(dǎo)

14、線未斷：1）導(dǎo)線重力：2）地線重力：3）地線斷線張力：5.安裝情況i：起吊上導(dǎo)線、有相應(yīng)風(fēng)速、無(wú)冰： 1）地線重力： 2）地線風(fēng)壓：3）導(dǎo)線重力：4）導(dǎo)線風(fēng)壓：掛上導(dǎo)線時(shí)，存在拉力。根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）；所以它們引起的垂直荷載和橫向荷載 為：，則1運(yùn)行情況i：最大設(shè)計(jì)風(fēng)速、無(wú)冰、未斷線。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：5）導(dǎo)線風(fēng)壓：6.安裝情況ii：起吊下導(dǎo)線：地線、導(dǎo)線的重力和風(fēng)壓同安裝情況i。正在起吊下導(dǎo)線時(shí)下橫擔(dān)處的總重力為：根據(jù)以上結(jié)果列桿塔荷載組合情況表（標(biāo)準(zhǔn)值）：荷載組合情況荷載類型運(yùn)行情況i運(yùn)行情況ii斷導(dǎo)線情況i、ii斷地線情況安

15、裝情況i安裝情況ii地線重力1182n1855n1182n1182n1182n地線風(fēng)壓792n340n149n149n導(dǎo)線重力2577n3754n2577n2577n2577n2577n導(dǎo)線風(fēng)壓1687n612n300n300n絕緣子串風(fēng)荷載94n15n導(dǎo)線斷線重力1472n導(dǎo)線斷線張力7575n地線斷線重力687n地線斷線張力3217n安裝上導(dǎo)線總橫向荷載1517n安裝上導(dǎo)線總垂直荷載8611n安裝下導(dǎo)線總垂直荷載5335n桿頭荷載圖如下：五、電桿桿柱的配筋計(jì)算及強(qiáng)度驗(yàn)算（1（3）安裝導(dǎo)線時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算1）安裝上導(dǎo)線時(shí)各處的彎矩：安裝情況i的桿身風(fēng)壓：2）安裝下導(dǎo)線時(shí)各處的彎矩：安裝情況ii的

16、桿身風(fēng)壓：（4）桿柱彎扭驗(yàn)算轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)起動(dòng)力為2500n，長(zhǎng)度為2.4m，故上導(dǎo)線斷線，橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)主桿同時(shí)承受彎矩、剪力和扭矩的作用，剪力v=2500n，扭矩t=25002.4=6000n。電桿外徑d=400mm，內(nèi)徑d=300mm，c40混凝土，根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）得：由上式得全部拉應(yīng)力可有混凝土承擔(dān)，螺旋鋼筋可僅按構(gòu)造要求配置。）正常情況的彎矩計(jì)算根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）計(jì)算正常情況下的彎矩：其中，可根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）求得。因?yàn)椴皇侵乇鶇^(qū)，所以運(yùn)行情況ii不是控制條件，只計(jì)算運(yùn)行情況i的彎矩。計(jì)算彎矩應(yīng)該用到荷載的設(shè)計(jì)值，所以1）電桿最頂端彎矩：2）上橫擔(dān)處

17、彎矩： 3）下橫擔(dān)處彎矩：4）主桿分段處彎矩：5）地面處彎矩：6）嵌固點(diǎn)彎矩：（2）斷線情況時(shí)的彎矩計(jì)算斷上導(dǎo)線產(chǎn)生比斷下導(dǎo)線更大的彎矩（斷上導(dǎo)線起控制作用），故只計(jì)算斷上導(dǎo)線時(shí)的彎矩。1）斷上導(dǎo)線情況：斷導(dǎo)線張力：地線最大支持力： 地線最小支持力： 地線的不平衡張力：橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)后斷線張力：上橫擔(dān)彎矩：嵌固點(diǎn)的彎矩根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）2）由地線不平衡張力在嵌固點(diǎn)引起的彎矩：（6）正常情況的裂縫寬度驗(yàn)算1）已知參數(shù)：初步配置光面i級(jí)縱向鋼筋。采用i級(jí)螺旋鋼筋，螺距s=100mm。光面鋼筋v=1。根據(jù)輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（陳祥和）得出：2）計(jì)算開(kāi)裂彎矩：3）計(jì)算裂縫寬度：所以滿足要求。（7）電桿組立時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算以上橫擔(dān)b處為起吊點(diǎn)起吊電桿。已知上橫擔(dān)處的集中荷載為上橫擔(dān)和絕緣子串的重量，估計(jì)為900n，作用在下橫擔(dān)c處的集中荷載為2000n；整根電桿自重為30600n。將錐形電桿的自重按等徑電桿均布荷載計(jì)算，即每米電桿自重為：2）主桿起吊是各截面的剪力：o點(diǎn)截面處的剪力：在oc段內(nèi)剪力為零的截面e點(diǎn)距o點(diǎn)的距離為：c點(diǎn)剪力為：b截面點(diǎn)剪力為：1）求支點(diǎn)反力：，列式計(jì)算：5解得：；所以得23）電桿起吊時(shí)o、e、c、b各截面的彎矩計(jì)算為：4）求零彎矩點(diǎn)的位置：oc段：設(shè)零彎矩點(diǎn)位置距d點(diǎn)的距離為