桿塔荷載計算課件

1、輸配電線路設計 劉增良 楊澤江 主編 在進行桿塔結(jié)構(gòu)設計計算時，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計技術(shù)規(guī)程規(guī)定：各類桿塔進行強度計算時，均應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，導線，避雷線，絕緣子，金具的重力以及其他固定設備的重力，人工和工具等附加荷載。2.可變荷載：包括風荷載，導線，避雷線和絕緣子上的覆冰荷載，導線避雷線張力，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：順橫擔方向作用的水平荷載，導、地線的風荷載、桿塔身風荷載

3、和導地線的角度合力。（2）縱向水平荷載：垂直于橫擔方向的水平荷載，導、地線的不平衡張力、斷線張力及桿塔、導線、地線的縱向風荷載，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、地線及附件自重、桿塔、橫擔自重、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、荷載標準值 按照各種荷標準規(guī)定計算而得的荷載叫標準荷載，風載為基本風壓乘擋風面積. 2、荷載設計值 荷載標準值乘分項系數(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)為了采用同一標準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力(平均應力)。4、設計檔距初值的確定標準擋距與桿塔的經(jīng)濟呼稱高相應的擋距，稱為標準擋距(2) 水平檔距 平原地區(qū)線路，可取桿高標準檔距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計若干種高度的桿塔以適應地形復雜地區(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 代表檔距與導線張力有關(guān)，隨電壓等級和地形條件而變化。根據(jù)設計經(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準桿塔高的標準檔距，且為桿高標準檔距的0. 7-0. 9倍左右，另外有10%-

6、20%的代表檔距大于桿高標準檔距，其值為桿高標準檔距的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.桿塔的風壓荷載當風向與線路方向垂直時，桿塔風壓F 風壓方向桿（塔）身側(cè)面構(gòu)件的投影面積， m 2 ; C 一風載體形系數(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 + ) ; 空間桁架背風面的風壓荷載降低系數(shù)，采用表 11一 4 所列的數(shù)值。 另

7、外，60米以上的桿塔，考慮的風的振動作用，桿塔塔身風荷載應乘以風振系數(shù)。鐵塔的風振系數(shù)取1.5，拉線桿塔的風振系數(shù)取1.25.2.導線避雷線的風壓荷載導線的風壓荷載用下式計算 3.導線避雷線的角度荷載 線路轉(zhuǎn)角時，桿塔承受順橫擔方向的合力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、順線風荷載 桿塔、導線、避雷線在順線路方向的風荷載總和，可取為導線在垂直線路方向的風荷載的 20 一 50 。11.3.4 桿塔安裝荷載 桿塔安裝荷載計算架設導線或避雷線時，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，還要考慮相應風荷載引起對導線橫向水平荷載 水平荷載 P=KG+P N 式中 P導線或避雷風荷載 N；例11-1 110kV 單回直線桿的呼稱高為 13 . 4m , LGJ 一 150 / 20 ， GJ 一 35 ，標準擋距 260m ，水平擋距 300m ,垂直擋距 350m 。氣象條件如表11-8，導線避雷線的參數(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（最大風速，無冰） 避雷線重力： GB=g1ABlv+GJB=83.79710337.15350+50=1142 N 避雷線風壓： PB=g4B(25)ABlh=82.0410-337.15300=914 N 導線重力： GD= g1Alv+GJ=32.75210-3164.5350+530=2416 N

10、導線風壓： 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 避雷線風壓： PB=g5BABlh=35.24110-337.15300=393 N 導線重力：GD= g3Alv+GJ=51.016103164.5350+600=3537 N 導線風壓： PD=g5Alh=11.92410-3164.5300=588 N（3）斷線情況 。斷上 下導線時，氣象條件為無冰，無風。 避雷線重力： GB=114

11、2 N 未斷相導線重力 ： GD= 2416 N 斷線相導線重力：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。 避雷線重力： GB=1142 N 導線重力 ： GD= 2416 N 避雷線張力： TB =0.2BOAB=0.2294.237.15=2187 N ( 5) 安裝情況。起吊導線的氣象條件取無冰，風速10m/s. 起吊上導線一般按避雷線已安，下導線未安裝考慮。 避雷線重力： GB =1142 N 避雷線風壓： PB=g4B(10)ABlh=15.4

12、4310-337.15300=172 N 導線重力 ： GD= 2416 N 導線風壓： PB=g4(10)ABlh=17.45310-3164.5300=368 N下圖為上導線的安裝圖。導線越過下橫擔的拉力T2與水平線的夾角為20。假設上下橫擔導線被水平拉出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+