DL∕ T 5486-2013 特高壓架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)程

特高壓架空輸電線路桿塔結構2013-11-28發(fā)布2014-04-01實施國家能源局發(fā)布中華人民共和國電力行業(yè)標準structuresofUHVoverheadtransmDL/T5486—2013施行日期：2014年4月1日2013年第6號按照《國家能源局關于印發(fā)<能源領域行業(yè)標準化管理辦法2013年11月28日行業(yè)標準目錄序號標準編號標準名稱采標號批準日期實施日期特高壓架空輸電線董建堯楊靖波肖兵肖立群黃興王虎長金曉華林致添郭詠華李占嶺趙慶斌賈蔚濤1 2.2符號 3.1一般規(guī)定 3.2正常運行情況 3.3斷線情況 3.5安裝情況 3.6驗算情況 7.1螺栓連接計算 7.2焊縫連接計算 7.3法蘭連接計算 7.4節(jié)點板連接計算 7.5其他連接計算 8.2節(jié)點構造 8.3連接構造 9附屬設施 附錄A等直徑鋼管起振臨界風速 附錄B鋼管塔節(jié)點作用力計算 附錄C圓形鋼管的斷面特性計算 引用標準名錄 3.2Normalcondition 3.3Wirebrokencondition 5Generalprovisionso 6Calculationofmemberandselectionof 7Calculationofconnection AppendixCCross-sectioncharac Explanationofwordinginthisstandard Addition:Explanationofprovisions 1.0.1為在特高壓架空輸電線路桿塔結構設計中貫徹國家的基1.0.2木標準適用于新建的特高壓架空輸電特高壓交流架空輸電線路UltraHighVoltage(UHV)特高壓直流架空輸電線路UltraHighVoltage(UHV)標稱電壓為1000kV、±800kV及以上的交直流架空輸電線10mm小于20mm為中冰區(qū)，設計覆冰厚度為20mm及以上為重對同一基桿塔，為適應地形高差而設計的不同長度的塔家標準《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019規(guī)定從“室外氣象參數(shù)表”中選取或通過氣象調查取得。B——構件寬度，平焊法蘭內(nèi)徑；C——法蘭盤厚度；D——圓形構件斷面平均直徑；E——-螺栓的間距；E——對焊法蘭高度系數(shù)；Ep—平焊法蘭高度系數(shù)；H———法蘭頸頂部高度；N——軸心拉力或壓力，法蘭頸根部直徑；Nimax——受力最大的一個螺栓的拉力；N-——螺栓承載力設計值；Y,——螺栓中心到旋轉軸的距離；Y?———受力最大螺栓中心到旋轉軸的距離；R——法蘭板之間頂力；S——法蘭頸厚度；T,——軸心受拉時一個螺栓所對應的管壁段中的拉力；a———螺栓孔中心到法蘭邊緣的距離；b——螺栓孔中心到法蘭頸根部距離；d——鋼管的外徑；m———法蘭盤螺栓受力修正系數(shù)；n——法蘭盤上螺栓數(shù)目；r?—-—鋼管外壁半徑；o?—-垂直于焊縫長度方向的拉應力；t?-——平行于焊縫長度方向的剪應力；θ—--兩螺栓間的圓心角，法蘭頸變坡角度。5表3.1.3角度風作用時風荷載分配表風向角線條風荷載備注XYXYXY線路方向線路方向XX橫擔方向“b”面用,?,0)0W(W(W.,十00W0斷面取1.1。63.1.7外壁坡度小于2%的圓管構件，其橫風向風振(旋渦脫落)校核應符合現(xiàn)行國家標準《1000kV架空輸電線路設計規(guī)范》3.3.2耐張型桿塔的斷線(含縱向不平衡張力)情況應按-5C、規(guī)范》GB50665和《±800kV直流架空輸電線路設計規(guī)范》3.3.4中冰區(qū)導線、地線最小斷線張力(含縱向不平衡張力)取冰荷載取100%設計覆冰荷載。(含縱向不平衡張力)取值表(%)懸垂型桿塔耐張型桿塔導線地線導線地線3.3.5重冰區(qū)導線、地線斷線張力(含縱向不平衡張力)可按表3.3.5-1覆冰率計算，垂直冰荷載取100%設計覆冰荷載。重冰區(qū)導線、地線斷線張力(含縱向不平衡張力)除應按表3.3.5-1的覆冰率進行計算外，具體取值應不低于下表3.3.5-2規(guī)冰區(qū)懸垂型桿塔耐張型桿塔導線地線導線地線3.4.1桿塔不均勻覆冰時不平衡張力應計算下列荷載組合：3.4.210mm冰區(qū)不均勻覆冰情況的導線、地線不平衡張力取值，應符合現(xiàn)行國家標準《1000kV架空輸電線路設計規(guī)范》3.4.3重覆冰區(qū)不均勻覆冰情況的導線、地線不平衡張力取值，可按表3.4.3-1覆冰率計算，垂直冰荷載取不小于75%設計覆冰荷載。相應氣象條件按-5℃、10m/s風速的氣象條件計算。懸垂型桿塔耐張型桿塔-一側另一側側另一側0中冰區(qū)不均勻覆冰情況的導線、地線不平衡張力取值除按表3.4.3-1的覆冰率進行計算外，具體取值應不低于表3.4.3-2規(guī)定冰區(qū)懸重型桿塔耐張型桿塔導線地線導線地線重冰區(qū)不均勻覆冰情況的導線、地線不平衡張力取值除按表3.4.3-1的覆冰率進行計算外，具體取值應不低于表3.4.3-3規(guī)定冰區(qū)懸垂型桿塔耐張型桿塔導線地線導線地線·3.6.3桿塔的抗震驗算，應符合現(xiàn)行國家標準《1000kV架空輸3.6.4重覆冰線路各垂直檔距系數(shù)(垂直檔距與水平檔距之比)上拔力校驗導線橫擔和地線支架，導線上拔力可取最大使用張力的5%～10%,地線上拔力可取最大使用張力的5%。相鄰塔位高4.0.2螺栓連接副宜采用4.8級、5.8級、6.8級、8.8級熱浸5.0.3塔架為空間結構.應采用三維計算模型程序進行內(nèi)力分5.0.4鋼管塔宜根據(jù)結構形式正確判斷桿件按梁或桿單元計算5.0.6桿塔輔助材在其支撐點所提供的支撐力一般不低于所支撐主材內(nèi)力的2%、斜材內(nèi)力的5%。5.0.7柔性拉桿的預拉力可取其最大使用拉力的20%～30%。5.0.10鋼結構構件允許最大長細比應符合現(xiàn)行國家標準5.0.13鋼管的材質宜采用屈服強度f,不超過345N/mm2以及屈強比f/f。不大于0.8的鋼材，其鋼管壁厚不宜大于25mm。5.0.14桿塔鐵件的防腐措施應符合現(xiàn)行國家標準《105.0.16桿塔的防松措施應符合現(xiàn)行國家標準《1000kV架空輸線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T5154的有關規(guī)定，構件強度折減系數(shù)按表6.0.1采用。雙肢連接的角鋼構件和中心連接鋼管構件雙肢連接的角鋼構件和中心連接鋼管構件單肢連接的角鋼構件和偏心連接鋼管構作單肢連接的角鋼構件(肢組合斷面構件(無偏心)單肢連接的角鋼構件(肢寬≤40mm)組合斷面構件(有偏心)6.0.2軸心受壓構件的穩(wěn)定計算應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T5154的有關規(guī)定。6.0.3受彎構件計算、壓彎構件彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定計算、拉彎構件彎矩平面內(nèi)的強度計算、軸心受壓構件的剪力計算應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL,/T5154的6.0.4鋼管構件的起振臨界風速V,可根據(jù)鋼管構件的長細比和兩端連接情況由附錄A求得，一階起振臨界風速一般不小于6.0.5鋼管塔相貫焊接和十字板連接可視為有桿端約束，U形、T形或槽形插板連接平面內(nèi)可視為有桿端約束，平面外可視為無配應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》7.2.5圓管結構中，支管與主管的連接焊縫強度按《鋼結構設計規(guī)范》GB50017—2003第7.1.3條和第10.3.2條計算。于1.2倍壁厚。管壁管壁加勁板內(nèi)環(huán)焊縫加勁板豎向焊縫加勁板橫向焊縫7.3.2有勁法蘭的螺栓，應按下列公式計算：1軸心受拉作用時：式中：Nha-——受力最大的一個螺栓的拉力(N);N——法蘭所受的拉力(N);n——法蘭盤上螺栓數(shù)目；Nr——螺栓承載力設計值(N)。2受拉(壓)、彎共同作用時(圖7.3.2):N——法蘭所受的軸心作用力(N),壓力時取用負值；Y,——螺栓中心到旋轉軸的距離(mm):當時，取管外徑一半的0.8倍為旋轉軸，參見圖當時，取管中心為旋轉軸，參見圖7.3.2(b);Y?——受力最大螺栓中心到旋轉軸的距離(mm);r?——鋼管外壁半徑(mm)。7.3.3有勁法蘭的法蘭板，應按下列公式計算：1受力簡圖可按照三邊支撐板確定(兩邊固定、一邊簡支，參見圖7.3.3):板上均布荷載按式(7.3.3-1)計算：2板中最大彎矩按式(7.3.3-3)計算：3法蘭板厚度按(7.3.3-4)計算：式中：t-……法蘭板厚度(mm)。4法蘭加勁板受力按式(7.3.3-5)計算：式中：α——加勁板反力比，按表7.3.3確定。βαβa注：L,為固結邊長度，Lx為簡支邊長度(圖7.3.3),實際取扇形區(qū)域的平均寬度。7.3.4有勁法蘭的加勁板，應按下列公式計算(參見圖7.3.4):1當采用對接焊縫時，按下式計算：2當采用角焊縫時，按下式計算：式中：o——垂直于焊縫長度方向的拉應力(N/mm2);t?——平行于焊縫長度方向的剪應力(N/mm2);B——-加勁板寬度(mm);t-—加勁板厚度(mm);e——-Nmx偏心距(mm);h——加勁板高度(mm);S?——加勁板下端切角高度(mm);S?—--加勁板下端橫向切角尺寸(mm);fw、fr——對接焊縫抗剪、抗拉強度設計值(N/mm2);f——鋼材強度設計值(N/mm2);f、——鋼材的抗剪強度設計值(N/mm2)。7.3.5無勁法蘭的螺栓，應按下列公式計算(參見圖7.3.5):1軸心受拉作用時：一個螺栓所對應的管壁段中的拉力：受力最大的一個螺栓的拉力：式中：m——法蘭盤螺栓受力修正系數(shù)，m取0.65。2受拉(壓)、彎共同作用時：一個螺栓所對應的管壁段中的拉力：式中：M——法蘭盤所受彎矩(N·mm);N——法蘭盤所受軸心力(N),壓力時取用負值。7.3.6無勁法蘭的法蘭板，應按下列公式計算(參見圖7.3.6):圖7.3.6剪應力：正應力：E式中：E——螺栓的間距(mm);R?——-法蘭板之間頂力(N);7.3.7無勁法蘭的焊縫計算應符合現(xiàn)行國家標準《鋼結構設計規(guī)范》GB50017的有關規(guī)定，且內(nèi)外連接環(huán)焊縫承載能力之和不應小于管壁承載能力。7.3.8帶頸法蘭連接計算應符合下列規(guī)定：圖7.3.8帶頸對焊法蘭1帶頸對焊法蘭(圖7.3.8)受力最大的一個螺栓拉力，應按下列公式計算：當m·(a+b)/a<1.1時，取m·(am——螺栓受力修正系數(shù)，取0.62;a——螺栓孔中心到法蘭邊緣的距離(mm);b-—螺栓孔中心到法蘭頸根部距離(mm)。2法蘭頸厚度S,應按下列公式計算：3法蘭盤厚度C,應按下列公式計算：剪應力：4法蘭高度H,應按下列公式計算：H=Ed·C+H?取20mm;當406<d≤Ea——取20mm;當406<d≤711mm,取25mm;當711<d≤965mm,取30mm。5法蘭頸根部直徑N,應按下列公式計算：對焊法蘭：N=[(H-C-H?)·tanθ+(S-t)/2]·2+AA——對焊法蘭焊端外徑(mm);θ——法蘭頸變坡角度。7.4節(jié)點板連接計算7.4.1連接節(jié)點板的強度計算應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T5154的有關規(guī)定。7.4.2節(jié)點板連接的鋼管塔應驗算節(jié)點承載力，作用于節(jié)點的作用力可分解為拉壓力、剪力、彎矩(見附錄B),其中拉壓力和彎矩應滿足節(jié)點局部承載力的要求，焊縫承載力應按7.2節(jié)進行驗算。7.4.3鋼管塔主材與斜材連接點節(jié)點應進行節(jié)點局部承載力驗算，當只有一根斜材時，如主材與塔腿斜材連接，或主材與單根輔助材連接時，不計算彎矩M。1無加勁板節(jié)點板受彎時(圖7.4.3-1),應按下列公式計算：式中：M——連接板連接處鋼管能承受的最大彎矩(N·mm);f——鋼管強度設計值(N/mm2);N——主管的軸向荷載N;Ny——主管屈服強度與面積的乘積；KN——主材軸力對承載力的影響系數(shù)；其余參數(shù)如圖7.4.3-1所示。2無加勁節(jié)點板承拉(壓)時(圖7.4.3-2),應按下列公式計算：31/4環(huán)(1/2環(huán))形加勁板節(jié)點板承受拉、壓力，彎曲和剪切荷載作用時(圖7.4.3-3),應按下列公式計算：式中：fr——加勁板強度設計值(N/mm2)。圖7.4.3-31/4環(huán)(1/2環(huán))形加勁板節(jié)點板7.5其他連接計算7.5.1圓鋼管相貫連接計算應符合現(xiàn)行國家標準《鋼結構設計規(guī)范》GB50017的有關規(guī)定。7.5.2插入角鋼連接、塔腳板連接、受拉構件的塊剪、組合角鋼填板計算應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《架空輸電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T5154的有關規(guī)定。3鋼管構件應在承受較大橫向荷載的部位采取適當?shù)募訌?當采用螺栓與節(jié)點板連接時，斜材端部的插板可采用節(jié)點板的厚度大2mm～3mm。插板插入鋼管的焊接長度應按內(nèi)縫長度取50mm或10h;較小值。B-BB-B—B圖8.2.2-1鋼管K節(jié)點構造圖節(jié)長度。圖8.2.2-2柔性斜材的節(jié)點板形式度不應小于5mm。2有勁法蘭盤厚度不小于16.0mm,無勁法蘭盤厚度不小于時不大于1.2倍管壁厚度。小于4.0mm。5法蘭板螺栓孔的直徑宜比螺栓直徑大2mm,螺頭和螺帽結構設計技術規(guī)定》DL/T5154的有關規(guī)定外，鋼管管徑小于120mm時，法蘭盤的連接螺栓不少于4個；鋼管管徑不小于8.3.3對于焊接T字接頭8.3.5對于厚度大于或等于25mm的焊接件，應按有關規(guī)定采倍)。自動焊的角焊縫最小焊腳尺寸可減小1mm,T形連接的單2焊件邊緣的角焊縫最大焊腳尺寸，當焊件厚度t≤6mm3側面角焊縫或正面角焊縫的計算長度不得小于8h,和40mm;側面角焊縫的計算長度不宜大于60h,,當大于上述數(shù)值8.3.9自立式桿塔塔腳板和地腳螺栓墊板厚度應符合現(xiàn)行行業(yè)9.0.4鋼管塔上應按照運行部門的要求設置懸10.0.1山區(qū)線路桿塔應采用全方位長短腿配合使用不等高基附錄A等直徑鋼管起振臨界風速A.0.1等直徑鋼管微風振動的起振臨界風速vc,可按下式計λn——自振頻率參數(shù)，依鋼管桿件的振動階次與桿端約束條件而定。對于一階振動，桿件兩端固接時取4.730,一端固接一端鉸接時取3.927,兩端鉸接時取3.142,懸臂時取1.875。A.0.2等直徑鋼管微風振動的一階起振臨界風速，查表A.0.2長細比懸臂長細比懸臂A.0.3不同連接節(jié)點對應的桿端約束條件，可按如下附錄B鋼管塔節(jié)點作用力計算B.0.1作用于節(jié)點的力可以分解為拉壓力、剪力、彎矩，以鋼管塔K形節(jié)點(圖B.0.1-1)為例，節(jié)點作用力可按以下方法進行計拉壓力：P=|F?sinθ?-F?sin0?各加勁板上的作用力(由M、P形成)為：當斜材采用十字板接頭時，節(jié)點板中部應增設加勁板(圖B.0.1-2),節(jié)點板上的作用力保持不變，各加勁板上的作用力為：Pv?=P(B.0.1-8)圖B.0.1-2主材與十字板接頭斜材的連接附錄C圓形鋼管的斷面特性計算C.0.1圓形構件的斷面特性可用以下近似公式計算：計算點在X軸的投影長度(mm):Cx=0.5(D+t)cosa計算點在Y軸的投影長度(mm):C,=0.5(D+t)sina確定最大彎曲剪應力的參數(shù)(1/mm2):確定最大扭轉剪應力的參數(shù)(1/mm3):截面抗彎模量(mm3):W=0.786D2·t引用標準名錄《緊固件機械性能螺母粗牙螺紋》GB3098.2特高壓架空輸電線路桿塔結構2013,經(jīng)國家能源局2013年11月28日發(fā)布，2014年4月1日實 2術語和符號 5設計基本規(guī)定 6構件計算及斷面選擇 7連接計算 8構造要求 9附屬設施 般不宜小于被支撐主材內(nèi)力的3%。3.3.2本條按照現(xiàn)行國家標準《1000kV架空輸電線路設計規(guī)實際情況選取合理的斷線殘余張力值(表1)。斷線覆冰率隨設計覆冰比率備注張力百分數(shù)仍按現(xiàn)行行業(yè)標準DL/T5440-2009取值。不同覆冰率下，典型導線的不平衡張力計算實例，結果見表2懸垂型桿塔不平衡張力百分數(shù)(一)冰區(qū)八分裂八分裂八分裂八分裂八分裂八分裂備注檔距550m,高差15%,導線檔距500m,高差15%,導線檔距450m,高差15%,導線JL/G1A…檔距400m.高差15%,導線G1A—檔距400m.高差15%,導線檔距350m,高差15%.導線表3懸垂型桿塔不平衡張力百分數(shù)(二)冰區(qū)覆冰率六分裂六分裂六分裂六分裂六分裂六分裂續(xù)表3冰區(qū)備注高差15%導線檔距500m.高差15%.導線檔距450m,導線檔距400m,高差15%.導線檔距400m,導線GA---檔距350m.高差15%.導線au一9.389覆冰比率備注覆冰比率續(xù)表5n備注不同覆冰率下，典型地線的不平衡張力計算實例，結果見表6、表7。冰區(qū)覆冰率27.79沈備注高差15%地線地線高差15%地線地線高差15%地線地線om=37.覆冰比率備注L=400mL=350m4.0.1本條規(guī)定了當結構工作溫度不高于一40C時鋼材質量等經(jīng)計算和可能影響受力的桿件?？臻g桁架結構的假定有前提條件長度與截面高度(或直徑)之比不小于12(主管)和21(次管)即元用有限元分析軟件進行內(nèi)力校核。設計人員在進行構件設計行業(yè)標準《重覆冰架空輸電線路設計技術規(guī)程》DL/T5440—2009:15mm冰區(qū)1.2,20mm冰區(qū)1.5,30mm及以上冰區(qū)2.0。72003第5.4.5條和10.1.2條確定，其中100(2357fy)的徑厚比限值規(guī)定與歐洲鋼結構設計規(guī)范第3類截面902003第5.4.5條和10.1.2條確定。材的屈服強度均小于355N/mm2以及屈強比f/f不大于0.8.定的工程實例，如2002年設計完成2004年竣工的上海吳淞口大500kV襄樊—十堰輸電線路漢江跨越塔采用了Q420B高強度鋼材；2008年設計完成2009年竣工的750kV酒泉--安西輸電線路采用了Q420C高強度鋼材；2008年設計完成2010年竣工的上海破了25mm的限值，例如廣東崖門跨越塔的主材鋼管壁厚為管壁厚取值不宜大于25mm,當有經(jīng)驗時，也可采用厚度大于速一般為5m/s～10m/s。將v.限值取8m/s,增大了某些構件的護環(huán)境。改變構造雖然并不能完全保證桿件就一定不會發(fā)生振7.3.1有加勁法蘭受壓、彎時，假定法蘭的之間的內(nèi)外環(huán)連接焊縫傳遞，其兩條環(huán)向焊縫的強度不應小于鋼7.3.2沿用行業(yè)標準《架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T5154-2002第9.3.1條。關于旋轉軸的規(guī)定，同濟大學所做的廣東院的法蘭試驗結果如下(圖1、圖2):螺栓受力螺栓受力拉側壓側拉側壓側o旋轉軸2oIo(1)剛性法蘭中螺栓群的受力分界線位置大致在主管中心線偏右一排螺栓附近(如上圖)。7.3.3沿用行業(yè)標準《架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T5151—2002第9.3.2條，法蘭板厚度計算已考慮了1.2的7.3.4參照《鋼結構單管通信塔技術規(guī)程》CECS236:2008第5.3.1和5.3.5條確定。7.3.5沿用行業(yè)標準《架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T5154—2002第9.3.5條，式(7.3.5-2)是按一個簡支梁的原理推算而得.m取0.65是根據(jù)同濟大學的二次試驗報告《500kV變電所架構柔性法蘭試驗報告》和《500kV吳淞口大跨越塔柔性蘭盤受力特性以及應力塑性分布等的影響，如圖3所示：螺栓必須滿足國標所規(guī)定的斷面收縮率等對螺栓的塑性要求，同7.3.6沿用行業(yè)標準《架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》DL/T51542002第9.3.6條。帶勁法蘭在1000kV淮南一上海(皖電東送)特高壓輸電線路中國電力科學研究院針對以上法蘭形式，開展了大量的試驗和理論分析工作，基于無勁法蘭的計算模式提出了考慮法蘭盤外邊緣頂力影響的設計計算方法，將螺栓受力修正系數(shù)調整為0.62。這兩種帶頸鍛造法蘭經(jīng)過法蘭部件試驗，其極限承載力均達到了設計承載力的150%左右。試驗與研究表明兩種形式的法由于帶頸鍛造法蘭沒有眾多加勁板的輔助連接，故有必要對環(huán)向焊縫提出較高的要求，以控制焊縫的質量。平焊法蘭依靠兩和附