《输电线路基础》第4章-杆塔受力分析-第四节-杆塔内力计算(精)

M x 1.15 Ph Ga Px z
(4-4-2)
2．断导线情况计算
由于杆的柔度大，在断线张力作用下，将使杆顶发生位移，致使 一侧避雷线拉紧，另一侧避雷线放松，从而产生避雷线的支持力ΔT， 如图4-4-2所示。
图4-4-2 拔梢单杆断线情况及弯矩图 (a)受力图；(b)断上导线；(c)断下导线
式中 MA——主杆A点的最大弯矩(Nm)； GD——未断相导线重力(N)。
断导线时电杆还受到扭力矩Mn和剪力Q的作用，可分别计算如下 断上导线时 M n K 0Ta1 （4-4-6） 断下导线时 M K Ta (4-4-7)
n 0 2
断线点以上截面的剪力 Q Tm
(4-4-8)
断线点以下截面的剪力 Q K 0TD Tn
因为无拉线杆各截面所受弯矩愈接近嵌固点愈大，嵌固点将产生 最大弯矩，所以无拉线直线杆多采用拔梢杆，且根部配筋量也最大。 由于电杆的柔度(长细比)很大，在计算时，除考虑电杆承受水平 和不平衡垂直荷载所产生的弯矩(称主弯矩外)，还必须考虑由于挠 度和垂直荷载而产生的附加弯矩。此附加弯矩一般为主弯矩的l2 ％～l5％。在工程设计中，均取主弯矩的15％计算．所以单杆任意 截面处的计算弯矩为
图4-4-3拉线单柱直线杆
拉线对地向夹角β的布置，主要由正常情况的荷载和挠度要求控制。 从理论上讲，β越小越好。但由于电气间隙和占地面积限制，通常β 角以不超过60°为宜。 拉线水平夹角α，习惯采用45°。但从正常和事故情况下等强度 原则考虑，α角宜在35°左右，故建议采用40°，这对于发挥拉线 作用和减少正常情况下的挠度都是可取的。 (一)拉线内力及截面选择 拉线在正常情况下的受力为 1.05Rx （4-4-10） T 2 cos cos 断线情况，忽略不平衡垂直荷载影响，拉线受力为 1.05R y T （4-4-11） 2 sin cos
Ph P h P h
B 1
D 2
2PD h3 PB h1 PD h2 2h3
D0 Dx hx 对环形截面构件，风载体 2
Dx——主杆x—x处外径(m)； 2D0 Dx 3t hx hx——计算截面x—x以上主杆高度(m)。 z D D 2 t 3 z——计算截面x—x以上风压合力作用点的高度。按拔稍杆的重心高， 式中 0 x D0是稍径；Dx是根径或任意计算直径；t是混凝土电杆壁厚；h是电杆杆高。 对等径杆取z=hx/2，拔梢 杆取z≈0.45hx，或为安全计也取0.5hx。
图4-4-1无拉线拔梢单杆
在正常运行情况下，水平和不平衡垂直荷载作用在单杆任意截面 处的弯矩为 M Ga Ph P z (4-4-1)
x


x
式中
Ga G a
B 0
GD a1
9.81C 2 Px——计算截面x-x以上主杆杆身风压(N)，并 Px 16 形系数c=0.6；
单杆加拉线后(如图4-4-3所示)， 改变了拉线点以下杆段的受力情 况，将杆身所受弯矩转化为压力。 进行强度计 算时，拉线点 以上主杆段可 忽略轴向力的 影响，按纯弯 构件计算；拉 线点以下的主 杆段按压弯构 件计算，如图 4-4-4所示。
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图4-4-4拉线单杆受力图 (a)拉线点以上；(b)拉线点以下
主讲:赵先德
第四章 杆塔受力分析
第四节 杆塔内力计算
杆塔的设计过程，一般是在确定杆型以后，首先根据各种设计 条件下的荷载，分别计算杆塔构件的内力，然后以此为依据选择断 面或配筋(见第五章)，以满足各种设计条件下的强度和稳定要求。 在计算杆塔构件的内力时，均按设计荷载计算． 一、无拉线拔梢单杆 无拉线拔梢单杆一般用作35kV～110kV线路的直线杆，其典型尺 寸如前所示。 无拉线拔梢单杆具有结构简单、施工方便、运行维护简便、占地 面积少、对机耕影响小的特点。主要缺点为抗扭性差，荷载大时杆 顶容易倾斜，故一般用于JL/G1A-200型以下的导线及平地或丘陵地 带较适宜，荷重大的重冰区不宜采用。 1．正常情况计算 由于不打拉线，所以采用深埋式基础以保证电杆基础稳定可靠。 这种杆型的主杆属一端固定，另一端自由的变截面压弯构件，其嵌 固点一般假定在地面下1／3埋深处。如图4-4-1所示。
这时对电杆截面x一x处产生的弯矩，除顺线路方向(ΔT和T)引起的 弯矩Mzx外，还有不平衡垂直荷载引起的弯矩Mqx，故截面x—x处总 弯矩为 2 2 M x M zx M qx (4-4-3) 当计算主杆强度时，应按最不利情况考虑。如图4-4-2(b)所示的弯 矩图，在校验下横担以下杆段强度时，取断上导线且有最小避雷线 支持力 2 2 ' M x K 0TD h2 Tn h1 GB a0 GD a1 (4-4-4)
(4-4-9)
求得电杆截面的扭矩和剪力后，可按第五章第二节讲述的方法选 配螺旋筋。 二、拉线单柱直线杆 拉线单拄直线杆通常由等径杆组成。 110kV及以下线路采用φ300mm等径杆段。 优点：拉线单杆具有经济指标低、材料消耗小、施工方便、基础 浅埋可充分利用杆高等。 缺点：是由于打拉线不便农田机耕，抗扭性差，往往需要转动横 担以降低扭矩，故使用范围受到一定限制。 当导线截面较小，电杆抗扭及抗剪能力满足要求时，可采用固定 横担，否则采用转动横担。但对于检修困难的山区、重冰区以及相 邻两档档距或标高相差很大，使用转动横担容易发生误转动的地方， 不得采用转动横担。
式中 Mx——任意截面x-x处的总外弯矩(Nm)； K0——断线时对主杆的冲击系数，单导线时取K0=1.1； TD——断线张力(N)； ΔTn——避雷线最小支持力(N)； GB——避雷线重力(N)； ' ——断线相导线重力(N)。 GD
在校验下横担以上主杆各截面强度时，应取断线发生在下导线左 边相，且取避雷线有最大支持力ΔTn，如图4-4-2(c)，这时主杆A点 的最大弯矩为。 2 2 ' h1 h2 2 GB a0 a1 a2 GD M A Tm a2 (4-4-5)