杆塔结构

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μZ-风压随高度变化系数; AJ-每片的受风面积,单裙取0.03m2,双裙
取0.04m2;
W0 -其本风压标准值, kN/m2。 W0=V2/1600,V基准高度为10m的风速。
例 4 绝缘子串采用7片x-4.5,串数n1=1, 每串的片数n2=7,单裙一片绝缘子挡风面积 AJ=0.03m2,绝缘串高度约15m,正常情况Ⅰ的风 速为25m/s,计算作用在绝缘子串上的风压。
GD n1D AD LV n 2D AD LV KGJD
1 35.8103 181.62368
117.5103 181.62368 1.075520
4122N
垂直荷载设计值GD: 永久荷载分项系数γG=1.2
可变荷载分项系数γQ=1.4
GD Gn1D AD LV Qn 2D AD LV 1.2GJD 1.4GJD (1.075 1)
(3)地线的断线张力取最大使用张力的80%。 特别说明:直线型杆塔与耐张型杆塔的区别在于 承受的荷载不同,主要是杆塔纵向荷载: 1、两者断线张力的最大使用张力的X%不一样; 2、耐张型杆塔要承受杆塔纵向的不平衡张力。
例2 已知某干字型转角杆塔的转角为 900 ,正常运行情 况杆塔前后导线张力为T1=2500N,T2=2000N,并且 α1=α2 ,试求作用在杆塔下横担上纵向水平荷载和横向 水平荷载的荷载标准值,要求画出荷载示意图。
例1 已知正常情况下某导线自重比载γ1D= 35.8×10-3 N/m.mm2,导线冰比载γ2D =17.5×10-3N/m.mm2,
导线覆冰厚度b=5mm,导线垂直档距LV=368m,导线水 平档距为LP=350m,导线采用LGJ-150/35,截面面积 为AD=181.62mm2 ,绝缘子串和金具的总重量为520N (7片x-4.5),求导线作用在杆塔上的垂直荷载标准 值和设计值。 解:垂直荷载标准值GD:
2、风荷载调整系数βZ
查表2-8得βZ=1.0 3、构件体形系数μs
由型钢杆件组成的塔架μs=1.3(1+η) 填充系数=A f/A,塔头取=0.3*1.2=0.36
塔头b/h=((0.4+0.839)/2)/6=0.103
查表2-6得η=0.58
μs=1.3(1+η)=1.3*(1+0.58)=2.054
地线最大使用张力:
Tm a x
TP KC
33.50 2.7
12.41kN
地线断线张力:
TD=TDmax.X%=12.41×80%=9.93kN
问题:该张力是标准值还是设计值?
三、风荷载的计算(风荷载引起的为横向水平荷载) 1、导线、地线风荷载的计算 ①风向垂直于导线的风荷载计算
②风向与导线不垂直时风荷载计算 (1)风向垂直于导线的风荷载计算:
缘子及各组合绝缘子串的金具重量表。
覆冰时
G'j KGJ
式中 K覆冰系数 ,设计冰厚5mm时, K=1.075
设计冰厚10mm时,K=1.150 设计冰厚15mm时,K=1.225
3.杆塔自重荷载 杆塔自重荷载可根据杆塔的每根构件逐一统计
计算而得,也可根据设计经验,参照其它同类杆塔 资料,做适当假定获得。
覆冰时 G n 2 ALV 式中 n 每相导线子导线的根数; LV 杆塔的垂直档距,m; γ1 导线、地线无冰垂直比载, N/m.mm2; γ2 -导线、地线覆冰垂直比载,N/m.mm2; A 导线、地线截面面积 mm2。
2.绝缘子串、金具的垂直荷载
无冰时为绝缘子串、金具自重 GJ , 可查绝
注:以上计算均为一相导线。
900
问题:如果求荷载设计值,荷载分项系数是多少?
例 3 已知某220kV线路耐张自立铁塔,地线采用: 1×7-6.6-1370-A-YB/T5004-2001型,试求该地线 断线张力。
解:查表得破坏拉断力TP =33.50kN,安全系数取2.7,
地线最大使用张力百分比值为80%。
3.特殊荷载: 地震引起的地震荷载,以及在山区或特殊地
形地段,由于不均匀结冰所引起的不平衡张力等荷 载。
二、按荷载作用在杆塔上方向分 据计算需要,将它们分 解成作用在杆塔
上三个方向的力 垂直荷载G:垂直地面方向 横向水平荷载P:与横担方向平行的力 纵向水平荷载T:垂直横担方向的力,如图1。
图1 杆塔荷载图
式中 TD-断线张力 N
TDmax-导、地线最大使用张力,
TDmax= TP/KC
N;
TP-导、地线的拉断力,N(查导线手册);
KC-导、地线的设计安全系数,导线取K =2.5,地线取K=2.7;
X%-最大使用张力百分比值,按《规程》 规定选用;参照表2-1~2-3。
(2)对各级电压的耐张杆塔、转角杆塔及终 端杆塔导线断线张力取最大使用张力的70%。
输电杆塔及基础设计
第二章 杆塔荷载的分析计算
第一节 杆塔荷载分类 第二节 杆塔标准荷载计算方法
一、自重荷载 二、张力引起的荷载计算 三、风荷载的计算 四、杆塔安装荷载
第三节 杆塔设计原则
习题
第一节 杆塔荷载分类 一、按荷载随时间的变异可分
1.永久荷载: 包括杆塔自重荷载、导线、避雷线、绝缘子、 金具的重力及其它固定设备的重力,土压力和预应 力等பைடு நூலகம்载。 2.可变荷载: 包括风荷载、导线、避雷线和绝缘子上的覆冰 荷载,导线避雷线张力、事故荷载、安装荷载、 验算荷载、人工和工具等附加荷载
—铁塔构架的填充系数,一般窄基塔身 和塔头取0.2~0.3,宽基塔塔身可取 0.15~0.2,考虑节点板挡风面积的影 响,应再乘以风压增大系数,窄基塔取 1.2,宽基塔取1.1 。
例 6 已知拉线等径电杆高度21m,埋深2m , 电杆外径D=500mm,内径d=400mm,电压等级110kV, Ⅳ级气象区,试计算作用在杆身上的风荷载标准值。
无冰时 P=γ4ALPcosα/ 2 N 覆冰时 P=γ5ALPcosα/2 N
式中γ4、γ5分别为无冰、 覆冰风压比载N/m.mm2
A导、地线截面面积,mm2
LP水平档距,m;
图4
α线路转角。
注意:新标准规定重冰还要乘以风载增大系数B。5mm冰
区取1.1,10mm冰区取1.2。
(2)风向不垂直于导线的风荷载计算:
型钢(角钢、槽钢、工字型和方钢) 1.3 由型钢杆件组成的塔架 1.3(1+η)
η-塔架背风面荷载降低系数,按表2-6选用。
物理意义:修正背风面产生的负压
多边形截面μS按表2-7选用。
(3)βZ—杆塔风荷载调整系数(表2-8查取)。 物理意义:风压将随着风速、风向的紊乱变化而不
停的改变,风压产生的波动分量(波动风压),使结
PJ=(T1+T2)sinα/2 当α=0时 PJ=0 为直线型杆塔
T1
T1
α1
α2
T2
T2
T1 T1 sinα1 T 2 sinα2
T2
T1
T1
α
2
α 2
T1
T1 sinα2 T 2 sinα2
2.不平衡张力:产生纵向荷载(如图3)
△T=T1COSα1-T2COSα2 当α1=α2=α/2时 则: △T=(T1-T2)cosα/2 当T1=T2时,△T=0;当α=0时,为直线型杆塔。
=(1.2×1×0.0358×181.62×368) +(1.4×1×0.0175×181.62×368)+(1.2×520) +1.4×520×0.075 =5188N
二、导线、避雷线张力引起的荷载计算
直线型杆塔: (1)正常运行情况
导线、避雷线张力不产生不平衡张力,但当 气象条件发生变化时,或因档距、高差不等引起 荷载改变,从而产生纵向不平衡张力。 (2)事故断线时
α 2
T1
T1
T1
α1
COS
T1
T1
T1
α
1
2
T
T 2 COSα2 T1COSα1
T 2 COS 2α
α2
T2
T2
T2
图 3a
α 2
图 3b
3. 断线张力荷载 产生纵向水平荷载
(1)直线杆塔:
按《规程》规定了直线杆塔的导线、地线的断线 张力分
别取各自最大使用张力乘以一个百分比值。
TD=TDmax.X%
在纵向产生断线张力。
转角杆塔: 导线、避雷线会产生张力,分解成横向水平荷载 (称角度荷载)和纵向水平荷载(称不平衡张力) 。
1.角度荷载:(横向水平荷载如图2)
PJ=T1sinα1+T2sinα2 式中 T1、T2杆塔前后导、地线张力 N;
α1、α2导、地线与杆塔横担垂线间的夹 角(0)。
当α1=α2=α/2时,(α为线路转角)则
Px=Psin2 N 式中 Px垂直导、地线方向风荷载分量 N;
P—垂直导、地线方向风荷载,按式 (2-9)、(2-10)计算;
θ—实际风荷载的风向与导、地线的夹角。
图5
2.绝缘子串风荷载的计算
Pj=n1(n2+1) AJμZ W0 B kN 式中 n1-一相导线所用的绝缘子串数;
n2-每串绝缘子的片数,加“1”表示金具受 风 面相当于1片绝缘子;
例7 已知某110kV上字型窄基铁塔塔顶宽 D1=0.4m,下横担处宽D5=0.839m,根开D9= 1.75m,塔头高h1=6m,塔身高h2=13.5m,计算塔身 风荷载,线路经过乡村,运行情况Ⅰ时风速30m/s
解:一、塔头风荷载
1、风压随高度变化系数μZ 110kV,高度19.5m粗糙程度为B类,查表2-5 得μZ=1.10
解:根据题意有α1=α2 , 作用在下横担上的角度力(横向水平荷载标准值)为:
PJ=(T1+T2)sin /2 =(2500+2000)sin900/2
=3181.5N
不平衡张力(纵向水平荷载标准值)为:
△T=(T1-T2)cos900/2 =(2500-2000) cos 900/2=353.5N
构在平均侧移附近产生振动效应,致使结构受力增 大。
(4)Af—杆塔塔身构件承受风压的投影面积计算 值
对电杆、钢管杆杆身:Af=h(D1+D2)/2 h—计算段的高度 m D1、D2—电杆计算风压段的顶径和根径 m, 锥度为1/75的锥形电杆D2= D1+ h/75;
对铁塔铁身: Af=h(b1+b2)/2 b1、b2—铁塔塔身计算段内侧面桁架(或正面 桁 架)的上宽和下宽
10-3 ,试求作用在杆塔导线上的水平荷载标准值。
解: 水平荷载标准: P= r4D(25) ADLp+PJD
=35.19×10-3 ×181.62×350+94
=2330.9N 问题:设计荷载是多少?
3. 杆塔塔身风荷载的计算 风向作用在与风向垂直的结构物表面的风荷载用下
Pg=μZμSβZAfW0 B 式中 (1)μZ—风压高度变化系数(查表2-5),
特别说明: 荷载有: 1 、荷载标准值 按照各种荷载标准规定计算而得的荷载叫标准荷载,
如杆塔塔身自重为体积乘容重,风载为基本风压乘 挡风面积.
2 、荷载设计值 荷载标准值乘分项系数 一般分项系数:
永久荷载取1.2 可变荷载取1.4
第二节 杆塔标准荷载计算方法 一、自重荷载(自重引起的荷载为垂直荷载) 1.导线、避雷线的自重荷载 无冰时 G n1ALV
物理意义:修正地表面粗糙不平对风产生摩
擦阻力而引起风速沿高度的变化。距地面越近,地
面越粗糙,影响就越大。
(2)μS-构件体形系数,采用下列数值环形截 面钢
物理意义:修正在相同风力作用下,结构曝 露在风中的形状不同(物面不标准)而引起的风 压值及其分布的改变。
构件体形系数μS的确定: 钢筋混凝土杆 0.7 圆断面杆件: 当W0d2≤0.002时 1.2;当W0d2≥0.015时 0.7 (上述中间值按插入法计算) d-圆断面杆件直径,m; 由圆断面杆件组成的塔架 (0.7-1.2)×(1+η)
解:绝缘串高度约15m,查表2-4得风压高度变化 系数μZ=1.0
PJD=n1(n2+1)μZ AJW0 =1×(7+1) ×1.0×0.03×252/1.6=94N
例 5.同例 1,已知某输电线路直线杆塔水平档距 为350m,垂直档距为368m,正常情况下最大风、无冰,
导线的垂直比载r1D=35.80×10-3 , 绝缘子串风载PJD=94N, 导线截面积AD=181.62mm2,导线风比载r4D(25) =35.19×
解 查表 由高度20m,电压110kV,地面粗糙度B类 风压高度变化系数取μZ=1.10 杆塔风荷载调整系数βZ=1.0 环形截面钢筋混凝土电杆 构件体形系数取μS=0.7 P=μZμSβZAfW0=1.10×0.7×1.0×0.5×252/1.6 =236.7N/m
答:作用在杆身上的风荷载标准值为236.7N/m
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