110-220KV送電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

110-220KV送電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況l 電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展l 送電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)l 設(shè)計(jì)規(guī)范110KV-750KV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50545-2010架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 DL/T 5154-2002架空送電線路鋼管桿設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 DL/T 5219-2005極限狀態(tài)設(shè)計(jì)l 表達(dá)式11.2.1 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力極限狀態(tài)，應(yīng)采用下列表達(dá)式：go(gGSGK+SgQiSQiK)R (11.2.1)式中 go桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，重要線路不應(yīng)小于1.1，臨時(shí)線路取0.9，其他線路取1.0；gG永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，對結(jié)構(gòu)受力有利時(shí)不大于1.0，不利時(shí)取1.2；gQi第i項(xiàng)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4；SGK 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；SQiK 第i項(xiàng)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；可變荷載組合系數(shù)，正常運(yùn)行情況取1.0，斷線情況、安裝情況和不均勻覆冰情況取0.9，驗(yàn)算情況取0.75；R結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力設(shè)計(jì)值。11.2.2 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)采用下列表達(dá)式：SGK+SSQiK C （11.2.2)式中 C結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的裂縫寬度或變形的規(guī)定限值，mm。l 安全度新老規(guī)范有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條文l 風(fēng)荷載的重規(guī)期和基準(zhǔn)高4.0.1 設(shè)計(jì)氣象條件，應(yīng)根據(jù)沿線氣象資料的數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果，參考建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）的風(fēng)壓圖以及附近已有線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，基本風(fēng)速、設(shè)計(jì)冰厚按以下重現(xiàn)期確定：750kV、500kV輸電線路及其大跨越 50年110330kV輸電線路及其大跨越 30年如沿線的氣象與附錄A典型氣象區(qū)接近，宜采用典型氣象區(qū)所列數(shù)值。4.0.2 確定基本風(fēng)速時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)貧庀笈_、站10min時(shí)距平均的年最大風(fēng)速為樣本，并宜采用極值型分布作為概率模型。統(tǒng)計(jì)風(fēng)速應(yīng)取以下高度： 110750kV輸電線路 離地面10m各級電壓大跨越 離歷年大風(fēng)季節(jié)平均最低水位10m關(guān)于輸電線路設(shè)計(jì)風(fēng)冰荷載的重現(xiàn)期輸電線路承受的荷載主要是風(fēng)荷載。我國輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范中，風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)一向以國家建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（以下簡稱為荷載規(guī)范）為主要依據(jù)，同時(shí)結(jié)合我國輸電線路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定。在我國建筑結(jié)構(gòu)統(tǒng)一要求采用概率極限狀態(tài)方法設(shè)計(jì)時(shí)，國家建設(shè)部于1995年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，后改名為建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）。在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)2001年版本中，規(guī)定了建筑結(jié)構(gòu)所采用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為五十年（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值而選用的時(shí)間參數(shù)）。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)指出：根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，荷載規(guī)范規(guī)定的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值接近于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期最大風(fēng)荷載的平均值。某些部門和地區(qū)曾反映，對于風(fēng)荷載較敏感的高聳結(jié)構(gòu)，規(guī)范規(guī)定的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值偏低，有些輸電塔還發(fā)生過風(fēng)災(zāi)事故。新修訂的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范已將風(fēng)、雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值由原來規(guī)定的“三十年一遇”值，提高到“五十年一遇”值。荷載規(guī)范指出：資料表明，修改后的基本風(fēng)壓值與原規(guī)范的取值相比，總體上雖己提高了10%，但對風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)，其基本風(fēng)壓仍可由各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)結(jié)構(gòu)的自身特點(diǎn)，考慮適當(dāng)提高其重現(xiàn)期。從統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和荷載規(guī)范可以看出，在規(guī)定風(fēng)荷載重現(xiàn)期時(shí)己考慮到輸電線路設(shè)計(jì)。500KV輸電線路(含大跨越)是我國現(xiàn)階段的基本網(wǎng)架，設(shè)計(jì)和運(yùn)行均有較成熟的經(jīng)驗(yàn)，擬以此電壓等級為基準(zhǔn)，風(fēng)荷載重現(xiàn)期按由三十年一遇，提高到五十年一遇。在此基礎(chǔ)上，其它電壓等級的重現(xiàn)期作適當(dāng)調(diào)整：750KV輸電線路(含大跨越)的規(guī)模和重要性與500KV接近，擬采用500KV相同的重現(xiàn)期；330KV110KV輸電線路(含大跨越)的規(guī)模和重要性按比500KV降低一級考慮，擬采用三十年一遇重現(xiàn)期；800KV和1000KV輸電線路(含大跨越)按比500KV提高一級考慮，擬采用一百年一遇重現(xiàn)期。根據(jù)的統(tǒng)計(jì)，五十年一遇的風(fēng)壓約為三十年一遇的1.1倍，一百年一遇的風(fēng)壓約為三十年一遇的1.2倍。此外，我國輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范還將根據(jù)，考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按電壓等級將桿塔結(jié)構(gòu)的重要性分為三級：一級：重要的500KV和750KV線路及500KV和750KV大跨越，桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)不小于1.1；二級：500KV和750KV線路、重要的110KV330KV線路及110KV330KV大跨越，桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0；三級：110KV330KV線路，桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為0.9。對于冰荷載的重現(xiàn)期，參照中對雪荷載的規(guī)定，取與風(fēng)荷載相同的重現(xiàn)期。冰荷載組合的工況，屬于承載力極限狀態(tài)，規(guī)范中明確規(guī)定，同風(fēng)荷載一樣要考慮桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。與現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)程相比，對500KV線路，風(fēng)荷載重現(xiàn)期由三十年一遇提高到五十年一遇，桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)沒有變動，仍為1.0，風(fēng)荷載約增大10%；對110330KV線路，風(fēng)荷載重現(xiàn)期由十五年一遇提高到三十年一遇，桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)由1.0降低為0.9，風(fēng)荷載與原規(guī)程相當(dāng)。各級電壓的冰荷載，新規(guī)范由于導(dǎo)、地線斷線張力(不平衡張力)的計(jì)算條件考慮有冰，不均勻覆冰考慮有風(fēng)，同時(shí)增大了不平衡張力值。因此，桿塔的縱向荷載增加了許多?？傮w上看，新規(guī)范對500KV及以上線路抗風(fēng)能力有所提高，330KV及以下線路保持原有水平。對各級電壓線路的抗冰能力均有較大的提高。以上根據(jù)線路的重要性，按不同的電壓等級考慮不同的風(fēng)、冰荷載重現(xiàn)期和桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，符合我國和的原則和我國輸電線路設(shè)計(jì)l 復(fù)冰工況4.0.6 地線設(shè)計(jì)冰厚，除無冰區(qū)外，應(yīng)較導(dǎo)線增加5mm。10.1.18 導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下式計(jì)算：WxaWomZmSCbcdLpBsin2q （10.1.18-1）WoV2/1600 （10.1.18-2）式中 Wx垂直于導(dǎo)線及地線方向的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN；a風(fēng)壓不均勻系數(shù)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)基本風(fēng)速，按照表10.1.18-1、10.1.18-2確定；bc500kV和750kV線路導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，僅用于計(jì)算作用于桿塔上的導(dǎo)線及地線風(fēng)荷載(不含導(dǎo)線及地線張力弧垂計(jì)算和風(fēng)偏角計(jì)算)，bc應(yīng)按照表10.1.18-1確定；其它電壓級的線路bc取1.0；mZ風(fēng)壓高度變化系數(shù)，基準(zhǔn)高度為10m的風(fēng)壓高度變化系數(shù)按表10.1.21的規(guī)定確定；mSC導(dǎo)線或地線的體型系數(shù)：線徑小于17mm或覆冰時(shí)(不論線徑大小)應(yīng)取mSC=1.2；線徑大于或等于17mm，mSC取1.1；d導(dǎo)線或地線的外徑或覆冰時(shí)的計(jì)算外徑；分裂導(dǎo)線取所有子導(dǎo)線外徑的總和，m；Lp桿塔的水平檔距，m；B覆冰時(shí)風(fēng)荷載增大系數(shù)，5mm冰區(qū)取1.1，10mm冰區(qū)取1.2；q風(fēng)向與導(dǎo)線或地線方向之間的夾角，度；Wo基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2；V 基準(zhǔn)高度為10m的風(fēng)速，(m/s)。l 斷線工況10.1.5 懸垂型桿塔(不含大跨越懸垂型桿塔)的斷線(單導(dǎo)線為斷相，含分裂導(dǎo)線考慮相縱向不平衡張力)情況，應(yīng)按-5、有冰、無風(fēng)的氣象條件，計(jì)算下列荷載組合：1 單回路桿塔：a 單導(dǎo)線斷任意一相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意一相導(dǎo)線有不平衡張力），地線未斷；b 斷任意一根地線，導(dǎo)線未斷。2 雙回路桿塔：同一檔內(nèi)，a 單導(dǎo)線斷任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意兩相導(dǎo)線有不平衡張力）；b 斷一根地線和單導(dǎo)線任意一相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線任意或一相導(dǎo)線有不平衡張力）。3 多回路桿塔：同一檔內(nèi)，a 單導(dǎo)線斷任意三相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意三相導(dǎo)線有不平衡張力）；b 斷一根地線和單導(dǎo)線任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線任意或兩相導(dǎo)線有不平衡張力）。1 單回路桿塔：單導(dǎo)線斷任意一相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意一相導(dǎo)線有縱向不平衡張力），地線未斷；斷任意一根地線，導(dǎo)線未斷。2 雙回路桿塔：同一檔內(nèi)，單導(dǎo)線斷任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意兩相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）；斷一根地線，單導(dǎo)線斷任意一相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線任意或一相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）。3 多回路桿塔：同一檔內(nèi)，單導(dǎo)線斷任意三相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意三相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）；斷一根地線，單導(dǎo)線斷任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線任意或兩相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）。10.1.6 耐張型桿塔的斷線(單導(dǎo)線斷相，含分裂導(dǎo)線考慮相縱向不平衡張力)情況應(yīng)按-5、有冰、無風(fēng)的氣象條件，計(jì)算下列荷載組合：1 單回路和雙回路桿塔：同一檔內(nèi)，a 單導(dǎo)線斷任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意兩相有縱向不平衡張力）、地線未斷；b 斷任意一根地線和單導(dǎo)線任意一相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意一相有縱向不平衡張力）。2 多回路塔：同一檔內(nèi)，a 單導(dǎo)線斷任意三相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意三相有縱向不平衡張力）、地線未斷；b 斷任意一根地線和單導(dǎo)線任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線任意兩相有縱向不平衡張力）。1 單回路和雙回路桿塔：同一檔內(nèi)，單導(dǎo)線斷任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意兩相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）、地線未斷；斷任意一根地線，單導(dǎo)線斷任意一相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意一相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）。2 多回路塔：同一檔內(nèi)，單導(dǎo)線斷任意三相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線或任意三相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）、地線未斷；斷任意一根地線，單導(dǎo)線斷任意兩相根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線任意兩相導(dǎo)線有縱向不平衡張力）。10.1.7 對于10mm及以下的冰區(qū)導(dǎo)、地線的斷線張力（或分裂導(dǎo)線的縱向不平衡張力）應(yīng)不低于表10.1.7值，垂直冰荷載取100設(shè)計(jì)覆冰荷載。表10.1.7 10mm及以下冰區(qū)導(dǎo)、地線斷線張力（或分裂導(dǎo)線的縱向不平衡張力）取值表斷線張力（或分裂導(dǎo)線的縱向不平衡張力）（最大使用張力的百分?jǐn)?shù)）地形地線懸垂塔導(dǎo)線耐張塔導(dǎo)線單導(dǎo)線雙分裂導(dǎo)線雙分裂以上導(dǎo)線單導(dǎo)線雙分裂及以上導(dǎo)線平丘1005025%20100%70%山地1005030%25100%70%l 不均勻復(fù)冰工況10.1.8 10 mm 冰區(qū)不均勻覆冰情況，按5、有不均勻冰、10m/s風(fēng)速的氣象條件計(jì)算。導(dǎo)、地線不平衡張力不應(yīng)低于表10.1.8值。垂直荷載按不小于75%設(shè)計(jì)覆冰荷載計(jì)算。表10.1.8 不均勻覆冰情況的導(dǎo)、地線不平衡張力取值表不均勻覆冰情況的導(dǎo)、地線不平衡張力（最大使用張力的百分?jǐn)?shù)）懸垂型桿塔耐張型桿塔導(dǎo)線地線導(dǎo)線地線1020304010.1.9 各類桿塔均應(yīng)考慮所有導(dǎo)、地線同時(shí)同向有不均勻覆冰的不平衡張力，使桿塔承受最大的彎矩。荷載組合分析l 最大風(fēng)速的風(fēng)向：2 直線型桿塔應(yīng)計(jì)算與鐵塔線路方向軸線成00、450（或600）及900的三種最大風(fēng)速的風(fēng)向；一般耐張型桿塔可只計(jì)算900一個(gè)風(fēng)向；終端桿塔除計(jì)算900風(fēng)向外，還需計(jì)算00風(fēng)向；懸垂轉(zhuǎn)角塔和小角度耐張轉(zhuǎn)角塔還應(yīng)考慮與導(dǎo)、地線張力的橫向分力相反的風(fēng)向；特殊桿塔應(yīng)計(jì)算最不利風(fēng)向。各類桿塔均應(yīng)能承受設(shè)計(jì)規(guī)定的設(shè)計(jì)最大風(fēng)速時(shí)各個(gè)風(fēng)向產(chǎn)生的風(fēng)荷載。但是在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)忽略次要風(fēng)向，選擇可能控制結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或變形的風(fēng)向進(jìn)行計(jì)算，以簡化計(jì)算工作量。對直線桿塔主要是承受導(dǎo)、地線和塔身的風(fēng)壓。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)，角鋼正方形格構(gòu)塔架本體(圖2.1-1)，45風(fēng)吹和60風(fēng)吹對塔架風(fēng)荷載的效應(yīng)是接近的：45風(fēng)吹正面和側(cè)面的分配率大約為nxny0.80.81.6；60風(fēng)吹為nxny0.870.731.6。鋼管正方形格構(gòu)塔架本體(圖2.1-2)，45風(fēng)吹和60風(fēng)吹對塔架的風(fēng)荷載效應(yīng)也接近：45風(fēng)吹時(shí)，nxny0.780.751.63；60風(fēng)吹時(shí)nxny0.90.551.45。對導(dǎo)、地線，60風(fēng)吹略大于45風(fēng)吹(參見02規(guī)定表5.1.3)，出入也不大。因此，對直線桿塔，除了必須計(jì)算90風(fēng)向(垂直線路方向)和0風(fēng)向(順線路方向)外，角度風(fēng)向只要求45風(fēng)向或60風(fēng)向任選一種風(fēng)向。我國習(xí)慣和一些國家的招標(biāo)書選用45風(fēng)向，因?yàn)檫@樣正側(cè)面荷載分配系數(shù)相同，分析比較方便。有的國家(如日本)選用60風(fēng)向。 圖 2.1-1 角鋼正方形塔架 圖2.1-2 鋼管正方形塔架耐張桿塔一般帶轉(zhuǎn)角。導(dǎo)、地線張力引起沿橫擔(dān)方向的角度力與導(dǎo)、地線風(fēng)壓、塔身風(fēng)壓疊加組成的橫向荷載是耐張桿塔的主要荷載。桿塔前后側(cè)張力差相對很小，不起控制作用。因此，對耐張桿塔一般可只要求計(jì)算90一個(gè)風(fēng)向。但是，當(dāng)帶轉(zhuǎn)角角度較小(包括直線轉(zhuǎn)角塔)，導(dǎo)、地線張力引起沿橫擔(dān)方向的角度力可能會小于導(dǎo)、地線風(fēng)壓和塔身風(fēng)壓的總和。這樣，對某些桿塔，風(fēng)反向吹可能會控制某些桿件。例如，小轉(zhuǎn)角的酒杯塔,反向風(fēng)可能會控制曲臂部分桿件的選材。因此,耐張桿塔(包括直線轉(zhuǎn)角桿塔)當(dāng)轉(zhuǎn)角角度小時(shí),要計(jì)算風(fēng)反向吹的情況。 終端桿塔的荷載特點(diǎn)是前后檔的張力相差較大，甚至于要考慮變電檔的張力為0。同時(shí)，對終端桿塔要求的角度范圍各工程差別也較大，布置方位也不盡相同，有的按橫擔(dān)布置在轉(zhuǎn)角平分線上，有的按橫擔(dān)平行門型架布置(圖2.1-3)。橫向荷載和縱向荷載都有可能控制桿塔的某些桿件。因此，終端桿塔一般需計(jì)算0風(fēng)向和90風(fēng)向。其他(45)可根據(jù)實(shí)際塔位的轉(zhuǎn)角和布置情況確定。終端桿塔的0風(fēng)向計(jì)算,可以忽略導(dǎo)、地線與橫擔(dān)有夾角的影響,同直線桿塔的0風(fēng)向一樣計(jì)算。此時(shí)，導(dǎo)、地線的順線路風(fēng)壓為橫線路風(fēng)壓的25%，與線路側(cè)的導(dǎo)、地線張力的垂直橫擔(dān)分力相疊加。塔身風(fēng)壓也同直線桿塔一樣，按0風(fēng)向的塔身迎風(fēng)面計(jì)算。 圖2.1-3 終端塔的布置及風(fēng)荷載特殊桿塔一般遇到的是T型桿塔，這類桿塔橫擔(dān)布置以及導(dǎo)、地線布置無一定規(guī)律，需根據(jù)桿塔的實(shí)際情況考慮最不利的風(fēng)向。l 角度風(fēng)吹時(shí)風(fēng)荷載分配：2 不同風(fēng)向角的導(dǎo)、地線和桿塔風(fēng)載在橫向和縱向的分量應(yīng)按表12.2.2計(jì)算。表12.2.2 不同風(fēng)向角的風(fēng)荷載分配表風(fēng)向角（0）線條風(fēng)荷載塔身風(fēng)荷載橫擔(dān)風(fēng)荷載備 注XYXYXY000.25 Wx0Wsb0Wsc450.5Wx0.15 WxK0.424(Wsa+ Wsb)K0.424(Wsa+ Wsb)0.4 Wsc0.7 Wsc600.75 Wx0K(0.747Wsa+0.249 Wsb)K(0.431Wsa+0.144 Wsb)0.4 Wsc0.7 Wsc90Wx0Wsa00.4 Wsc0注：1 X、Y分別為橫向與縱向的風(fēng)荷載分量；2 Wx為風(fēng)垂直導(dǎo)、地線方向吹的導(dǎo)、地線風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按公式#計(jì)算；3 Wsa、Wsb分別為右上圖所示a面及b面的塔身風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按公式#計(jì)算；4 Wsc為風(fēng)向垂直于橫擔(dān)軸線時(shí),橫擔(dān)風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值,按公式#計(jì)算;5 K為塔身結(jié)構(gòu)形狀系數(shù):由單角鋼或圓形截面構(gòu)件組成的塔架取1.0,由組合角鋼組成塔架取1.1。1) 角度風(fēng)作用在導(dǎo)、地線上的風(fēng)壓分配按IEC826架空線路桿塔荷載標(biāo)準(zhǔn)，角度風(fēng)吹時(shí)，在垂直線路方向的分力與風(fēng)向角的sin2成比例地減小，風(fēng)向角如圖5.1.2-1所示。沿線路方向的風(fēng)壓可以忽略不計(jì)。這已經(jīng)由風(fēng)洞試驗(yàn)所證實(shí)。我國90規(guī)定和02規(guī)定對垂直線路方向(垂直導(dǎo)、地線方向)的分配完全按IEC826標(biāo)準(zhǔn)： 以90風(fēng)向?yàn)榛鶞?zhǔn)sin2901.045風(fēng)向sin2450.5 (即為90風(fēng)向?qū)А⒌鼐€風(fēng)壓的50%)60風(fēng)向 sin2600.75 (即為90風(fēng)向?qū)А⒌鼐€風(fēng)壓的75%) 0風(fēng)向sin2900對順線路方向02規(guī)定，考慮適當(dāng)提高桿塔順線路方向的承載力，縱向風(fēng)壓為： 0風(fēng)向取90風(fēng)吹導(dǎo)、地線風(fēng)壓的25% 45風(fēng)向取90風(fēng)吹導(dǎo)、地線風(fēng)壓的15%2) 角度風(fēng)作用在桿塔本身的風(fēng)壓分配：按IEC826標(biāo)準(zhǔn)，矩形截面的格構(gòu)鐵塔作用于塔段高為h的重心上、與風(fēng)向同向的風(fēng)荷載AT為(圖2.2) ： ATqo (10.2sin22) (ST1CXT1cos2ST2CXT2sin2)GT式中：qo基本風(fēng)壓；風(fēng)對該段塔面水平面上入射角；ST1高h(yuǎn)的塔面1的桿件投影面積；ST2同一段塔面2的桿件投影面積；CXT1，CXT2風(fēng)分別垂直于面1和面2的阻力系數(shù)；GT陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù)，是該段重心離地高度Z的函數(shù)。 圖2.2 矩形截面鐵塔的風(fēng)荷載上式可以按塔面1和塔面2分開表達(dá)為： AT(10.2sin22) (ST1CXT1cos2)GTqo(10.2sin22) (ST2CXT2sin2)GTqo當(dāng)0風(fēng)向時(shí)(順線風(fēng))： 塔面2可以不計(jì)(sin200)。 塔面1的風(fēng)壓為： AT(10.2sin20) (ST2CXT2cos20)GTqo (1.0)( ST1CXT1)GTqo當(dāng)90風(fēng)吹時(shí)(橫向風(fēng)) ： 塔面1可以不計(jì)(cos2900)。 塔面2的風(fēng)壓為： AT(10.2sin2180) (ST2CXT2sin290)GTqo (1.0)( ST2CXT2)GTqo當(dāng)45風(fēng)吹時(shí)： AT(10.2)(ST1CXT10.5)GTqo(10.2) (ST2CXT20.5)GTqo 0.6(ST1CXT1)GTqo0.6(ST2CXT2)GTqo將AT分解至面1和面2上： AT10.6(ST1CXT1)GTqocos450.6(ST2CXT2)GTqocos45 0.424(ST1CXT1)GTqo0.424(ST2CXT2)GTqo 0.424(ST1CXT1ST2CXT2) GTqo同理，可以得到： AT2AT1當(dāng)60風(fēng)吹時(shí)： AT(10.2sin2120) (ST1CXT1cos260) GTqo (10.2sin2120) (ST2CXT2sin260) GTqo 1.15 (ST1CXT10.25) GTqo1.15 (ST2CXT20.75) GTqo 0.2875(ST1CXT1) GTqo0.8625 (ST2CXT2) GTqo分配至面1和面2：AT10.2875(ST1CXT1) GTqocos600.8625(ST2CXT2) GTqocos60 0.144(ST1CXT1) GTqo0.431(ST2CXT2) GTqo AT20.2875(ST1CXT1) GTqosin600.8625(ST2CXT2) GTqosin60 0.249(ST1CXT1) GTqo0.747(ST2CXT2) GTqo上述： 塔面1，即02規(guī)定表5.1.3“b”面； 塔面2，即02規(guī)定“a”面。 qo (ST1CXT1) GT相當(dāng)于02規(guī)定Wsb即風(fēng)垂直于塔面1(即b面)時(shí)的塔身風(fēng)荷載值。 參照我國荷載規(guī)范，考慮了雙角鋼的附加檔風(fēng)系數(shù)(斷面形狀系數(shù)k)后，即得到02規(guī)定表5.1.3塔身風(fēng)荷載的分配系數(shù)。3) 角度風(fēng)作用在橫擔(dān)的風(fēng)壓分配：橫擔(dān)一般有尖型和方型，構(gòu)造比較塔身復(fù)雜，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)資料也較少。02規(guī)定的風(fēng)壓分配系數(shù)，主題是依據(jù)西北電力設(shè)計(jì)院風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的推薦值，橫擔(dān)風(fēng)壓計(jì)算以橫擔(dān)正面為基準(zhǔn)。45，60風(fēng)吹時(shí)，橫向分力為順線面風(fēng)力的40，縱向分力為順線面風(fēng)力的70；90風(fēng)吹時(shí)，橫向分力也取順線面風(fēng)力40，縱向分力為0。上述分配系數(shù)與日本JEC127標(biāo)準(zhǔn)相比是偏于安全的。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，60風(fēng)吹時(shí)，橫向分配系數(shù)為0.19，縱向分配系數(shù)為0.31。l 最大水平荷載與最小垂直荷載的組合1 最大風(fēng)速、無冰、未斷線（包括最小垂直荷載和最大水平荷載組合）；最大風(fēng)速時(shí)，最大水平荷載和最小垂直荷載的組合最大風(fēng)速時(shí)，如果相應(yīng)的垂直檔距是最小值。此時(shí)，最大水平荷載和最小垂直荷載組合，對某些格構(gòu)式鐵塔(如酒杯塔或貓頭塔)的某些桿件可能起控制作用。因此，02規(guī)定增加了這一工況。實(shí)際上，在80年代中期，我國在線路項(xiàng)目國際招投標(biāo)與國外咨詢專家交流時(shí)，已接受了國外專家這一建議，并在某些工程中推廣應(yīng)用。在美國輸電鐵塔設(shè)計(jì)導(dǎo)則第二版中也有相應(yīng)的建議。以下是500kV酒杯型直線塔的一個(gè)實(shí)例(見圖3.2. ,力的單位為kg，尺寸單位為m)：圖3.2 酒杯型鐵塔計(jì)算簡圖由水平力： M0288511.7348836.657011.721506.6 138251kg-m Rv1=138251/12.4=11149kg T14T11149/21.808/1.47199kg(壓)由垂直力： Rv1= 287334127/27063kg T14T”= (873412727063)/2 1.808/1.4 =2064/21.808/1.4=1332(拉) T14T719913325867(壓)從以上計(jì)算可以看出，由于水平力對T14T桿件產(chǎn)生較大的壓力，而垂直力對T14T產(chǎn)生較小的拉力，垂直力越小，抵消桿件的壓力越少，桿件壓力越大。應(yīng)當(dāng)指出，最小垂直荷載只要求在直線桿塔最大風(fēng)速時(shí)考慮。直線桿塔其他情況(如事故、安裝)水平荷載很小，與最小垂直荷載組合不起控制作用。耐張桿塔不存在最小垂直檔距問題，均不需要考慮這種工況。但是，位于山區(qū)的耐張桿塔可能存在前后兩檔垂直荷載不等或倒拔問題，對橫擔(dān)、頂架的局部構(gòu)件選材可能起控制作用，需要進(jìn)行計(jì)算。l 安裝荷載組合5 安裝情況施工和維護(hù)操作荷載的規(guī)定，一方面要保證施工過程的安全。另一方面，應(yīng)盡量避免不必要的荷載而增加工程投資，這是制訂安裝荷載的指導(dǎo)思想。因此，02規(guī)定根據(jù)我國的工程實(shí)踐列入了設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的各種施工荷載。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)遵守。如有特殊情況應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中指明。5.1直線桿塔(包括直線轉(zhuǎn)角桿塔)應(yīng)分別計(jì)算下列兩種安裝荷載：1) 提升導(dǎo)、地線及附件時(shí)發(fā)生的荷載：這種荷載在施工和維護(hù)時(shí)均可能發(fā)生。提升重量按2.0倍計(jì)算是考慮提升時(shí)，一般通過掛點(diǎn)滑輪對掛點(diǎn)產(chǎn)生2倍的重量。如果采用轉(zhuǎn)向滑輪起吊(圖5.1)或其他有效措施，將起吊荷載控制在起吊重量的1.5倍以內(nèi)是可行的。直流線路施工已有工程經(jīng)驗(yàn)。但是，采用小于2倍起吊的荷載應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中說明。 圖5.1 轉(zhuǎn)向滑輪起吊2) 錨線作業(yè)發(fā)生的荷載錨線作業(yè)在220kV500kV線路上普遍采用。錨線對地夾角是影響錨線垂直分力的主要因素。因此，要求錨線夾角盡量小，一般不大于20。如果達(dá)到這要求，導(dǎo)、地線錨線作業(yè)產(chǎn)生的垂直荷重與導(dǎo)、地線2倍起吊荷載接近。根據(jù)工程實(shí)踐，一般地形條件，錨線夾角20是可以滿足的。直線桿塔錨線作業(yè)的荷載可綜合如下：正在錨： G1.20.8Gk1.4(1.1Lksin20g0) L1.11.4Lk (1-cos20) T1.01.40.8Tk已錨好： G1.20.8Gk1.4(Lksin20) L1.4Lk (1-cos20) T1.40.8Tk注：符號意義同耐張桿塔；公式內(nèi)已包括荷載分項(xiàng)系數(shù)。5.2 耐張桿塔的安裝荷載：線路架線施工時(shí)，耐張桿塔可能作為錨塔(盡頭塔)，也可能作為緊線塔(操作塔)(圖5.2-1)。因此，桿塔強(qiáng)度和變形必須同時(shí)滿足錨塔和緊線塔的各種荷載組合。 圖5.2-1 架線施工中的耐張桿塔耐張桿塔的荷載由以下四部分組成：1) 導(dǎo)、地線荷載：作為錨塔和作為緊線塔需要滿足02規(guī)定第5.4.1條之2的假設(shè)條件。這些假設(shè)條件主要是根據(jù)首先施工的那個(gè)耐張段作出的。架設(shè)次序一般考慮自上而下左右平衡逐相(根)進(jìn)行。2) 臨時(shí)拉線產(chǎn)生的荷載：作為錨塔和作為緊線塔均允許設(shè)置臨時(shí)拉線，以平衡一部分導(dǎo)、地線張力，減輕結(jié)構(gòu)的荷載。按施工實(shí)踐，臨地拉線對地夾角不大于45，設(shè)置方向與導(dǎo)、地方向一致時(shí)，臨時(shí)拉線一般可按平衡導(dǎo)、地線張力的30考慮。但對500kV桿塔，由于導(dǎo)、地線張力較大，只能平衡導(dǎo)線張力的20kN或平衡地線張力的5kN。這里指的是標(biāo)準(zhǔn)值，即不包括可變荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4。3) 緊線牽引繩產(chǎn)生的荷載：緊線牽引繩對地夾角要求一般不大于20，以使緊線繩下壓力盡量小。4) 安裝時(shí)的附加荷載見02規(guī)定表5.4.1。綜上所述，耐張桿塔作錨塔或緊線塔的荷載可綜合如下：(1) 作錨塔(塔上無人)見圖5.2-2。圖5.2-2 錨塔的荷載正在操作： G1.20.8Gk1.4L0 L1.4(1.1LkL0)cos T1.4(1.1LkL0)sin0.8Tk操作完成： G1.20.8Gk1.4L0 L1.4(LkL0)cos T1.4(LkL0) sin0.8Tk(2) 作緊線塔見圖5.2-3 圖5.2-3 操作塔的荷載正在操作： G1.20.8Gk1.4(1.1Lksin20+g0) L1.11.4Lk (1-cos20)cos T1.41.1Lk (1cos20)sin0.8Tk操作完成： (同錨塔)式中：Gk導(dǎo)、地線垂直荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Lk-導(dǎo)、地線張力的標(biāo)準(zhǔn)值(包括施工誤差、過牽引和初伸長)；Tk導(dǎo)、地線水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值；g0導(dǎo)、地線安裝時(shí)的附加荷載標(biāo)準(zhǔn)值(見02規(guī)定表5.4.1)； 可變荷載的組合系數(shù)0.9；線路轉(zhuǎn)角度數(shù)的一半； L0臨時(shí)拉線平衡導(dǎo)、地線縱向力標(biāo)準(zhǔn)值(臨時(shí)拉線與導(dǎo)、地線方向一致)。表5.2 臨時(shí)拉線平衡導(dǎo)、地線的縱向力標(biāo)準(zhǔn)值L0 線條類別 電壓等級地線導(dǎo)線對500kV桿塔5kN20kN其它線條張力的30即將出版的導(dǎo)則，對500KV及以上桿塔，四分裂導(dǎo)線的臨時(shí)拉線張力提高到標(biāo)準(zhǔn)值30KN，六分裂及以上導(dǎo)線提高到標(biāo)準(zhǔn)值40KN。以減少由于架線施工荷載對桿塔的影響。5.3 水平桿件1000N集中荷載抗彎驗(yàn)算：各類桿塔的水平或接近水平的桿件在任意點(diǎn)考慮1000N人和工具荷重是施工和維護(hù)時(shí)的需要。此荷重不與其他荷載組合，是參照國外的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)不少工程也按此設(shè)計(jì)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，這種工況一般只對細(xì)長的輔助材起控制作用。計(jì)算圖式可按集中荷載的簡支梁進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，此荷載產(chǎn)生的應(yīng)力對應(yīng)桿件的材料屈服強(qiáng)度。國內(nèi)一些工程以往也是按此原則設(shè)計(jì)?？紤]到02規(guī)定的材料強(qiáng)度指標(biāo)已按我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一為材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。為便于設(shè)計(jì)，將此荷載計(jì)算得出的桿件應(yīng)力也偏安全地對應(yīng)材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。水平或接近水平的桿件是指安裝工人可能站立的桿件，由于人重垂直于地面，計(jì)算時(shí)可用桿件的投影長度。桿件的水平夾角02規(guī)定建議按不大于30視為接近水平的桿件。美國標(biāo)準(zhǔn)和有些招標(biāo)書按45。5.4 對終端桿塔和雙回路桿塔安裝情況的特殊說明：終端桿塔在變電所側(cè)的導(dǎo)、地線可能后架設(shè)。因此，應(yīng)考慮變電側(cè)導(dǎo)、地線已架設(shè)和未架設(shè)兩種情況的荷載組合。雙回路及多回路桿塔分期架設(shè)時(shí)，也可能首期架設(shè)的導(dǎo)、地線不全部布置在塔中心的一側(cè)。02規(guī)定要求按實(shí)際情況考慮，比較合理，以盡量減少施工對桿塔作用的荷載鐵塔設(shè)計(jì)要點(diǎn)l 軸壓桿件的計(jì)算2 桿件的有效長度2.1 桿件有效長度系數(shù)桿件的計(jì)算長度（L）乘以桿件有效長度系數(shù)（k）即得到桿件有效長度（KL）。桿件有效長度是影響壓桿承載力的重要因素，而桿端支承條件的判斷是確定桿件有效長度系數(shù)的關(guān)鍵。美國標(biāo)準(zhǔn)將桿端支承條件分為六種情況，有六種有效長度系數(shù)（k）：（1）桿件兩端均中心受力K=1 0L/r120 1（2）桿件一端偏心受力，另一端中心受力K=30/L/r+0.75 0L/r120 2 （3）桿件兩端均偏心受力k=60/L/r+0.5 0L/r120 3（4）桿件兩端均無扭轉(zhuǎn)約束k=1 120L/r200 4（5）桿件一端有扭轉(zhuǎn)約束k=28.6/L/r+0.762 120L/r225 5（6）桿件兩端均有扭轉(zhuǎn)約束k=46.2/L/r+0.615 120L/r250 6在小細(xì)長比范圍（L/rP2K=0.75+0.25（P2/P1）（2）當(dāng)P1和P2分別為壓力和拉力K=0.75-0.25（P2/P1）然后，對桿件一端偏心或兩端偏心的K值進(jìn)行修正：KL/r=K（KL）/r2.2.4 交叉斜材的有效長度交叉斜材按不帶輔助材、交叉點(diǎn)以下帶輔助材和交叉點(diǎn)上、下均帶輔助材三種布置型式，以及受拉材內(nèi)力與受壓材內(nèi)力的比例不同，其有效長度可按表2.2.4確定。該表適用于等邊角鋼或不等邊角鋼（短邊連接）兩種情況。如果只考慮等邊角鋼，表中帶者可省略，計(jì)算項(xiàng)目基本上同中國標(biāo)準(zhǔn)。從不等邊角鋼與等邊角鋼的特性表中可以看出，雖然長邊與等邊角鋼相同的不等邊角鋼，截面積小于等邊角鋼，但對平行軸的迥轉(zhuǎn)半徑大于等邊角鋼。因此，有時(shí)交叉斜材選用不等邊角鋼比較經(jīng)濟(jì)合理。但是，不等邊角鋼的最小軸迥轉(zhuǎn)半徑比等邊角鋼小，選用不等邊角鋼時(shí)，還要驗(yàn)算桿件繞最小軸穩(wěn)定項(xiàng)目。如果選用不等邊角鋼（長邊連接），拉桿內(nèi)力20%壓桿內(nèi)力時(shí)：計(jì)算長度應(yīng)取L=L1+1/2L2；拉桿內(nèi)力120LorKLorKL1rzN0.2L1rz單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合具有約束條件N0.5否則N0.4L *rzN0.2L *rzN0.4當(dāng)選用等邊角鋼時(shí)，表中帶*號計(jì)算項(xiàng)目可略L2rzN0.2L2rz單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合具有約束條件N0.5否則N0.4L1rxN0.2L1rxL *rzN0.2L *rzN0.4當(dāng)選用等邊角鋼時(shí)，表中帶*號計(jì)算項(xiàng)目可略L1rxN0.2L1rx單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合具有約束條件N0.5否則N0.4續(xù)表2.2.4：交叉斜材的計(jì)算長度Lo和長細(xì)比修正系數(shù)K圖例拉桿內(nèi)力120LorKLorKL1 *rzN0.2L1 *rz單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合紐轉(zhuǎn)約束條件采用N0.5否則N0.4當(dāng)選用等邊角鋼時(shí)，表中帶*號計(jì)算項(xiàng)目可略L3rxN0.3L3rx單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合紐轉(zhuǎn)約束條件采用N0.6否則N0.4L *rzN0.2L *rzN0.4當(dāng)選用等邊角鋼時(shí)，表中帶*號計(jì)算項(xiàng)目可略L2 * rzN0.2L2 *rz單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合約束條件采用N0.5否則N0.4L3rxN0.3L3rx單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合約束條件采用N0.6否則N0.4L *rzN0.2L *rzN0.4當(dāng)選用等邊角鋼時(shí)，表中帶*號計(jì)算項(xiàng)目可略L1 *rxN0.2L3rxN0.3L3rx單個(gè)螺栓N0.4多個(gè)螺栓且符合約束條件采用N0.6否則N0.4 2.2.5 桿件有效長度系數(shù)的應(yīng)用（1）美國標(biāo)準(zhǔn)關(guān)於桿件有效長度的建議，是假設(shè)角鋼上的螺栓孔位置盡量靠近角鋼的棱邊，且不大於肢寬的一半。如果不符合這要求，要考慮桿件受力偏心的影響。（2）美