輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院桿塔課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)期: 秋季專業(yè)：輸電線路工程課程名稱：輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)班級(jí)學(xué)號(hào)： 2009148210 姓名：指導(dǎo)老師：文老師 2012 年 12 月 目錄一桿塔外形的尺寸1桿塔高度及弧垂132導(dǎo)線比載4-63檔距計(jì)算64間隙及帶電作業(yè)的校驗(yàn)785地線支架的高度9-11 二部分1避雷線的比載計(jì)算112運(yùn)行情況1213三配筋計(jì)算1配給計(jì)算14四強(qiáng)度校驗(yàn)1計(jì)算條件142荷載列表153裂縫計(jì)算16174單吊點(diǎn)起吊計(jì)算175斷線情況內(nèi)力計(jì)算.18五基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1抗壓承載力計(jì)算及驗(yàn)算192地盤強(qiáng)度計(jì)算20 六總結(jié)1課程設(shè)計(jì)小結(jié)21180LGJ150/25275390465045

2、50181LGJ150/3528039547004600設(shè)計(jì)參數(shù)表格 ：第一部分 確定桿塔的尺寸外形（1）桿塔的呼稱高度（參考書）公式（31） 施工裕度的確定，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的水平檔距，查表（37）為了更加安全取0.7m 為導(dǎo)線到地面及被跨越物的安全距離，假定此桿塔安裝處取非居民區(qū)，根據(jù)（參考書）6.0m 絕緣子串的長(zhǎng)度：（參考書目五）（圖一）件號(hào)名稱質(zhì)量(kg)數(shù)量型號(hào)(長(zhǎng)度mm)1掛板0.561Z-7（60）2球頭掛環(huán)0.271QP-7（50）3絕緣子5.04X-4.5（146）4懸垂線夾5.71CGU-3A（157）5預(yù)絞絲1.441FYH-240/40絕緣子串長(zhǎng)度1289

3、mm絕緣子串重量42.97kg適用導(dǎo)線LGJ-150/20（表一）覆冰時(shí)導(dǎo)線的自重：G=n（）絕緣子串，金具的重量：絕緣子的最大使用載荷：，K取2.7由以上結(jié)果可以看出，絕緣子的強(qiáng)度時(shí)肯定足夠的 桿塔的最大弧垂可能成為控制氣象條件的最低溫，最大風(fēng)，覆冰有風(fēng)和年均溫，（參考書二）整理該典型氣象四區(qū)的相關(guān)參數(shù)如下表二最低溫最大風(fēng)覆冰有風(fēng)年均溫氣溫（°C）205510風(fēng)速（m/s）025100冰厚（mm）00502 根據(jù)任務(wù)書提供導(dǎo)線LGJ-150/20的參數(shù)，（參考書二）整理后列下表三截面積A(mm2)導(dǎo)線直徑d(mm)彈性系數(shù)E(MPa)溫度膨脹系數(shù)(1/°C)計(jì)算拉斷力(N

4、)計(jì)算質(zhì)量(Kg/km)抗拉強(qiáng)度MPa安全系數(shù)K許用應(yīng)力Mpa年均應(yīng)力上限MPa164.516.677300019.6×10-646630549.4269.292.5107.7267.32（2） 計(jì)算導(dǎo)線的比載 A導(dǎo)線的自重比載： B冰重比載：C垂直總比載D 無(wú)冰風(fēng)壓比載,假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向，可以得出下式：1） 外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)：v=10m/s,=1.0,=1.22） 內(nèi)過(guò)電壓 v=25m/s,=0.85,=1.23) 最大風(fēng)速 v=25m/s,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，=0.61,=1.24）最大風(fēng)速 v=30m/s,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)，=0.61,=1.2E覆冰風(fēng)壓比載計(jì)算： v=10m/s,計(jì)

5、算強(qiáng)度和強(qiáng)度時(shí)，=1.0,=1.2F無(wú)冰綜合比載1) 外過(guò)電壓，安裝有風(fēng)： 2) 內(nèi)過(guò)電壓 ：3) 最大風(fēng)速,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)：4）最大風(fēng)速 v=30m/s,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)， G 覆冰綜合比載將計(jì)算的結(jié)果匯成下表四（單位：）32.7551.0133.6235.17=0.75,=1.151.99=1.0,=1.243.7552.443 計(jì)算比值，將計(jì)算的結(jié)果列入下表五：（單位1/m）氣象條件最大風(fēng)覆冰有風(fēng)最低溫年均溫許用用力(Mpa)107.72107.72107.7267.32比載()51.9952.4432.7532.75溫度°C-552010比值0.48260.48690.30410.48

6、65編號(hào)bdaC4 計(jì)算臨界檔距，利用列表法（表六）氣象條件abcd臨界檔距Lab=224.092mLac=75.9454mLad=220.9mLbc=不存在lbd不存在Lcd=4096.836由此得出年均溫為控制氣象條件5由任務(wù)書給出最大弧垂發(fā)生在最高溫氣象條件下，需要求出此狀態(tài)的應(yīng)力已知條件：，t=10°C ,無(wú)高差，檔距為L(zhǎng)=265m，t=40°C通過(guò)狀態(tài)方程求解：參考書目二解法：系數(shù)A26.155系數(shù)B229100通過(guò)迭代法得出：參考書目三：所以得出桿塔的呼稱高度：1.289+5.365+6+0.7=13.354m（3）單回路兩相導(dǎo)線水平列表間距的確定根據(jù)參考書目一

7、公式33（4） 間隙圓校驗(yàn).1) 規(guī)程給出的最小空氣間隙為 2) 三種氣象情況下絕緣子串風(fēng)偏角基本風(fēng)壓 絕緣子串所受風(fēng)壓 導(dǎo)線風(fēng)荷載計(jì)算導(dǎo)線自重比載計(jì)算絕緣子串風(fēng)偏角，即計(jì)算，即 根據(jù)值，制作好間隙圓校驗(yàn)圖，三種氣象條件下間隙校驗(yàn)合格。（5）帶電作業(yè)校驗(yàn)。帶電作業(yè)氣象條件剛好和外過(guò)電壓氣象條件相同，絕緣字串風(fēng)偏角，人體活動(dòng)范圍0.5m,帶電作業(yè)安全距離。校驗(yàn)結(jié)果：地電位作業(yè)風(fēng)偏人員對(duì)導(dǎo)線作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員只能在桿塔順線方向前后作業(yè)，不得在桿塔橫線路方向作業(yè)。否則帶電作業(yè)安全距離不夠。（5）桿塔橫擔(dān)和地線水平距離的確定桿塔塔頭示意圖（圖二）（參考書目一）公式39上圖中2）橫擔(dān)長(zhǎng)度：（6）地線支架的

8、高度 (1)防雷保護(hù)角，根據(jù)參考書目四，線路在避雷保護(hù)角取25°其中取a=300mm,c=1289mm,b=2045mm根據(jù)示意圖一：(2)避雷保護(hù)角的驗(yàn)算：參考書目六，公式824(3)避雷線的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)參考書目三和四，任務(wù)書的要求，選地線：結(jié)構(gòu)形式：1×7，截面積為37.15mm,公稱直徑7.8mm 公稱抗拉強(qiáng)度為1470Mpa,A級(jí)渡鋅層的鋼絞線。標(biāo)記為：1×7-7.8-1470-A-CB 12000-88地線的相關(guān)的金具表格：（圖三）件號(hào)名稱質(zhì)量(kg)數(shù)量型號(hào)(長(zhǎng)度mm)1掛板0.561Z-7(60)2球頭掛環(huán)0.271QP-7(50)3絕緣子3.31

9、XDP1-7(182)4懸垂線夾5.71CGU-2(70)絕緣子串長(zhǎng)度362mm絕緣子串重量9.83kg適用避雷線1×7-7.8-1470-A（表七）所以圖二中地線支架的高度H1=h+d-c=3742+362-1289=2815mm由參考書表一3-10.d取3.50m。至此桿塔的結(jié)構(gòu)尺寸基本確定桿塔總高度H=13354+2815+3500+3000=22670mm至此桿塔的結(jié)構(gòu)尺寸基本確定第二部分，桿塔的荷載計(jì)算（1） 避雷線的比載計(jì)算已知參數(shù)鋼絞線1×7-7.8-1470-A的彈性系數(shù)E=181400N/mm2,溫度膨脹系數(shù)a=11.5×10-6(1/°

10、;C)，截面積為56.30mm,公稱直徑9.6mm，計(jì)算拉斷力71.50KN,還要乘一個(gè)換算系數(shù)0.92，導(dǎo)線的比載已經(jīng)在上一部分計(jì)算過(guò)了，不用重復(fù)，避雷線的計(jì)算方法和導(dǎo)線的計(jì)算方法是一樣的。下面圖示四為自己所編的小計(jì)算程序，這里只給出了計(jì)算的結(jié)果：（表八）截面積A(mm2)導(dǎo)線直徑d(mm)彈性系數(shù)E(MPa)溫度膨脹系數(shù)(1/°C)計(jì)算拉斷力(N)計(jì)算質(zhì)量(Kg/km)抗拉強(qiáng)度Mpa安全系數(shù)K許用應(yīng)力Mpa年均應(yīng)力上限MPa37.157.818140011.5×10-65020030.931596.512.5638.6399.133（圖四）外過(guò)電壓 內(nèi)過(guò)電壓 設(shè)計(jì)強(qiáng)度

11、計(jì)算風(fēng)偏外過(guò)電壓 內(nèi)過(guò)電壓 設(shè)計(jì)強(qiáng)度 計(jì)算風(fēng)偏85.6548.68134.3383.6615.7435.94119.73139.05（二） 運(yùn)行情況一氣象條件：最大設(shè)計(jì)風(fēng)速，無(wú)冰，未斷線，其中，v=25m/s,t= 5,b=0地線重量GB: GB=地線風(fēng)壓PB：導(dǎo)線重量GD:導(dǎo)線風(fēng)壓PD:氣象條件：覆冰，相應(yīng)風(fēng)速，v=10m/s,b=5mm,t=5°地線重量GB ：（四）斷導(dǎo)線情況，斷一根導(dǎo)線的荷載組合情況為：無(wú)冰，無(wú)風(fēng)（5）斷地線情況：斷地線的荷載組合情況：無(wú)冰，無(wú)風(fēng)，導(dǎo)線未斷至此：桿塔的外力荷載安要求計(jì)算得出第三部分 配筋計(jì)算1）初步選用配筋為，C40混泥土斷面外半徑：鋼筋的面積

12、：2）設(shè)計(jì)處的剪切力V：剪力由混泥土承受，環(huán)形截面的螺旋筋僅按配置構(gòu)造。第四部分 強(qiáng)度校核、校驗(yàn)(一)計(jì)算條件（整理前面的結(jié)果）1線路電壓110kv2導(dǎo)線型號(hào)LGJ-150/20,地線型號(hào)1×7-7.8-1470-A3 設(shè)計(jì)水平檔距265m,垂直檔距380m4 采用固定線夾和固定橫擔(dān)5 主干采用離心法制造。全長(zhǎng)2267mm,按（11335mm+11335mm）分段,壁厚50mm,主桿采用電焊連接，混泥土采用C40,級(jí)鋼筋.6 桿塔的呼稱高度13354m(二)計(jì)算荷載列表情況氣象，荷載及張力正常安裝斷線覆冰最大風(fēng)最低溫氣象條件氣溫°C5-520-10-20冰厚mm50000風(fēng)

13、速m/s10250100水平荷載(N)導(dǎo)線5441847地線354824垂直荷載(N)導(dǎo)線32302786278627862786地線19931299129912991299地線張力(N)斷導(dǎo)線殘存張力(N)65281 零力矩點(diǎn)位置的確定（計(jì)算模型圖參考附圖電桿外型圖）嵌固點(diǎn)的深度為3000/3=1000mm,參考書目一，等徑桿適合代帶叉梁的門型桿，此處使用等徑桿，取直徑為400mm2 正常情況主桿彎矩的計(jì)算（1）桿身風(fēng)壓（2） 各段風(fēng)壓合力作用點(diǎn)高度：（3）各段彎矩計(jì)算可以看出M2，M3 的彎矩比較接近，叉梁的起作用了由計(jì)算結(jié)果，可以看出主桿時(shí)足夠安全（4）單吊點(diǎn)起吊計(jì)算圖示門型桿為對(duì)稱結(jié)構(gòu)

14、，半個(gè)橫擔(dān)重為2000N,計(jì)算單桿就行了，叉梁重量小忽略，C點(diǎn)為支撐點(diǎn)。1求支座反力2計(jì)算各點(diǎn)的彎矩對(duì)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度，在起吊時(shí)是安全的。(5)斷導(dǎo)線情況下內(nèi)力計(jì)算斷邊導(dǎo)線荷載系數(shù)取0.75,不帶拉線電桿，考慮地線支持力由此得出桿根彎矩：橫擔(dān)處主彎矩：由計(jì)算結(jié)果，可以看出主桿時(shí)足夠安全第五部分 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)此處采用下壓基礎(chǔ)，基礎(chǔ)型號(hào)為DP12-2，適合主徑為400mm的桿，計(jì)算參考圖見(jiàn)附圖，基礎(chǔ)圖，下面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算1 抗壓承載力計(jì)算地盤地面壓力：N為垂直下壓力計(jì)算值，其中應(yīng)該加上導(dǎo)線地線在覆冰情況下的重力：?。ù稚常▍⒖紩槐?12）由于梯形體積計(jì)算復(fù)雜，土的重量計(jì)算采用簡(jiǎn)化計(jì)算的方法進(jìn)行，2.抗

15、壓承載力驗(yàn)算偏心矩計(jì)算由于e>0.033a,所以采用下式計(jì)算：3地盤強(qiáng)度計(jì)算：參考書籍一，公式1154地盤強(qiáng)度是足夠的參考書目東北電力設(shè)計(jì)院，電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版DL_T5092-1999(110-500KV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程)1陳祥和，輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2孟遂民，架空輸電線路設(shè)計(jì)5懂吉鍔，電力金具手冊(cè)2001第二版，中國(guó)電力出版社6，周澤存，高電壓技術(shù)第二版，中國(guó)電力出版社六課程設(shè)計(jì)小結(jié) 在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)之前只是單純的零散的課本知識(shí)沒(méi)有形成一定的體系，對(duì)各部分之間的聯(lián)系也不是很了解。這次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)使我們對(duì)這門課有了更深入的了解。同時(shí)上一周關(guān)于線路設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)剛

16、好對(duì)應(yīng)了這周的學(xué)習(xí)且為施工設(shè)計(jì)也做了一定的準(zhǔn)備。原來(lái)對(duì)專業(yè)各方面的認(rèn)識(shí)也漸漸由模糊變深刻了。理論的學(xué)習(xí)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的生活，我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的有些內(nèi)容是不能代替實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的。我們應(yīng)該把課本上的知識(shí)和實(shí)際生活中的知識(shí)相結(jié)合，在平時(shí)有機(jī)會(huì)時(shí)多出去鍛煉鍛煉使理論升華。去工作單位后當(dāng)一個(gè)有心人，在這次學(xué)習(xí)中遇到了一些難題，有的可以問(wèn)同學(xué)解決，有的則要自己查書查資料。在這近似苦悶的生活中學(xué)的了工具書的用法及自學(xué)的能力。也從學(xué)習(xí)中看到了自己不足的一面，知識(shí)點(diǎn)的漏洞還有沒(méi)有形成結(jié)構(gòu)性的體系，這些都是問(wèn)題。問(wèn)題發(fā)現(xiàn)了在以后的日子一定應(yīng)該注意將其消滅。認(rèn)真學(xué)習(xí)。興趣其實(shí)是從汗水中獲得的，一份耕耘一份收獲。到時(shí)能成為一個(gè)上塔能干活下塔能學(xué)習(xí)的輸電人。最后要感謝我們