桿塔荷載及荷載組合專題報告

1、.± 800kV 特高壓直流輸電線路工程桿塔荷載及荷載組合專題技術報告電力設計院.目錄1概述 .12± 800KV桿塔結構目標可靠度 .12.1500K V 線路的桿塔結構可靠度 .2.21000K V 線路可靠度目標取值 .2.3± 800K V 線路設計基準期 .2.4± 800K V 線路桿塔安全等級 .2.5± 800K V 線路桿塔結構構件可靠度目標 .3桿塔荷載分類.24風荷載標準值.34.1 角度風 .4.2導地線風荷載標準值 .4.3桿塔風荷載標準值 .5桿塔設計方法.46荷載取值 .56.1桿塔結構重要性系數(shù) .6.2風荷載重

2、現(xiàn)期 .6.3設計基準風速 .6.4風荷載調(diào)整系數(shù) .6.4.1導地線風荷載調(diào)整系數(shù) .6.4.2桿塔風荷載調(diào)整系數(shù) .6.5斷線荷載 .6.6安裝荷載 .6.6.1附加荷載 .6.6.2耐張塔安裝中臨時拉線的平衡張力 .156.6.3直線塔安裝動力系數(shù) .157荷載工況及荷載組合 .147.1DL5092 規(guī)定的荷載工況及荷載組合 .7.2ASCE 荷載工況及荷載組合 .7.3IEC 荷載工況及荷載組合 .7.4本工程荷載工況及荷載組合 .7.4.1正常運行情況 .7.4.2安裝情況 .7.4.3事故情況 .7.4.4驗算情況 .1 概述± 800 千伏特高壓直流輸電能力強，輸電效

3、益高、可適應國家電網(wǎng)的遠期發(fā)展，解決西電東送長距離、大容量的輸電需要，并可節(jié)約寶貴的輸電資源走廊，提高走廊利用率，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。我國已運行的直流線路最高電壓等級為±500kV，總長已達 6000 多公里，對± 500kV 直流線路的桿塔設計、荷載組合已有較為豐富的工程設計經(jīng)驗。而±800kV 級特高壓直流輸電線路是迄今為止世界上最高電壓等級的直流輸電線路，全世界都未有過，這是一個全新的領域，缺乏相關的設計規(guī)范，有必要對桿塔荷載及組合方案進行研究。據(jù)估計， ±800kV 直流線路桿塔及基礎的投資約占總投資的45（其中桿塔投資約占30，基礎投

4、資占 15），由此可知，桿塔和基礎設計直接決定了線路的投資。而影響桿塔和基礎指標的主要因素在于荷載的大小。本專題利用了我院即將投標的±800kV 直流線路的前期可研成果，并借鑒了南方電網(wǎng)公司的相關研究報告。為了便于設計，主要思路是依據(jù)現(xiàn)行的電力行業(yè)標準110 500kV 架空送電線路設計技術規(guī)程（DL/T5092-1999 ）和 110500kV 架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定 （DL/T5154-2002 ），對照現(xiàn)行國家標準建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準 （GB50068-2001）和建筑結構荷載規(guī)范（GB500092001），并與國外的主要標準 ASCE 和 IEC 進行對比分析

5、， 結合本工程的實際情況， 選取± 800kV 桿塔結構目標可靠度，并對桿塔荷載的取值及組合方案進行確定。2 ± 800kV 桿塔結構目標可靠度結構可靠度就是結構在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。桿塔結構重要性系數(shù)、風荷載重現(xiàn)期、設計基準風速取值對桿塔結構目標可靠度指標有重要影響，確定桿塔結構構件目標可靠度應綜合考慮桿塔結構重要性系數(shù)、風荷載重現(xiàn)期、設計基準風速取值。結構設計的目標可靠度的大小對結構的設計結果影響較大。如果目標可靠度定的高，則結構會設計得很強，使結構造價加大；而如果目標可靠度定得低，則結構會設計得很弱，使人產(chǎn)生不安全感。因此，結構設計目標可

6、靠度的確定應以達到結構可靠與經(jīng)濟上的最佳平衡為原則。在確定± 800kV 線路桿塔結構構件可靠度指標，需參考和利用同類結構500kV 線路桿塔的可靠度計算的一些結論及1000kV 交流線路可靠度目標取值。2.1 500kV 線路的桿塔結構可靠度通過結構構件功能函數(shù)和基本隨機變量的統(tǒng)計參數(shù)，用JC 法計算了 500kV 線路桿塔結構構件的可靠度，可知桿塔結構破壞類型為延性破壞，基于最小設計風速30m/s 設計的我國現(xiàn)有500kV 線.路桿塔結構的可靠度指標已滿足建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068-2001二級建筑物延性破壞可靠度指標的要求， 即桿塔結構構件承載能力極限狀態(tài)的可靠指

7、標3.2，500kV 線路多年來的運行實踐表明其安全可靠度是可接受的。2.2 1000kV 線路可靠度目標取值國內(nèi)首條特高壓1000kV交流線路 “晉東南南陽荊門1000kV 交流試驗示范線路” 設計基準期為 50 年、建筑結構安全等級為一級、桿塔結構重要性系數(shù)為1.1、相應風荷載重現(xiàn)期為100 年，桿塔結構可靠度目標3.7。2.3 ± 800kV 線路設計基準期按建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準 GB500682001及建筑結構荷載規(guī)范 GB500092001的規(guī)定，± 800kV 線路設計基準期為 50 年，取值與 1000kV 交流線路一致。2.4 ± 800kV

8、 線路桿塔安全等級建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB500682001）規(guī)定建筑結構設計時，應根據(jù)結構破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴重性，采用不同的安全等級。建筑結構安全等級的劃分應符合表1.0.8 的要求表 81建筑結構的安全等級安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的二級嚴重一般的三級不嚴重次要的±800kV 線路規(guī)劃用作跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)架，其輸送容量為 500kV 線路的 56 倍，若桿塔失效，造成的經(jīng)濟損失、社會影響等都將很嚴重，由此，±800kV 線路桿塔的安全等級應采用一級，較 500kV 線路（安全等級為二級）提高了一個

9、安全等級，取值與1000kV 交流線路一致。2.5 ± 800kV 線路桿塔結構構件可靠度目標± 800kV 直流線路相對于 500kV 交流線路的輸送容量提高了數(shù)倍，對整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行的影響也大幅提高，桿塔結構作為輸電線路的直接支撐結構，其安全可靠性直接關系到整個線路的安全性，桿塔結構可靠度指標至少比 500kV 線路提高一個等級，即安全等級按一級考慮、桿塔結構構件承載能力極限狀態(tài)的可靠指標 3.70。3 桿塔荷載分類建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB500682001）指出，結構上的作用（荷載）可按隨時.間或空間的變異分類，還可以按結構的反應性質分類，其中最基本的是

10、按隨時間的變異分類。按照建筑結構荷載規(guī)范GB500092001 的規(guī)定，結構上的荷載分為三類：永久荷載、可變荷載、偶然荷載。 110500kV 架空送電線路設計技術規(guī)程（DL/T5092-1999 ）將桿塔結構荷載分為以下兩類：(1) 永久荷載。導線及地線、絕緣子及其附件和結構構件及桿塔上各種固定設備等的自重荷載。(2) 可變荷載。風和冰 (雪)荷載；導線、地線及拉線的張力；安裝檢修的各種附加荷載；結構變形引起的次生荷載以及各種振動動力荷載。110500kV 架空送電線路設計技術規(guī)程（ DL/T5092-1999 ）比建筑結構荷載規(guī)范少了偶然荷載 ,110500kV 架空送電線路設計技術規(guī)程在

11、條文說明中指出，結合輸電結構的特點，為簡化不列偶然荷載，將屬這類性質的斷線張力及安裝荷載列入了可變荷載。4 風荷載標準值4.1 角度風直線型桿塔應計算最大設計風向與線路方向成0°， 45°， 60°，及 90°的四種最大風速的風向；對一般耐張型桿塔可只計算90°一個風向；對終端桿塔，除計算90°風向外，還需計算0°風向；對直線轉角塔和耐張轉角塔轉角度數(shù)較小時，還應考慮與導、 地線張力的橫向合力相反的風向。風向與導、地線方向或塔面成夾角時，導線、地線風載在垂直和順線條方向的分量，塔身和橫擔風載在塔面兩垂直方向的分量，按表41

12、選用。表 41角度風吹時風荷載分配表水平橫擔風向角線條風荷載塔身風荷載風荷載(° )XYXYXY000.25Wx0Wab0Wsc450.5Wx0.15WxK ×0.424× (WsaWsb)K × 0.424× (WsaWsb)0.4Wsc 0.7Wsc600.75Wx0K × (0.747Wsa 0.249Wsb)K × (0.431Wsa 0.144Wsb) 0.4Wsc 0.7Wsc90Wx0Wsa00.4Wsc0.4.2 導地線風荷載標準值導地線風荷載標準值 Wx 按下式計算：Wxa W0 ZSC C d Lp si

13、n241WV 2 /1600420式中： a 風壓不均勻系數(shù)；c 導地線風荷載調(diào)整系數(shù)；Z 風壓高度變化系數(shù)，按建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001）的規(guī)定確定；SZ 導地線的體型系數(shù)，線徑小于17mm 或覆冰時（不論線徑大?。┤?.20；線徑大于或等于 17mm 時取 1.10；d 導線或地線的外徑或覆冰時的計算外徑；分裂導線取所有子導線外徑的總和，mm；L P 桿塔的水平檔距， m；風向與導線或地線之間的夾角，度；V 導地線平均高度的風速，m/s ；4.3 桿塔風荷載標準值桿塔風荷載標準值 Ws 按下式計算：WsW01ZSZAS43W01V 2/1600 44式中：s、 As 分別為

14、構件的承受風壓面積計算值和體型系數(shù)，按建筑結構荷載規(guī)范（ GB50009-2001）的規(guī)定確定；Z 桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)；V 基準高度的風速， m/s ；5 桿塔設計方法我國現(xiàn)行桿塔設計技術規(guī)定DL/T 5154-2002 規(guī)定：桿塔結構設計采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法。對于桿塔設計方法及設計表達式DL/T 5154-2002 規(guī)定與我國現(xiàn)行國家標準 建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準和建筑結構荷載規(guī)范也是一致的。根據(jù)相關研究我國規(guī)程規(guī)定和ASCE、IEC 是一致的，唯一的區(qū)別在于系數(shù)取值不同。因此，本工程桿塔設計方法和設計表達式仍采用我國現(xiàn)行規(guī)定DL/T 5154-2002 的規(guī)定。.結構的

15、極限狀態(tài)是指結構或構件在規(guī)定的各種荷載組合作用下或在各種變形或裂縫的限值條件下，滿足線路安全運行的臨界狀態(tài)。結構的極限狀態(tài)分為承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。結構或構件的強度、穩(wěn)定和連接強度，應按承載力極限狀態(tài)的要求，采用荷載的設計值和材料強度的設計值進行計算；結構或構件的變形或裂縫，應按正常使用極限狀態(tài)的要求，采用荷載的標準值和正常使用規(guī)定限值進行計算。(1)承載力極限狀態(tài)結構或構件的強度、穩(wěn)定和連接強度，應按承載力極限狀態(tài)的要求，按荷載效應的基本組合進行荷載組合。并應采用下列設計表達式進行設計：0 S R51式中：0 結構重要性系數(shù)；S 荷載效應組合的設計值；R 結構構件抗力的設計值。對

16、于基本組合，荷載效應組合的設計值S 按下列設計表達式進行設計：SG .CG .GK.Qi .CQi .QiK52永久荷載分項系數(shù)，對結構受力有利時，取1.0；不利時取 1.2；GQi 第 i 項可變荷載的分項系數(shù)，應取1.4；GK 永久荷載標準值；Qik 第 i 項可變荷載標準值； 可變荷載組合系數(shù)，正常運行工況取1.0，斷線工況和安裝工況取0.9，驗算工況取0.75。(2) 正常使用極限狀態(tài)結構或構件的變形或裂縫，應按正常使用極限狀態(tài)的要求，采用荷載的標準組合。CG .GK. CQi .QiK53結構或構件的裂縫寬度或變形的規(guī)定限制值，mm 。6 荷載取值6.1 桿塔結構重要性系數(shù)建筑結構可

17、靠度設計統(tǒng)一標準(GB500682001)規(guī)定結構重要性系數(shù) o 應按結構構件的安全等級、設計使用年限并考慮工程經(jīng)驗確定，對安全等級為一級或設計使用年限為100 年及以上的結構構件，不應小于1.1。.0 1.1。.1000kV交流特高壓試驗示范工程對日咨詢可知，日本特高壓線路桿塔結構設計時構件強度留10的裕度，相當于重要性系數(shù)取1.1。我國交流特高壓試驗示范工程“晉東南南陽荊門1000kV 輸電線路工程”桿塔結構重要性系數(shù)0 取 1.1。南方電網(wǎng)公司云南至廣東±800kV 特高壓直流輸電工程、楚雄穗東±800kV 特高壓直流輸電線路工程桿塔結構重要性系數(shù)0 取 1.1。提高

18、結構重要性系數(shù)取值，無疑對降低倒塔事故、提高桿塔的安全可靠度是有利的，但會增加塔重和基礎工程量，對控制工程造價是不利的。國內(nèi)已建線路倒塔事故主要發(fā)生在運行情況下的風及覆冰超過設計值，而對于安裝、事故斷線等情況發(fā)生倒塔事故的概率極小，因此，對于本工程桿塔結構重要性系數(shù)綜合考慮風荷載重現(xiàn)期、設計基準風速取值后除安裝工況外取6.2 風荷載重現(xiàn)期我國輸電線路風荷載重現(xiàn)期取值如表6-1所示。建筑結構荷載規(guī)范(GB500092001)中風荷載基本值的重現(xiàn)期為50 年，對于高層建筑、高聳結構以及對風荷載比較敏感的其他結構，基本風壓應適當提高。本工程為± 800kV 直流線路，其可靠性水平不應低于5

19、00kV 線路，至少與750kV 線路相當，則其風荷載重現(xiàn)期不應低于50 年一遇。風荷載重現(xiàn)期取值對桿塔結構構件可靠度指標有重要影響，當重現(xiàn)期由30 年提高到 50 年后，桿塔結構構件可靠度提高了0.33（約 0.66個等級），提高到100 年后，桿塔結構構件可靠度提高了0.77（約 1.5 個等級）。表 6-1我國輸電線路風荷載重現(xiàn)期取值線路類別重現(xiàn)期基準高度注（年）備（ m）1000kV 線路10010750kV 線路5020750kV 架空送電線路設計暫行技術規(guī)定500kV 大跨越距歷年大風季節(jié)平均最50低水位以上 10m110kV 750kV 架空送電線路設計技術導則110kV330k

20、V重現(xiàn)期取50 年，基準高度取 10m距歷年大風季節(jié)平均最大跨越30低水位以上 10m.線路類別重現(xiàn)期基準高度備注（年）（ m）500kV 線路3020110kV330kV15110kV 750kV架空送電線路設計技術導則線 路1530 年，基準高度取 10m重現(xiàn)期取本工程桿塔結構構件目標可靠度應不小于3.70，結合桿塔結構重要性取值分析可知，當桿塔結構重要性系數(shù)0 取 1.1、風荷載重現(xiàn)期取100 年，本工程桿塔結構構件承載能力極限可靠指標3.70，已滿足建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準(GB500682001)一級安全建筑物可靠度要求。綜上所述，綜合桿塔結構重要性和設計基準風速取值，本工程風荷載

21、重現(xiàn)期取100年一遇。6.3 設計基準風速6.3.1 風速基準高度前蘇聯(lián)和日本輸電線路風速基準高度為15m，ASCE 和 IEC 規(guī)定輸電線路風速基準高度取10m。 110500kV 架空送電線路設計技術規(guī)程 (DL/T5092 1999)對確定最大設計風速時作如下規(guī)定：應按當?shù)貧庀笈_、站 10min 時距平均的年最大風速做樣本，并宜采用極值型分布作為概率模型。統(tǒng)計風速高度為：各級電壓大跨越離歷年大風季節(jié)平均最低水位10m；110330kV 送電線路離地面 15m，500kV 送電線路是離地面20m。而建筑結構荷載規(guī)范(GB500092001)中基本風壓對地高度為 10m，兩者對風速基準高度取

22、值不一致，相差10m。設計工作中往往要將氣象臺、站10m高的的風速換算到20m 高，或把建筑結構荷載規(guī)范 (GB500092001)所查的基本風壓值換算成10m高的風速，再轉換到20m 高的風速，增加了許多計算工作。另外，按照架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定（DL/T5154-2002 ）要求，對桿塔全高超過60m 時，應按建筑結構荷載規(guī)范 (GB500092001)計算桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)。計算桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)的有關參數(shù)對應的基準高度為10m，不能直接使用建筑結構荷載規(guī)范(GB500092001)計算桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)的有關參數(shù)。因此，本工程風速基準高度應與建筑結構荷載規(guī)范(GB50009

23、2001)一致，即取 10m 高作為基準高度。GB50009 2001將地面粗糙度類別分為四類，與現(xiàn)實情況相符，并與國際多數(shù)標準一致：A、類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)。B、類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)。C、類指有密集建筑群的城市市區(qū)。D 、類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。.結合本工程地形、地貌特征和沿線輸電線路設計運行經(jīng)驗，本工程地面粗糙度類別按B 類考慮。6.3.2 基準風速 110500kV 架空送電線路設計技術規(guī)程（ DL/T5092-1999 ）規(guī)定： 110330kV 線路的最大設計風速，不應低于25m/s(對地距離 15m)；500k

24、V 送電線路計算導、地線的張力、荷載以及桿塔荷載時，最大設計風速不應低于30m/s(對地距離為 20m)，將此風速按地面粗糙度類別B 類換算到 10m高時， 110330kV 線路： V 23.43m/s； 500kV 線路： V26.85m/s。建筑結構荷載規(guī)范(GB500092001)對最小基本風壓值也作了規(guī)定，不小于0.3kN/m2 ，即風速不小于 21.9m/s（對地距離為10m），對于高聳結構以及對風荷載比較敏感的其他結構，基本風壓應適當提高。前蘇聯(lián)風荷載分為七個風壓區(qū)，330 和 500kV 送電線路所經(jīng)地區(qū)采用離地面15m 高的風速值，對 750和 1150kV線路采用與 500

25、kV 線路一樣的風速值。 但為了提高 500kV 及以上線路的安全性， 規(guī)定了最小風壓為 550N/m2 ，相當于風速為 30m/s。日本最小風速為 40m/s(瞬時風 )。由于氣象臺站一般靠近城區(qū)，風速偏小。通常線路與氣象臺站還有一定距離，氣象臺站的記錄不可能完全覆蓋全線的大風，正因為有設計基準風速限值，我國已建的 500kV 線路才沒有頻繁發(fā)生倒塔失效事故，參照國外的特高壓和我國 110500kV 架空送電線路設計技術規(guī)程，本工程也設基準風速。設計基準風速取值對桿塔結構構件可靠指標有重要影響， 設計基準風速與線路所經(jīng)沿線相應重現(xiàn)期風速的相對關系，直接決定了該地區(qū)桿塔結構構件的可靠度指標。桿

26、塔結構重要性系數(shù)、風荷載重現(xiàn)期均對桿塔結構構件可靠度指標有重要影響， 因此，當桿塔結構構件目標可靠度指標確定后，設計基準風速取值應結合桿塔結構重要性系數(shù)、風荷載重現(xiàn)期取值而定。當桿塔結構重要性系數(shù)0 取 1.1、風荷載重現(xiàn)期取 100 年時，設計基準風速取值與 500kV 線路取值一致即 V 27.0m/s（離地 10m）時，本工程桿塔結構構件承載能力極限狀態(tài)可靠指標3.70，較沿線 500kV 線路桿塔結構構件可靠度指標至少提高了一個等級，已滿足建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準 (GB500682001)一級安全建筑物可靠度要求。綜上所述，綜合桿塔結構重要性系數(shù)、 風荷載重現(xiàn)期取值， 本工程設計基

27、準風速取離地10m 高27.0m/s。6.4 風荷載調(diào)整系數(shù)6.4.1 導地線風荷載調(diào)整系數(shù)DL/T5092 1999規(guī)程較 SDJ379 規(guī)程增加了線條風荷載調(diào)整系數(shù)c，之后設計的桿塔結構.構件可靠度有所提高，倒塔失效事故大為降低。對于本工程而言，要保證其桿塔結構構件可靠度達到目標值，c 至少取 1.2。為與 DL/T5092 1999 規(guī)程相匹配，本工程導地線風荷載調(diào)整系數(shù)?。?0V35，c 取 1.20；V 35，c 取 1.30，V 為導地線平均高度對應風速。6.4.2 桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)（1）結構自振周期按架空送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定 (DL/T5154 2002)的要求，對桿塔

28、全高超過 60m 時，應按建筑結構荷載規(guī)范 (GB50009 2001)計算桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)， 要計算桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)，首先得確定結構的第一自振周期。桿塔荷載及荷載組合研究 專題對比分析了 建筑結構荷載規(guī)范 (GB500092001)提供的塔式結構第一自振周期的估算公式和我國電力部門所做的輸電線路桿塔實測研究得到的輸電線路桿塔結構自振周期近似計算公式后指出，對于干字型塔可采用以下公式近似計算桿塔結構的第一自振周期。塔高 50-70m，T1 0.039塔高 70-80m，T1 0.038塔高 80-100m，T10.036H6 1bBH6 2bBH63bB本工程為直流輸電線路，桿塔型式均采用

29、干字性，可采用上述公式近似近似桿塔結構的第一自振周期，也可采用下述方法精確計算桿塔結構的第一自振周期。nyi ) 2 minT12yh(2 yhi 2 mi6 4i 1yhi 1式中： T1 桿塔的基本自振周期， s；yh 在單位力 1N作用下塔頂 m1 質點處的位移， m/N ；yi 在單位力 1N作用下塔上 mi 質點處的位移， m/N ；m1mimn 每個節(jié)點處的桿塔自重質量及附加于該節(jié)點上的質量之和，miwi；gg 重力加速度，取 9.8m/s2；質點位移 yi及節(jié)點質量 mi 求解，可直接利用桿塔計算數(shù)據(jù)，無需重新建模，只需對桿塔塔頂作用單位力即可，利用計算結果文件*.dis 及*.

30、lod 分別摘取對應節(jié)點處的質點位移和節(jié)點質量（Z 方向的節(jié)點力）代入6-4 式即可求得桿塔的基本自振周期 T1 。.（2）調(diào)整系數(shù)桿塔風荷載調(diào)整系數(shù) (風振系數(shù) )的大小與結構本身 (桿塔的類型、高度、坡度 )和自然條件 (風速、地面粗糙度 )有關，其值的大小，不僅影響鐵塔的安全可靠度，也影響到塔材指標。對比分析了按建筑結構荷載規(guī)范 (GB50009 2001)、高聳結構設計規(guī)范 (GBJ135-90)和隨機振動理論方法計算所得的桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)， 得出：建筑結構荷載規(guī)范 (GB50009-2001)和高聳結構設計規(guī)范 (GBJ135-90)計算方法只適用于外形和重量沿高度無變化的等截面結

31、構，不適用于輸電線路桿塔這種外形變化不規(guī)則及附有集中質量的特殊高聳結構，若按此方法將鐵塔簡化為一錐體分段計算，忽略了橫擔、曲臂結構等質量分布和迎風面積發(fā)生突變對風振的影響，勢必影響鐵塔的安全和可靠度。輸電線路桿塔的橫擔尺寸寬長并不是該段z 值增大的主要原因， 而是它的質量增大才是z 值增大的主要原因， 輸電線路桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)應按隨機振動理論方法計算，且不應低于現(xiàn)行 500kV之取值。但隨機振動理論計算過程繁瑣，求解困難且易出錯。對此，本工程可采用下述簡化方法計算。z1 1 u1r1 ( z)6-5式中：1 第 1 振型脈動增大系數(shù)，可根據(jù)T 20 1 由 GB50009表 7.4.3或下表

32、 6-4 查得u1 第 1 振型影響系數(shù)r1 ( z) 位置系數(shù)表 6-4脈動增大系數(shù)1w 0 T12 (kN ·s2/m 2)0.010.020.040.060.080.100.120.140.160.180.2011.471.571.691.771.831.881.921.951.982.012.04w 02 T1 (kN · s2/m 2)0.220.240.260.280.300.320.340.360.380.400.4212.072.092.112.132.152.172.192.202.222.242.25w 0 T12 (kN·s2/m 2)0.4

33、40.460.480.500.600.700.800.901.001.101.2012.262.282.292.302.362.412.462.492.532.572.60對于連續(xù)分布質量體系或團集質量體系.Hf(z)s ( z)z ( z)bx (z) 1 ( z) dz z10u1Hm( z)12 (z)dz0nz1fisizi bxi H ii16-6n2mi1ii1式中：f 脈動高度變化系數(shù)系數(shù)，f0.5351. 8(0 .16) ( z )，為地面粗糙度指數(shù)， 對應10于 A、B、C、D 四類地貌，分別取 0.12、0.16、0.22 和 0.30bx 迎風面寬度H 分段段高6 z2

34、 H 24z3 H z41 第 1 振型系數(shù)， 1z3H 4Z1 迎風面風壓空間相關性折減系數(shù)，按表6-5 查用表 6-5迎風面風壓空間相關性折減系數(shù)Z 1塔高102030405060708090100150200250300350400H(m)Z 10.980.970.950.930.920.900.890.870.860.850.790.740.700.670.640.61注：Z1 只與桿塔的總高度有關r1 (z)1 ( z)m( z)1i mi6-7s ( z) z ( z)bx ( z)Aisizi式中：m(z) 連續(xù)質量體系每m 的質量mi i 點團集質量Ai i 點的有效迎風面積，

35、AiH il xi令： g imi ，為團集點質量比例系數(shù)， 即每段質量與第 1 段質量的比值； bi bxi ，為段寬m1b1比例系數(shù)，即每段形心寬度與第1 段形心寬度的比值.nz1fizibi H i1ii 16-8則：u1n2gi1ii1r1 (z)1igi6-9H ibizi經(jīng)初步計算分析，本工程桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)z 可參照表 6-6取值。表 6-6桿塔風荷載調(diào)整系數(shù) z桿塔頭部橫擔或地線支架50m，50m橫擔或地線支架100m，(橫擔及地線支架 )取 2.4取 3.0身部分段高（ m）102030405060708090100z1.001.101.301.451.601.801.85

36、1.901.952.00表 6-7 計算基礎作用力的桿塔風荷載調(diào)整系數(shù)z桿塔頭部橫擔或地線支架50m，50m橫擔或地線支架100m，(橫擔及地線支架 )?。?1.7?。?2.0身部分段高（ m）102030405060708090100z(基礎作用力計算 )1.001.051.151.221.301.401.4251.451.4751.50注：中間值按插入法計算。表中所列值僅針對本工程推薦塔型。6.5 斷線荷載輸電線路桿塔上的縱向負荷在現(xiàn)實中是存在的，如倒塔、斷線、斷串、不均勻覆冰或脫冰、相鄰檔風速不均勻或風向不對稱等。前些年，國外有許多工程師建議取消斷相導線作為設計條件，但過多地降低桿塔的縱向強度，會引發(fā)連續(xù)串倒嚴重事故。輸電線路斷線是稀有的，桿塔若能抗住當然好，但仍不能避免倒塔的可能，例如地質滑坡等災害引起的倒塔。一旦發(fā)生倒塔事故，一般與之相鄰的兩基鐵塔也可能受到破壞而倒塔，釋放一定的能量后，要求再下一級的鐵塔能抗住不倒，因此，該級鐵塔的設計要求能承受所有導地線的不平衡張力，故抵抗斷線荷載只是桿塔的第一級保護。對于單導線，各國規(guī)程均考慮斷線，但斷線條件不一，有的考慮無風無冰斷線，有的考慮一定風速或一定覆冰斷線。前蘇聯(lián)認為，隨著每相導線根數(shù)的增多，一相導線同時斷線的概率變得越來越小。在計算采用分裂導線的 500kV 架空線路直線桿塔時，規(guī)定了作用于一相支持點上的荷載等于.0