第一講 桿塔荷載

第一講桿塔荷載第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第一講桿塔荷載

第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)桿塔分類一、按荷載隨時間的變異可分

１．永久荷載：包括桿塔自重荷載、導(dǎo)線、避雷線、絕緣子、金具的重力及其它固定設(shè)備的重力,土壓力和預(yù)應(yīng)力等.荷載。２．可變荷載：包括風(fēng)荷載、導(dǎo)線、避雷線和絕緣子上的覆冰荷載，導(dǎo)線避雷線張力、事故荷載、安裝荷載和驗(yàn)算荷載和人工和工具等附加等３．特殊荷載：地震引起的地震荷載，以及在山區(qū)或特殊地形地段，由于不均勻結(jié)冰所引起的不平衡張力等荷載。

第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月二、按荷載作用在桿塔上方向分

據(jù)計算需要，將它們分

解成作用在桿塔上的垂直荷載、橫向水平荷載、縱向水平荷載,如圖1－1。

特別說明:荷載有:1、荷載標(biāo)準(zhǔn)值按照各種荷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定計算而得的荷載叫標(biāo)準(zhǔn)荷,如桿塔塔身自垂為體積乘容重,風(fēng)載為基本風(fēng)壓乘擋風(fēng)面積.2、荷載設(shè)計值荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘分項(xiàng)系數(shù)

一般分項(xiàng)系數(shù):永久荷載取1.2可變荷載取1.4

圖1－1

第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)桿塔標(biāo)準(zhǔn)荷載計算方法一、自重荷載

1．導(dǎo)線、避雷線的自重荷載

無冰時

覆冰時式中n

每相導(dǎo)線子導(dǎo)線的根數(shù)；

桿塔的垂直檔距，m；γ1

導(dǎo)線、地線無冰垂直比載，N/m.mm2；γ2－導(dǎo)線、地線覆冰垂直比載，N/m.mm2；A

導(dǎo)線、地線截面面積mm2。

2．絕緣子串、金具的垂直荷載

無冰時為絕緣子串、金具自重，可查絕緣子及各組合絕緣子串的金具重量表。覆冰時式中K

覆冰系數(shù)第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3．桿塔自重荷載

桿塔自重荷載可根據(jù)桿塔的每根構(gòu)件逐一統(tǒng)計計算而得，也可根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，參照其它同類桿塔資料，做適當(dāng)假定獲得。例1-1已知某導(dǎo)線自重比載γ1D＝35.8N/m.導(dǎo)線垂直檔距LV＝368m，導(dǎo)線水平檔距為LP＝245m，導(dǎo)線采用LGJ－150/35，截面面積為AD＝181.62，絕緣子串和金具的總重量為530N（7片x－4.5），求導(dǎo)線作用在桿塔上的垂直荷載標(biāo)準(zhǔn)值。解：導(dǎo)線重量GD：第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月二、導(dǎo)線、避雷線張力引起的荷載計算張力引起的荷載是不平衡張力直線型桿塔：（1）正常運(yùn)行情況不出現(xiàn)不平衡張力，但當(dāng)氣象條件發(fā)生變化時，或因檔距、高差不等引起荷載改變，從而產(chǎn)生縱向不平衡張力。（2）事故斷線時在縱向產(chǎn)生斷線張力。

第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)角桿塔、耐張型桿塔：張力分解成橫向荷載（稱角度荷載）和縱向荷載（稱不平衡張力）。1．角度荷載：產(chǎn)生橫向荷載（如圖1－2）PJ＝T1sinα1＋T2sinα2

式中Ｔ１、Ｔ２

桿塔前后導(dǎo)線張力Ｎ；α１、α２

導(dǎo)線與桿塔橫擔(dān)垂線間的夾角（０）。當(dāng)α1＝α2＝α／2時，（α為線路轉(zhuǎn)角）則PJ=(T1+T2)sinα/2

當(dāng)α＝0時PJ＝0為直線型桿塔

第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1－2a圖1－2b2．不平衡張力：產(chǎn)生縱向荷載（如圖1－3）△T=T1COSα1-T2COSα2當(dāng)α1＝α2＝α／2時則：△T=（T1-T2）cosα／2當(dāng)T1=T2時，△T=0；當(dāng)α=0時，為直線型桿塔，△T=T1-T2。

第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1－3a圖1－3b3.斷線張力荷載產(chǎn)生縱向水平荷載直線桿塔：按《規(guī)程》規(guī)定了直線桿塔的導(dǎo)線、地線的斷線張力分別取各自最大使用張力乘以一個百分比值。TD＝TDmax.X%式中TD－斷線張力N

TDmax－導(dǎo)、地線最大使用張力，TDmax＝TP/KCN；

TP－導(dǎo)、地線的拉斷力，N（查導(dǎo)線手冊）；

第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

KC－導(dǎo)、地線的設(shè)計安全系數(shù)，導(dǎo)線取K＝2.5，地線取K＝2.7；X%－最大使用張力百分比值，按《規(guī)程》規(guī)定選用；對各級電壓的耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔及終端桿塔導(dǎo)線斷線張力取最大使用張力的70%。地線的斷線張力取最大使用張力的80%。例1－2

已知某干字型轉(zhuǎn)角桿塔的轉(zhuǎn)角為900，正常運(yùn)行情況桿塔前后導(dǎo)線張力（標(biāo)準(zhǔn)值）為T1＝2500N，T2＝2000N,第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月并且，試求作用在桿塔下橫擔(dān)上縱向水平荷載和橫向水平荷載的荷載標(biāo)準(zhǔn)值，要求畫出荷載示意圖

解：根據(jù)題意有,作用在下橫擔(dān)上的角度力（橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值）為PJ＝（T1＋T2）sin

/2＝（2500＋2000）sin/2＝3181.5N不平衡張力(縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值）△T＝（T1－T2）cos/2=(2500-2000)cos/2＝353.5N第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

例1－3已知某220kN線路耐張自立鐵塔，地線采用：1×7－6.6－1370－A－YB/T5004-2001型，試求該地線斷線張力。解：查表得破壞拉斷力TP＝33.50kN，安全系數(shù)取2.7，地線最大使用張力百分比值為80%。地線最大使用張力：地線斷線張力：

TD＝TDmax.X%＝12.41×80%＝9.93kN

第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、風(fēng)荷載的計算1、導(dǎo)線、地線風(fēng)荷載的計算(1)風(fēng)向垂直于導(dǎo)線的風(fēng)荷載計算(2)風(fēng)向與導(dǎo)線不垂直時風(fēng)荷載計算風(fēng)向垂直于導(dǎo)線的風(fēng)荷載計算:

當(dāng)風(fēng)向與導(dǎo)、地線垂直時，導(dǎo)、地線的風(fēng)荷載用下式計算：無冰時P=γ4ALPcosα/2N覆冰時P=γ5ALPcosα/2N式中γ4、γ5

分別為無冰、覆冰風(fēng)壓比載，;A

導(dǎo)、地線截面面積，；LP

水平檔距，m；α

線路轉(zhuǎn)角。例1－4．已知某輸電線路水平檔距為350m，垂直檔距為460m，正常情況下最大風(fēng)、無冰，導(dǎo)線的垂直比載r1D=35.80×，導(dǎo)線風(fēng)比載r4D(25)=35.19×,試求作用在桿塔導(dǎo)線上的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值。解：

水平荷載：P=r4D(25)ADLp=35.19××181.62×350＝2236.9N

第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2.桿塔塔身風(fēng)荷載的計算風(fēng)向作用在與風(fēng)向垂直的結(jié)構(gòu)物表面的風(fēng)荷載用下Pg=μZμSβZAfW0

式中μZ—風(fēng)壓高度變化系數(shù)，μS－構(gòu)件體形系數(shù),采用下列數(shù)值環(huán)形截面鋼筋混凝土桿0.7圓斷面桿件：當(dāng)W0d2≤0.002時1.2當(dāng)W0d2≥0.015時0.7(上述中間值按插入法計算)由圓斷面桿件組成的塔架(0.7－1.2)×(1+η)第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

型鋼(角鋼、槽鋼、工字型和方鋼)1.3由型鋼桿件組成的塔架1.3(1+η)d－圓斷面桿件直徑，m；Af－構(gòu)件承受風(fēng)壓投影面積計算值，m2；η－塔架背風(fēng)面荷載降低系數(shù)，

βZ—桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)。W0－基本風(fēng)壓，W0＝V2/1600，kＮ/m2

Af—桿塔塔身構(gòu)件承受風(fēng)壓的投影面積計算值對電桿桿身：Ac=h(D1＋D2)/2對鐵鐵身：Ac=

h(b1+b2)/2h—計算段的高度m

D1、D2—電桿計算風(fēng)壓段的頂徑和根徑m，錐度為1/75的錐形電桿D2為D2=D1+h/75；b1、b2—鐵塔塔身計算段內(nèi)側(cè)面桁架（或正面桁架）的上寬和下寬

第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

—鐵塔構(gòu)架的填充系數(shù)，一般窄基塔身和塔頭取0.2～0.3，寬基塔塔身可取0.15～0.2,考慮節(jié)點(diǎn)板擋風(fēng)面積的影響,應(yīng)再乘以風(fēng)壓增大系數(shù),窄基塔取1.2,寬基塔取1.1。3．絕緣子串風(fēng)荷載的計算

Pj=n1(n2+1)μSμZAJW0kN式中n1－一相導(dǎo)線所用的絕緣子串?dāng)?shù)；n2－每串絕緣子的片數(shù),加“１”表示金具受風(fēng)面相當(dāng)于１片絕緣子；

μS－絕緣子串風(fēng)載體型系數(shù)；μZ－風(fēng)壓隨高度變化系數(shù)；AＪ－每片的受風(fēng)面積，單裙取0.03m2，雙裙取0.04m2；

W0－其本風(fēng)壓，

kN/m2

第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

例1－5已知拉線電桿高度21m，埋深2m，電桿外徑D=500mm,內(nèi)徑d=400mm，電壓等級110kV，Ⅳ級氣象區(qū)，試計算作用在桿身上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。解：查表得高度20m，電壓110kV，地面粗糙度B類

風(fēng)壓高度變化系數(shù)取μZ=1.10桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)βZ=1.0環(huán)形截面鋼筋混凝土電桿

構(gòu)件體形系數(shù)取μS=0.7

P=μZμSβZAfW0=1.10×0.7×1.0×0.5×252/1.6=236.7N/m

答：作用在桿身上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為236.7N/m

第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

桿塔外形尺寸的確定

桿塔外形尺寸的確定，除要求滿足電氣條件外，同時要求滿足結(jié)構(gòu)的合理性、經(jīng)濟(jì)性以及外形的美觀。桿塔外形尺寸主要包括桿塔呼稱高、橫擔(dān)長度、上下橫擔(dān)的垂直距離、地線支架高度、地線掛點(diǎn)之間水平距離等。一、桿塔高度的確定

1、桿塔總高度桿塔的總高度等于呼稱高度加上導(dǎo)線間的垂直距離和避雷線支架高度，對于鋼筋混凝土電桿還桿塔總高度要加上埋地深度h0。第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月2、桿塔呼稱高度桿塔下橫擔(dān)的下弦邊緣線到地面的垂直距離H稱為桿塔呼稱高度

H=

+fmax+hx+

h式中

λ

絕緣子串的長度（包括金具的長度）；fmax

導(dǎo)線的最大弧垂；hx

導(dǎo)線到地面、水面及被跨越物的安全距離（查《線路設(shè)計規(guī)范》、《線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》）；

h

考慮測量、施工誤差等所預(yù)留寬度。第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3、桿塔經(jīng)濟(jì)呼稱高度桿塔的呼稱高度與檔距有直接關(guān)系，檔距越大，導(dǎo)線的弧垂越大，桿塔的呼稱高度也就越大。但是檔距增大時，使每公里的桿塔數(shù)量減少，因此對一定電壓等級的線路來說，必定有一個最優(yōu)的呼稱高度，使得整個