电力线路杆塔荷载计算

会计学1电力线路杆塔荷载计算电力线路杆塔荷载计算第二章杆塔荷载的分析计算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1页/共58页第一节第一节杆塔荷载分类杆塔荷载分类一、按荷载随时间的变异可分一、按荷载随时间的变异可分永久荷载：永久荷载：包包括括杆杆塔塔自自重重荷荷载载、导导线线、避避雷线、绝缘子、雷线、绝缘子、金金具具的的重重力力及及其其它它固固定定设设备备的的重重力力,土土压力和预应压力和预应力等荷载。力等荷载。可变荷载：可变荷载：包包括括风风荷荷载载、导导线线、避避雷雷线线和和绝绝缘子上的覆冰缘子上的覆冰荷荷载载，导导线线避避雷雷线线张张力力、事事故故荷荷载载、安装荷载、安装荷载、验算荷载、人工和工具等验算荷载、人工和工具等附加附加荷载荷载第2页/共58页特殊荷载：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二、按荷载作用在杆塔上方向分 据计算需要，将它们分据计算需要，将它们分 解成作用解成作用在杆塔在杆塔上三个方向的力上三个方向的力垂直荷载垂直荷载G G：垂直地面方向：垂直地面方向横向水平荷载横向水平荷载P P：与横担方向平行：与横担方向平行的力的力纵向水平荷载纵向水平荷载T T：垂直横担方向的：垂直横担方向的力力,如图如图1 1。第3页/共58页图1杆塔荷载图第4页/共58页特别说明特别说明特别说明特别说明:荷载有荷载有荷载有荷载有:1 1 1 1、荷载标准值荷载标准值荷载标准值荷载标准值 按照各种荷载标准规定计算而得的荷载叫标准荷载按照各种荷载标准规定计算而得的荷载叫标准荷载按照各种荷载标准规定计算而得的荷载叫标准荷载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如杆塔塔身自重为体积乘容重如杆塔塔身自重为体积乘容重如杆塔塔身自重为体积乘容重,风载为基本风压乘风载为基本风压乘风载为基本风压乘风载为基本风压乘挡风面积挡风面积挡风面积挡风面积.2 2 2 2、荷载设计值荷载设计值荷载设计值荷载设计值 荷载标准值乘分项系数荷载标准值乘分项系数荷载标准值乘分项系数荷载标准值乘分项系数 一般分项系数一般分项系数一般分项系数一般分项系数:永久荷载取永久荷载取永久荷载取永久荷载取1.21.21.21.2 可变荷载取可变荷载取可变荷载取可变荷载取1.41.41.41.4 第5页/共58页第第二二节节杆杆塔塔标标准准荷荷载载计计算算方法方法 一一、自自重重荷荷载载(自自重重引引起起的的荷荷载载为为垂直荷载垂直荷载)1导线、避雷线的自重荷载无冰时覆冰时式中n 每相导线子导线的根数；杆塔的垂直档距，m；1 导线、地线无冰垂直比载，N/m.mm2；2 导线、地线覆冰垂直比载，N/m.mm2；A 导线、地线截面面积mm2。第6页/共58页2绝缘子串、金具的垂直荷载无冰时为绝缘子串、金具自重，可查绝缘子及各组合绝缘子串的金具重量表。覆冰时式中K覆冰系数，设设计计冰冰厚厚5mm5mm时时，K K1.075 1.075 设计冰厚设计冰厚10mm10mm时，时，K K1.1501.150 设计冰厚设计冰厚15mm15mm时，时，K K1.2251.2253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。第7页/共58页例例1 1 已知正常情况下某导线自重比载已知正常情况下某导线自重比载 1D1D35.81035.810-3-3 N/m.mm N/m.mm2 2,导线冰比载导线冰比载 2D2D=17.510=17.510-3-3N/m.mmN/m.mm2 2，导线覆冰厚度，导线覆冰厚度b b5mm,5mm,导线垂直档距导线垂直档距L LV V368m368m，导，导线水平档距为线水平档距为L LP P350m350m，导线采用，导线采用LGJLGJ150/35150/35，截，截面面积为面面积为A AD D181.62mm181.62mm2 2 ，绝缘子串和金具的总重，绝缘子串和金具的总重量为量为520N520N（7 7片片x x4.54.5），求导线作用在杆塔上的垂），求导线作用在杆塔上的垂直荷载标准值和设计值。直荷载标准值和设计值。解：垂直荷载标准值解：垂直荷载标准值GGD D：第8页/共58页垂直荷载设计值GD：永久荷载分项系数G=1.2可变荷载分项系数Q=1.4 =(1.210.0358181.62368)+(1.410.0175181.62368)+(1.2520)+1.45200.075 =5188N第9页/共58页直线型杆塔：直线型杆塔：（1）正常运行情况 导导线线、避避雷雷线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 在纵向产生断线张力。二、导线、避雷线张力引起的荷载计算 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）。第10页/共58页1角度荷载：（横向水平荷载如图2）PJT1sin1T2sin2 式中、杆塔前后导、地线张力；、导、地线与杆塔横担垂线间的夹角（）。当122时，（为线路转角）则PJ=(T1+T2)sin/2 当0时PJ0为直线型杆塔第11页/共58页2不平衡张力：产生纵向荷载（如图3）T=T1COS1-T2COS2 当122时则：T=（T1-T2）cos2 当T1=T2时，T=0；当=0时，为直线型杆塔。图3a图3b第12页/共58页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。TDTDmax.X%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）；第13页/共58页 KC导、地线的设计安全系数，导线取K 2.5，地线取K2.7；X%最大使用张力百分比值，按规程 规定选用；参照表2-12-3。（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%。（3）地线的断线张力取最大使用张力的80%。特别说明：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。第14页/共58页例例2 2 已知某干字型转角杆塔的转角为已知某干字型转角杆塔的转角为 90900 0 ，正常运行，正常运行情情况杆塔前后导线张力为况杆塔前后导线张力为T T1 12500N2500N，T T2 22000N,2000N,并且并且 1 1=2 2 ，试求作用在杆塔，试求作用在杆塔下横担下横担上纵向水平荷载和横向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。水平荷载的荷载标准值，要求画出荷载示意图。解：根据题意有1=2,作用在下横担上的角度力（横向水平荷载标准值）为:PJ（T1T2）sin/2 （25002000）sin900/2 3181.5N 不平衡张力(纵向水平荷载标准值）为：T（T1T2）cos900/2 =(2500-2000)cos 900/2353.5N注：以上计算均为一相导线。问题：如果求荷载设计值，荷载分项系数是多少？第15页/共58页例例3 3 已知某已知某220kV220kV线路耐张自立铁塔，地线采用：线路耐张自立铁塔，地线采用：17176.66.613701370A AYB/T5004-2001YB/T5004-2001型，试求该地型，试求该地线线断线张力。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%。地线最大使用张力：地线断线张力：TDTDmax.X%12.4180%9.93kN问题：该张力是标准值还是设计值？第16页/共58页三、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 风向垂直于导线的风荷载计算 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:无冰时 P=4ALPcos/2 N覆冰时 P=5ALPcos/2 N式中4、5分别为无冰、覆冰风压比载N/m.mm2A导、地线截面面积，mm2 LP水平档距，m；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。图4第17页/共58页（2）风向不垂直于导线的风荷载计算:Px=Psin2N 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；实际风荷载的风向与导、地线的夹角。图5第18页/共58页2绝缘子串风荷载的计算绝缘子串风荷载的计算Pj=n1(n2+1)AJZ W0 B kN式中式中n1一相导线所用的绝缘子串一相导线所用的绝缘子串数；数；n2每每串串绝绝缘缘子子的的片片数数,加加“”表示金具受表示金具受 风风 面面相相当当于于片片绝缘子；绝缘子；Z风压随高度变化系数；A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，其本风压标准值，kN/m2。W0=V2/1600，V基准高度为基准高度为10m的的风速。风速。第19页/共58页例4绝缘子串采用7片x4.5，串数n1=1,每串的片数n2=7,单裙一片绝缘子挡风面积AJ J=0.03m2,绝缘串高度约15m，正常情况的风速为25m/s,计算作用在绝缘子串上的风压。解：绝缘串高度约15m，查表24得风压高度变化系数Z=1.0PJD=n1(n2+1)Z AJW0 =1(7+1)1.00.03252/1.6=94N第20页/共58页例例5 5同例同例1 1，已知某输电线路直线杆塔水平档距，已知某输电线路直线杆塔水平档距为为350m350m，垂直档距为，垂直档距为368m368m，正常情况下最大风、无冰，正常情况下最大风、无冰，导线的垂直比载导线的垂直比载r r1D1D=35.8010=35.8010-3-3,绝缘子串风载绝缘子串风载P PJDJD=94N,=94N,导线截面积导线截面积A AD D=181.62mm=181.62mm2 2,导线风比载导线风比载r r4D(25)4D(25)=35.19=35.191010-3-3 ,试求作用在杆塔导线上的水平荷载标准值。试求作用在杆塔导线上的水平荷载标准值。问题：设计荷载是多少？解：水平荷载标准：P=r4D(25)ADLp+PJD =35.1910-3 181.62350+94 2330.9N第21页/共58页3.杆塔塔身风荷载的计算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=ZSZAfW0 B式中（1）Z风压高度变化系数(查表2-5)，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）S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。第22页/共58页 钢筋混凝土杆0.7 圆断面杆件：当W0d20.002 时 1.2；当W0d20.015 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 (0.71.2)(1+)构件体形系数S的确定：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+)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S按表2-7选用。第23页/共58页（3）Z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(D1D2)/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；第24页/共58页 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 铁塔构架的填充系数，铁塔构架的填充系数，一般窄基塔身一般窄基塔身和塔头取和塔头取0.20.3，宽基塔塔身可取，宽基塔塔身可取 0.150.2,考虑节点板挡风面积的影考虑节点板挡风面积的影响响,应再乘以应再乘以风压增大系数风压增大系数,窄基塔取窄基塔取1.2,宽基塔取宽基塔取1.1。第25页/共58页 例例6 6已知拉线等径电杆高度已知拉线等径电杆高度21m21m，埋深，埋深2m 2m，电杆外径电杆外径D=500mm,D=500mm,内径内径d=400mm,d=400mm,电压等级电压等级110kV110kV，级气象区，试计算作用在杆身上的风荷载标准值。级气象区，试计算作用在杆身上的风荷载标准值。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Z=1.10 杆塔风荷载调整系数Z=1.0 环形截面钢筋混凝土电杆 构件体形系数取S=0.7 P=ZSZAfW0=1.100.71.00.5252/1.6 =236.7N/m 答：作用在杆身上的风荷载标准值为236.7N/m第26页/共58页例7已知某110kV上字型窄基铁塔塔顶宽D10.4m,下横担处宽D50.839m，根开D91.75m,塔头高h1=6m，塔身高h2=13.5m,计算塔身风荷载，线路经过乡村,运行情况时风速30m/s解：一、塔头风荷载1、风压随高度变化系数Z110kV,高度19.5m粗糙程度为B类，查表25得Z1.102、风荷载调整系数Z查表28得Z1.03、构件体形系数s第27页/共58页由型钢杆件组成的塔架s1.3（1+）填充系数Af/A,塔头取0.3*1.2=0.36塔头b/h=(0.4+0.839)/2)/6=0.103查表26得0.58s1.3（1+）1.3*（1+0.58）2.0544、投影面积Af（塔身面积）=0.36*6*(0.4+0.839)/2)=1.34m25、塔头风压qq=ZSzW0Af/h=(1.1*2.054*1.0*(30*30/1600)*1.34)/6=0.284kN/m第28页/共58页二、塔身风荷载1、风压随高度变化系数Z110kV,高度13.5m粗糙程度为B类，查表25得Z0.9642、风荷载调整系数Z查表28得Z1.03、构件体形系数s由型钢杆件组成的塔架s1.3（1+）第29页/共58页填充系数Af/A,塔头取0.3*1.2=0.36塔身b/h=(0.839+1.75)/2)/6=0.215查表26得0.58s1.3（1+）1.3*（1+0.58）2.0544、投影面积Af（塔身面积）=0.36*13.5*(0.839+1.75)/2)=6.291m25、塔身风压qq=ZSzW0Af/h=(0.964*2.054*1.0*(30*30/1600)*6.291)/13.5=0.519kN/mb/h=1.75/19.51/12 为窄基塔第30页/共58页 四、杆塔安装荷载四、杆塔安装荷载直直 线线 型型 杆杆 塔；吊线作业和锚塔；吊线作业和锚线线耐张转角杆塔耐张转角杆塔:牵引作业和挂线牵引作业和挂线作业作业安装荷载组合：无冰有相应的安装荷载组合：无冰有相应的风风1直线型杆塔安装荷载计算直线型杆塔安装荷载计算(1)吊线荷载吊线荷载将导线从地面提升到杆塔上或从将导线从地面提升到杆塔上或从杆塔上将导线杆塔上将导线放下来所引起的荷载叫吊线荷载。放下来所引起的荷载叫吊线荷载。有两种方式：a.双倍吊线b.转向滑车吊线如图5所示。第31页/共58页图6第32页/共58页 采用双倍吊线（如图采用双倍吊线（如图采用双倍吊线（如图采用双倍吊线（如图6a6a）作用在滑轮上的力：）作用在滑轮上的力：）作用在滑轮上的力：）作用在滑轮上的力：垂垂垂垂直直直直荷荷荷荷载：载：载：载：GG2KG2KGN N 横向水平荷载横向水平荷载横向水平荷载横向水平荷载 :N N式中式中式中式中K K动力系数，考虑滑动阻力和牵引倾斜等动力系数，考虑滑动阻力和牵引倾斜等动力系数，考虑滑动阻力和牵引倾斜等动力系数，考虑滑动阻力和牵引倾斜等因素，取因素，取因素，取因素，取K K1.11.1；GG被吊导线、绝缘子串及金具的重力，被吊导线、绝缘子串及金具的重力，被吊导线、绝缘子串及金具的重力，被吊导线、绝缘子串及金具的重力，N N；考虑相应部位横担上施工人员和工具所引考虑相应部位横担上施工人员和工具所引考虑相应部位横担上施工人员和工具所引考虑相应部位横担上施工人员和工具所引起的附起的附起的附起的附加荷载，加荷载，加荷载，加荷载，N N。按表。按表。按表。按表2 29 9取值；取值；取值；取值；导线风荷载，导线风荷载，导线风荷载，导线风荷载，N N。采用转向滑车吊线（图采用转向滑车吊线（图采用转向滑车吊线（图采用转向滑车吊线（图6b6b）作用在滑轮上的力：）作用在滑轮上的力：）作用在滑轮上的力：）作用在滑轮上的力：垂垂垂垂直直直直荷荷荷荷载载载载 :GGKG+KG+N N 横向水平荷载横向水平荷载横向水平荷载横向水平荷载:Px=KG+P N Px=KG+P N 第33页/共58页（2 2）锚线荷载）锚线荷载）锚线荷载）锚线荷载 在直线型杆塔上放线、紧线在直线型杆塔上放线、紧线在直线型杆塔上放线、紧线在直线型杆塔上放线、紧线,当一边导线已按要求架好，由于当一边导线已按要求架好，由于当一边导线已按要求架好，由于当一边导线已按要求架好，由于直线型杆承受纵向水平荷载能力较小，相邻档导线用临时拉线直线型杆承受纵向水平荷载能力较小，相邻档导线用临时拉线直线型杆承受纵向水平荷载能力较小，相邻档导线用临时拉线直线型杆承受纵向水平荷载能力较小，相邻档导线用临时拉线锚在地上的过程叫锚线，如图锚在地上的过程叫锚线，如图锚在地上的过程叫锚线，如图锚在地上的过程叫锚线，如图2 26 6所示：所示：所示：所示：作用在横担上的力：作用在横担上的力：作用在横担上的力：作用在横担上的力：垂直荷载：垂直荷载：垂直荷载：垂直荷载：GGnG+nG+KTsin+KTsin N N 横向水平荷载：横向水平荷载：横向水平荷载：横向水平荷载：P PnP nP N N 纵向不平衡张力：纵向不平衡张力：纵向不平衡张力：纵向不平衡张力：T TKTKT（1-cos1-cos ）N N式中式中式中式中GG、P P分别为所锚导线或地线的垂直荷载和横向荷载分别为所锚导线或地线的垂直荷载和横向荷载分别为所锚导线或地线的垂直荷载和横向荷载分别为所锚导线或地线的垂直荷载和横向荷载 N N；T T安装时导线或地线的张力；安装时导线或地线的张力；安装时导线或地线的张力；安装时导线或地线的张力；临时锚线与地面的夹角；临时锚线与地面的夹角；临时锚线与地面的夹角；临时锚线与地面的夹角；n n垂直荷载或横向荷载的分垂直荷载或横向荷载的分垂直荷载或横向荷载的分垂直荷载或横向荷载的分配系数，当相邻档距和高差配系数，当相邻档距和高差配系数，当相邻档距和高差配系数，当相邻档距和高差相等时，一般取相等时，一般取相等时，一般取相等时，一般取n n0.5 0.5 图7第34页/共58页2耐张型杆塔安装荷载计算耐张型杆塔安装荷载计算在耐张、转角杆塔上架线施工作在耐张、转角杆塔上架线施工作业有两种方法：紧线和挂线业有两种方法：紧线和挂线图图8耐张、转角杆塔紧耐张、转角杆塔紧线示意图线示意图(a)(a)相邻档尚未挂线；（相邻档尚未挂线；（相邻档尚未挂线；（相邻档尚未挂线；（b b）相邻档已挂线）相邻档已挂线）相邻档已挂线）相邻档已挂线第35页/共58页（1）紧线荷载）紧线荷载架设导线和地线过程中，要通过架设导线和地线过程中，要通过设在杆塔上的滑车将导线、地线拉设在杆塔上的滑车将导线、地线拉紧到设计张力，此过程叫紧线（如紧到设计张力，此过程叫紧线（如图图8）。紧线时作用在杆塔上的荷载）。紧线时作用在杆塔上的荷载分相邻档未挂线和相邻档已挂线两分相邻档未挂线和相邻档已挂线两种情况。种情况。相邻档尚未挂线时作用在横担相邻档尚未挂线时作用在横担上的力上的力:垂直荷载垂直荷载 G=nG+T1sin+KTsin+GF F N 横向水平荷载横向水平荷载 P=nP N 纵向不平衡张力纵向不平衡张力 T=0相邻档已挂线作用在横担上相邻档已挂线作用在横担上的荷载：的荷载：垂直荷载垂直荷载 G=nG+KTsin+GF F N 横向水平荷载横向水平荷载 P=nP 纵向不平衡张力纵向不平衡张力 T=0第36页/共58页式中式中n导线垂直荷载或横向水平荷导线垂直荷载或横向水平荷载分配系数；载分配系数；G、P该根（或相）导线或地线该根（或相）导线或地线的垂直荷载的垂直荷载和横向水平荷载和横向水平荷载,N；K动力系数，取动力系数，取K1.2；临时拉线与地面的夹角；临时拉线与地面的夹角；牵引钢丝绳与地面的夹角；牵引钢丝绳与地面的夹角；T1 1临时拉线的初张力，临时拉线的初张力，一般一般T1500010000 N；T导线或地线安装张力导线或地线安装张力,N；第37页/共58页（2）挂线荷载）挂线荷载 当紧线达到导线弧垂的设计要求当紧线达到导线弧垂的设计要求后，把导线与后，把导线与绝缘子串连接起来挂到杆塔上的作业绝缘子串连接起来挂到杆塔上的作业过程叫挂线。过程叫挂线。这种操作也只考虑在耐张、转角杆塔这种操作也只考虑在耐张、转角杆塔上进行。如图上进行。如图9所示，导线挂到杆塔上后松开牵引所示，导线挂到杆塔上后松开牵引钢绳，使杆钢绳，使杆塔受到一个突加的张力荷载。在实际塔受到一个突加的张力荷载。在实际施工中，这种施工中，这种施工操作一般只能逐根施工操作一般只能逐根(相相)进行。由进行。由于荷载较大，于荷载较大，杆塔设计中可考虑设置临时拉线平衡杆塔设计中可考虑设置临时拉线平衡部分荷载。部分荷载。第38页/共58页图图图图8 8耐张、转角杆塔挂线荷载示意图耐张、转角杆塔挂线荷载示意图耐张、转角杆塔挂线荷载示意图耐张、转角杆塔挂线荷载示意图（a a）相邻档的导线未挂（）相邻档的导线未挂（）相邻档的导线未挂（）相邻档的导线未挂（b b）相邻档的导线已挂）相邻档的导线已挂）相邻档的导线已挂）相邻档的导线已挂第39页/共58页相邻档导线未架设时：相邻档导线未架设时：相邻档导线未架设时：相邻档导线未架设时：垂直荷载垂直荷载垂直荷载垂直荷载 G=nG+TG=nG+T0 0tgtg +G+GF F N N 横向水平荷载横向水平荷载横向水平荷载横向水平荷载 Px=nP+(KT-TPx=nP+(KT-T0 0)sin)sin 1 1 N N 纵向水平张力纵向水平张力纵向水平张力纵向水平张力T=(KT-TT=(KT-T0 0)cos)cos 1 1 N N式中式中式中式中 TT导线安装张力，导线安装张力，导线安装张力，导线安装张力，N N；T T0 0临时拉线平衡的导线张力，对临时拉线平衡的导线张力，对临时拉线平衡的导线张力，对临时拉线平衡的导线张力，对220k220k和和和和500kV500kV线路一般取线路一般取线路一般取线路一般取T T0 0=10000=1000020000N20000N；1 1转角杆塔导线方向与横担垂线方向间转角杆塔导线方向与横担垂线方向间转角杆塔导线方向与横担垂线方向间转角杆塔导线方向与横担垂线方向间的夹角，当横担方向垂直于线路夹角内角的夹角，当横担方向垂直于线路夹角内角的夹角，当横担方向垂直于线路夹角内角的夹角，当横担方向垂直于线路夹角内角平分线上时平分线上时平分线上时平分线上时 1 1 /2(/2(为线路转角为线路转角为线路转角为线路转角)临时拉线与地面间的夹角，临时拉线与地面间的夹角，临时拉线与地面间的夹角，临时拉线与地面间的夹角，；n n导线垂直荷载或横向水平荷载分配系数；导线垂直荷载或横向水平荷载分配系数；导线垂直荷载或横向水平荷载分配系数；导线垂直荷载或横向水平荷载分配系数；K K动力系数，取动力系数，取动力系数，取动力系数，取1.21.2。第40页/共58页相邻档导线已架设时：垂直荷载G=nG+GF F N 横向水平荷载Px=nP+KTsin1 1 N 纵向水平张力T=KTcos1 1 N 第41页/共58页例例例例8 8试计算试计算试计算试计算110KV110KV线路无拉线直线电杆上的安装线路无拉线直线电杆上的安装线路无拉线直线电杆上的安装线路无拉线直线电杆上的安装荷载。电杆总高度荷载。电杆总高度荷载。电杆总高度荷载。电杆总高度21m21m，埋深，埋深，埋深，埋深3m3m，下横担长度，下横担长度，下横担长度，下横担长度2.6m2.6m。导线为。导线为。导线为。导线为LGJLGJ150/35150/35型，地线为型，地线为型，地线为型，地线为17177.87.814701470A A。水平档距为。水平档距为。水平档距为。水平档距为245m245m，垂直档距为，垂直档距为，垂直档距为，垂直档距为368m368m，绝缘，绝缘，绝缘，绝缘子串和金具的总重量为子串和金具的总重量为子串和金具的总重量为子串和金具的总重量为530N530N（7 7片片片片x x4.54.5），地线金具重），地线金具重），地线金具重），地线金具重量为量为量为量为90N90N，安装，安装，安装，安装荷载组合情况为有相应风荷载组合情况为有相应风荷载组合情况为有相应风荷载组合情况为有相应风10m/s10m/s10m/s10m/s、无冰。、无冰。、无冰。、无冰。导、地线的风压比载为导、地线的风压比载为导、地线的风压比载为导、地线的风压比载为 4D(104D(10）=6.6210=6.6210-3-3，4B(104B(10）=15.7410=15.7410-3-3，地线自重比载地线自重比载地线自重比载地线自重比载 1B1B85.651085.6510-3-3导线自重比载导线自重比载导线自重比载导线自重比载 1D1D35.81035.810-3-3 导线截面积导线截面积导线截面积导线截面积A AD D181.62 181.62 ，地线截面积地线截面积地线截面积地线截面积 A AB B37.15 mm37.15 mm2 2 第42页/共58页解解:吊上导线时荷载吊上导线时荷载:1 1、挂好的导、地线的荷载、挂好的导、地线的荷载地线重量：地线重量：GGB B=1B1BA AB BL LV V+G+GJBJB=85.6510=85.6510-3-337.15368+90=1260 N37.15368+90=1260 N地线风压：地线风压：P PB B 4B4B（1010）A AB BL LP P=15.7410=15.7410-3-337.15245=142N37.15245=142N导线重量：导线重量：GGD D=1D1DA AD DLV+GLV+GJDJD=35.810=35.810-3-3181.62368+520=2913N181.62368+520=2913N绝缘子风载：绝缘子风载：上导线绝缘子约在18m,查表得Z Z 1.06PJDJD=n1 1(n2 2+1)Z Z AJ JW0 0 =1(7+1)1.060.03102/1.6=16N 第43页/共58页导线风压：PD D4D4D（1010）AD DLP P+PJDJD6.6210-3181.62245+16=311N2、正在挂的导线荷载（1）吊上导线时，导线越过下横担须向外拉开（如图所示）其拉力T2 2与水平线的夹角为,并假定上下横担间导线水平拉出1.3m。问题是：导线以角度拉出远离下横担1.3m时，作用在横担上的力是多少（如图9）？第44页/共58页图9第45页/共58页T1 T22003.51.3GT1如图，x=0得：T2cos T1sin sin1.3/3.74 得T12.7T2（1）第46页/共58页 T T1 1coscosGGD D+T+T2 2sinsin 得得（2 2）联立解（联立解（1 1）、（）、（2 2）式得：）式得：T T2 21333N1333NT T1 12.7T2.7T2 22.713332.713333599N3599N由由T T1 1引起垂直荷载引起垂直荷载GGT1T1：GGT1T13599 3599 coscos 3599 3599 N N第47页/共58页1.11.1（2913291333683368）15001500100010009409N9409N总的横向水平荷载总的横向水平荷载PPKPKPT1T1+P+PD D=1.1 1251+311=1687N=1.1 1251+311=1687N荷载如图荷载如图1010（2 2）吊下导线）吊下导线吊下导线时横担处的总重量为吊下导线时横担处的总重量为GGKGKGD D+G+GF F+1000+10001.1 2913+1500+10001.1 2913+1500+10005704N5704N荷载如图荷载如图由T1引起的横向水平荷载PT1：第48页/共58页吊上导线吊下导线图10第49页/共58页第三节杆塔设计原则 杆塔设计除了要保证合理的结构外，还要保证结构的强度、刚度等，其计算内容有：结构承载能力极限状态计算该计算是用来核算结构或构件在各种不同荷载作用下会不会发生破坏。它包括强度、稳定与承载重复荷载时的疲劳计算。显然此项计算是非常重要的。结构正常使用极限状态计算该计算是用来核算结构或构件是否满足正常使用情况下的各项规定的限值。比如变形、裂缝等。第50页/共58页一、杆塔结构和构件设计表达式1.结构和构件承载能力极限状态表达式 0SR 式中各符号的意义2.结构和构件正常使用极限状态表达式CGGK+CQiQiK 式中 结构或构件的裂缝宽度或变形的规定限 值，其它符号与上式相同。第51页/共58页二、荷载组合的基本原则1.一般规定 2.正常运行情况的荷载组合 （1）最大风、无冰、未断线(包括最小垂直荷载与最大水平荷载的组合)。（2）最大覆冰、相应风速及气温、未断线。（3）最低气温、无风、无冰、未断线(适合于终端杆塔和转角杆塔)。第52页/共58页直线型杆塔（1）导线 单回路与双回路杆塔断导线：无风、无冰、断一相导线或一相分裂导线出现不平衡张力、地线未断。多回路（三个回路以上）杆塔断导线：无风、无冰、断任意二相导线或任意二相分裂导线出现不平衡张力、地线未断。(2)地线各种回路杆塔地线出现不平衡张力。无风、无冰、导线未断、有一根地线出现不平衡张力。3.断线情况的荷载组第53页/共58页耐张型及转角杆塔（1）导线 无风、无冰、同一档内断任意两相导线(终端杆塔应考虑作用有一相或两相断线张力的不利情况)、地线未断。（2）地线无风、无冰、导线未断、断一根地线。（3）直流线路杆塔无风、无冰、同一档内断任意一极导线(终端杆塔应考虑作用有一极或两极断线张力的不利情况)、地线未断。注意：重冰区各类杆塔断线还应考虑导线与地线不均匀脱冰情况的各种不利荷载组合（见规程说明）。第54页/共58页4.安装情况的荷载组合各类杆塔的安装情况，应考虑10ms风速、无冰。三、杆塔荷载图通过荷载组合并经线路力学计算，可得到各种荷载组合情况下的导线、地线风压、重量、张力等荷载。并按杆塔强度计算的要求，杆塔承受的荷载分解为：垂直荷载G、横向水平荷载P和纵向水平荷载T三种，作出各种不同荷载组合情况下的荷载图，如图11图11正常情况荷载图第55页/共58页3.何谓不平衡张力？什么情况下不平衡张力为零？4.何谓角度荷载？5.杆塔塔身风荷载计算公式中的各种系数的物理意义是什么？6.荷载标准值与荷载设计值之间的关系是什么？习题1.荷载如何分类？2.何谓杆塔横向水平荷载、纵向水平荷载？思考题P25 1、2、4第56页/共58页第57页/共58页