輸電桿塔設計課程設計

1、<p>　　《輸電桿塔設計》課程設計</p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　題目：35KV普通砼電桿及基礎設計</p><p><b>　　班 級： </b></p><p><b>　　學生姓名：</b></p>&

2、lt;p><b>　　學 號： </b></p><p><b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　2012年12月</b></p><p><b>　　設計參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　目

3、 錄</b></p><p>　　一、整理設計用相關數(shù)據(jù)……………………………….…………………….1</p><p>　?。?）氣象條件表……………………………………………………….………1</p><p>　?。?）桿塔荷載組合情況表………………………………………………..…..1</p><p>　?。?）導線LGJ-15

4、0/20相關參數(shù)表……………………………………..…….1</p><p>　?。?）地線GJ-35相關參數(shù)表……………………………………………..……1</p><p>　?。?）絕緣子數(shù)據(jù)表…………………………………………………………….2</p><p>　?。?）線路金具的選配表……………………………………………………….2</p><p

5、>　?。?）電桿結構及材料………………………………………………………….3</p><p>　　（8）地質條件………………………………………………………………….3</p><p>　　二、導地線相關參數(shù)計算………………………………………………..……4</p><p>　　（1）導線比載的計算……………………………………………………..…..4</p&

6、gt;<p>　　（2）地線比載的計算………………………………………………..………..5</p><p>　?。?）導線最大弧垂的計算…………………………………………………….7</p><p>　　三、電桿外形尺寸的確定………………………………………………..……9</p><p>　?。?）電桿的總高度…………………………………………………………

7、…9</p><p>　?。?）橫擔的長度………………………………………………………………11</p><p>　　四、荷載計算…………………………………………………………………12</p><p>　　五、電桿桿柱的強度驗算及配筋計算…………………………………..…..15</p><p>　?。?）正常情況的彎矩計算……………………………

8、……………………..15</p><p>　?。?）斷線情況時的彎矩計算…………………………………………..……16</p><p>　　（3）安裝導線時的強度驗算………………………………………..………17</p><p>　?。?）桿柱彎扭驗算……………………………………………………..……18</p><p>　　（5）正常情況的裂縫寬

9、度驗算………………………………………..……18</p><p>　?。?）電桿組立時的強度驗算…………………………………………..……19</p><p>　　六、電桿基礎強度校驗……………….………………………………..……..21</p><p>　　七、拉線及附件設計………………………………………………………….22</p><p>

10、　　八、參考文獻………………………………………………………………….22</p><p><b>　　九、附圖</b></p><p>　　110KV普通自立式硂電桿設計</p><p>　　一、整理設計用相關數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　（1）氣象條件表</b></p><

11、;p>　　根據(jù)《架空輸電線路設計》（孟遂民）整理IV區(qū)氣象條件：</p><p>　　（2）桿塔荷載組合情況表</p><p>　　見后面第四步“荷載計算”最后面。</p><p>　　（3）導線LGJ-150/25相關參數(shù)表</p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設計》（孟遂民）整理導線LGJ-150/25的相關參數(shù)：</p&g

12、t;<p>　?。?）地線GJ-35相關參數(shù)表</p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設計》（孟遂民）整理地線GJ-35的相關參數(shù)：</p><p><b>　?。?）絕緣子數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　根據(jù)任務書整理相關數(shù)據(jù)：</p><p>　?。?）線路金具的選配表</p><

13、;p>　　根據(jù)電力金具手冊（第二版）查得導線相關數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　如圖所示;</b></p><p><b>　　地線相關數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　如圖所示：</b></p><p>　?。?）電桿結構及材料</p>&l

14、t;p>　　電桿結構為上字型，材料為鋼筋混凝土。</p><p><b>　　（8）地質條件</b></p><p><b>　　見任務書。</b></p><p>　　二、導地線相關參數(shù)計算</p><p>　?。?）導線比載的計算</p><p>　　根據(jù)《架空輸電

15、線路設計》（孟遂民）計算比載：</p><p>　　1.導線的自重比載：</p><p><b>　　2.冰重比載：</b></p><p><b>　　3.垂直總比載：</b></p><p><b>　　4.無冰風壓比載：</b></p><p>　

16、　假設風向垂直于線路方向，可以得出下式：</p><p>　　1）外過電壓，安裝有風：v=10m/s,=1.0,=1.1</p><p>　　2）內過電壓：v=15m/s,=0.75,=1.1</p><p>　　3）最大風速：v=25m/s,設計強度時，=0.85,=1.1</p><p>　　4）最大風速：v=25m/s,計算風偏時，=0

17、.61,=1.1</p><p>　　5.覆冰風壓比載計算：</p><p>　　v=10m/s,計算強度和風偏時，=1.0,=1.2</p><p><b>　　6.無冰綜合比載</b></p><p>　　1）外過電壓，安裝有風：</p><p><b>　　2）內過電壓： <

18、/b></p><p>　　3）最大風速,設計強度時：</p><p>　　4）最大風速,計算風偏時：</p><p><b>　　7.覆冰綜合比載：</b></p><p>　　將計算的結果匯成下表（單位：）</p><p>　　（2）地線比載的計算</p><p>

19、;　　1.地線的自重比載：</p><p><b>　　2.冰重比載：</b></p><p><b>　　3.垂直總比載：</b></p><p><b>　　4.無冰風壓比載：</b></p><p>　　假設風向垂直于線路方向，可以得出下式：</p><

20、;p>　　1）外過電壓，安裝有風：v=10m/s,=1.0,=1.2</p><p>　　2）內過電壓：v=15m/s,=0.75,=1.2</p><p>　　3）最大風速：v=25m/s,設計強度時，=0.85,=1.2</p><p>　　4）最大風速：v=25m/s,計算風偏時，=0.61,=1.2</p><p>　　5.覆冰

21、風壓比載計算：</p><p>　　v=10m/s,計算強度和風偏時，=1.0,=1.2</p><p><b>　　6.無冰綜合比載</b></p><p>　　1）外過電壓，安裝有風：</p><p><b>　　2）內過電壓：</b></p><p>　　3）最大風速,

22、設計強度時：</p><p>　　4）最大風速,計算風偏時：</p><p><b>　　7.覆冰綜合比載：</b></p><p>　　將計算的結果匯成下表（單位：）</p><p>　?。?）導線最大弧垂的計算</p><p>　　1.計算比值，將計算的結果列入下表：</p>&

23、lt;p><b>　　2.計算臨界檔距：</b></p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設計》（孟遂民）列表求解臨界檔距：</p><p>　　由此得出無論檔距多大，年均氣溫為控制氣象條件。</p><p><b>　　3.計算最大弧垂：</b></p><p>　　1）判斷最大弧垂發(fā)生的氣象

24、條件：</p><p>　　以年均氣溫問第一氣象條件，覆冰無風為第二氣象條件，根據(jù)《架空輸電線路設計》（孟遂民）求解狀態(tài)方程。</p><p><b>　　第一狀態(tài)：，，，；</b></p><p><b>　　第二狀態(tài)：，。</b></p><p>　　其他條件：無高差，檔距l(xiāng)=255m。根據(jù)以上

25、條件和公式求解得；</p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設計》（孟遂民）求解臨界溫度：</p><p><b>　　解得</b></p><p>　　所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫下。</p><p><b>　　2）計算最大弧垂：</b></p><p>　　根據(jù)《架空輸電線

26、路設計》（孟遂民）求解最高氣溫下的導線應力；</p><p><b>　　第一狀態(tài)：，，；</b></p><p><b>　　第二狀態(tài)：，。</b></p><p>　　其他條件：無高差，檔距l(xiāng)=255m。根據(jù)以上條件和公式求解得；代入《架空輸電線路設計》（孟遂民）P67 公式4-39中得出最大弧垂；</p>

27、<p>　　三、電桿外形尺寸的確定</p><p><b>　　（1）電桿的總高度</b></p><p>　　1．桿塔呼稱高度的確定：</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）有。</p><p>　　為絕緣子串長度，前面以列表為1267mm。</p><p>　　

28、為導線的最大弧垂，前面已計算為4.75m。</p><p>　　為導線到地面及被跨越物的安全距離，查閱《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和），取6m。</p><p>　　為施工裕度，取0.7m。</p><p><b>　　則桿塔呼稱高度為：</b></p><p>　　再根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和），取呼稱高度為1

29、3m</p><p>　　2．導線間垂直距離的確定：</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）可以求出導線間垂直距離。</p><p>　　導線水平排列線間距離：</p><p>　　導線垂直排列線間距離：</p><p>　　再查閱《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和），取3.5m</p>&

30、lt;p>　　3．地線支架高度的確定：</p><p>　　要確定地線支架高度，必須先確定橫擔的長度。</p><p><b>　　1）空氣間隙校驗：</b></p><p>　　查閱《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）得</p><p><b>　?、倩撅L壓：</b></p>&

31、lt;p>　?、诮^緣子串所受風壓：</p><p>　　絕緣子串風荷載計算式：</p><p><b>　　③導線風荷載計算：</b></p><p>　?、軐Ь€自重比載計算：</p><p>　　⑤絕緣子串風偏角，即計算：</p><p>　　根據(jù)值，制作好間隙圓校驗圖，三種氣象條件下間隙

32、校驗合格。</p><p><b>　　2）帶電作業(yè)校驗：</b></p><p>　　帶電作業(yè)氣象條件剛好和外過電壓氣象條件相同，絕緣字串風偏角，人體活動范圍0.5m,帶電作業(yè)安全距離。校驗結果：地電位作業(yè)風偏人員對導線作業(yè)時，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。</p><p>　　3）地

33、線支架高度的確定：</p><p>　　由下一步“橫擔的長度”求得橫擔長為2m，根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）求得地線與導線間的垂直投影距離：。</p><p>　　所以地線支架高度為：</p><p><b>　　綜上取2.8m。</b></p><p>　　4）驗算地線保護角：</p><p

34、>　　根據(jù)《高電壓技術》（趙智大）得：</p><p>　　所以地線高度是安全的。</p><p>　　綜上得電桿總高度為3+13+3.5+2.8=22.3m，主桿分段處取距離地面7米處。</p><p><b>　?。?）橫擔的長度</b></p><p>　　上字型桿塔的上橫擔長度確定根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》

35、（陳祥和）</p><p>　　1）正常運行電壓情況下：</p><p><b>　　2）操作過電壓：</b></p><p><b>　　3）雷電過電壓：</b></p><p><b>　　4）空氣間隙校驗：</b></p><p>　　綜上，上橫擔

36、長度取2m，下橫擔長度取2.4m。安全起見，橫擔采用轉動橫擔。</p><p><b>　　四、荷載計算</b></p><p>　　1．運行情況I：最大設計風速、無冰、未斷線。</p><p><b>　　1）地線重力為：</b></p><p><b>　　2）地線風壓為：</b

37、></p><p><b>　　3）導線重力為：</b></p><p>　　4）絕緣子串風荷載：</p><p><b>　　5）導線風壓：</b></p><p>　　2.運行情況II：覆冰、有相應風速、未斷線。</p><p><b>　　1）地線重力：

38、</b></p><p><b>　　2）地線風壓：</b></p><p><b>　　3）導線重力：</b></p><p>　　4）絕緣子串的風荷載：</p><p><b>　　5）導線風壓：</b></p><p>　　3.斷導線情

39、況I、II：斷一根導線、無冰、無風：</p><p><b>　　1）地線重力：</b></p><p>　　2）導線重力：未斷導線相：</p><p><b>　　斷導線相：</b></p><p><b>　　3）導線斷線張力：</b></p><p&g

40、t;<b>　　地線支持力：</b></p><p>　　4.斷地線情況：無冰、無風、導線未斷：</p><p><b>　　1）導線重力：</b></p><p><b>　　2）地線重力：</b></p><p><b>　　3）地線斷線張力：</b>

41、</p><p>　　5.安裝情況I：起吊上導線、有相應風速、無冰：</p><p><b>　　1）地線重力：</b></p><p><b>　　2）地線風壓：</b></p><p><b>　　3）導線重力：</b></p><p><b&

42、gt;　　4）導線風壓：</b></p><p>　　掛上導線時，存在拉力。根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）</p><p>　?。凰运鼈円鸬拇怪焙奢d和橫向荷載 為：，</p><p><b>　　則</b></p><p>　　6.安裝情況II：起吊下導線：</p><p>

43、　　地線、導線的重力和風壓同安裝情況I。</p><p>　　正在起吊下導線時下橫擔處的總重力為：</p><p>　　根據(jù)以上結果列桿塔荷載組合情況表（標準值）：</p><p><b>　　桿頭荷載圖如下：</b></p><p>　　五、電桿桿柱的配筋計算及強度驗算</p><p>　　（1

44、）正常情況的彎矩計算</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）計算正常情況下的彎矩：其中，可根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）求得。因為不是重冰區(qū)，所以運行情況II不是控制條件，只計算運行情況I的彎矩。計算彎矩應該用到荷載的設計值，所以</p><p>　　1）電桿最頂端彎矩：</p><p><b>　　2）上橫擔處彎矩：</b&

45、gt;</p><p><b>　　3）下橫擔處彎矩：</b></p><p>　　4）主桿分段處彎矩：</p><p><b>　　5）地面處彎矩：</b></p><p><b>　　6）嵌固點彎矩：</b></p><p>　?。?）斷線情況時的彎

46、矩計算</p><p>　　斷上導線產生比斷下導線更大的彎矩（斷上導線起控制作用），故只計算斷上導線時的彎矩。</p><p><b>　　1）斷上導線情況：</b></p><p><b>　　斷導線張力：</b></p><p><b>　　地線最大支持力： </b><

47、;/p><p><b>　　地線最小支持力： </b></p><p><b>　　地線的不平衡張力：</b></p><p>　　橫擔轉動后斷線張力：</p><p><b>　　上橫擔彎矩：</b></p><p>　　嵌固點的彎矩根據(jù)《輸電桿塔及基礎設

48、計》（陳祥和）</p><p>　　2）由地線不平衡張力在嵌固點引起的彎矩：</p><p>　　（3）安裝導線時的強度驗算</p><p>　　1）安裝上導線時各處的彎矩：</p><p>　　安裝情況I的桿身風壓：</p><p>　　2）安裝下導線時各處的彎矩：</p><p>　　安裝情

49、況II的桿身風壓：</p><p><b>　　（4）桿柱彎扭驗算</b></p><p>　　轉動橫擔起動力為2500N，長度為2.4m，故上導線斷線，橫擔轉動時主桿同時承受彎矩、剪力和扭矩的作用，剪力V=2500N，扭矩T=25002.4=6000N。電桿外徑D=400mm，內徑d=300mm，C40混凝土，，根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）得：</p&

50、gt;<p>　　由上式得全部拉應力可有混凝土承擔，螺旋鋼筋可僅按構造要求配置。</p><p>　　（6）正常情況的裂縫寬度驗算</p><p><b>　　1）已知參數(shù)：</b></p><p>　　初步配置光面I級縱向鋼筋。采用I級螺旋鋼筋，螺距S=100mm。</p><p>　　光面鋼筋v=1。根

51、據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）得出：</p><p><b>　　2）計算開裂彎矩：</b></p><p><b>　　3）計算裂縫寬度：</b></p><p><b>　　所以滿足要求。</b></p><p>　?。?）電桿組立時的強度驗算</p>&

52、lt;p>　　以上橫擔B處為起吊點起吊電桿。已知上橫擔處的集中荷載為上橫擔和絕緣子串的重量，估計為900N，作用在下橫擔C處的集中荷載為2000N；整根電桿自重為30600N。將錐形電桿的自重按等徑電桿均布荷載計算，即每米電桿自重為：</p><p><b>　　1）求支點反力：</b></p><p><b>　　，列式計算：</b>&l

53、t;/p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　解得：；所以得</b></p><p>　　2）主桿起吊是各截面的剪力：</p><p>　?、貽點截面處的剪力：</p><p>　　在OC段內剪力為零的截面E點距O點的距離為：</p><

54、;p><b>　?、贑點剪力為：</b></p><p><b>　?、跙截面點剪力為：</b></p><p><b>　　2</b></p><p>　　3）電桿起吊時O、E、C、B各截面的彎矩計算為：</p><p>　　4）求零彎矩點的位置：</p>

55、<p>　?、貽C段：設零彎矩點位置距D點的距離為，則</p><p>　　解得：，后者不符合題意。</p><p>　　②CB段：設零彎矩點位置距D點的距離為，則</p><p>　　解得：，前者不符合題意。</p><p>　　以上橫擔B點位起吊點的剪力彎矩圖：</p><p>　　六、電桿基礎強度校驗

56、</p><p>　　單桿直線電桿一般用傾覆類基礎。</p><p>　　1）抗傾覆穩(wěn)定驗算：</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎設計》（陳祥和）進行計算。</p><p>　　先確定，所有荷載彎矩設計值的總和應等于，因此：</p><p>　　基礎計算寬度的計算：</p><p><

57、;b>　　所以計算寬度為：</b></p><p><b>　　，查相應表得</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　而</b></p><p><b>　　所以不需要加卡盤。</b></p>

58、;<p><b>　　七、拉線及附件設計</b></p><p><b>　　無拉線與附件。</b></p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　[1].電力金具手冊（第二版）</p><p><b>　　[2].高電壓技術&l

59、t;/b></p><p><b>　　架空輸電線路設計</b></p><p>　　[3].輸電桿塔及基礎設計</p><p><b>　　九、附圖</b></p><p><b>　　附圖1結構總布置圖</b></p><p><b>