桿塔計(jì)算原則.doc

皖電東送淮南上海輸變電工程桿塔荷載及鐵塔計(jì)算原則中國電力工程顧問集團(tuán)公司二八年九月目 錄1設(shè)計(jì)依據(jù)11.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程規(guī)范11.2 設(shè)計(jì)氣象條件11.3 導(dǎo)地線參數(shù)21.4 絕緣子及金具等相關(guān)參數(shù)21.5 地線保護(hù)角32荷載取值原則42.1 重現(xiàn)期及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)42.2 荷載43桿塔荷載條件83.1 水平檔距83.2 垂直檔距83.3 代表檔距83.4 最大使用檔距93.5 Kv值94荷載工況94.1正常運(yùn)行94.2 斷線工況104.3 不均勻冰工況104.4 安裝工況104.5 終端桿塔114.6 驗(yàn)算情況114.7 抗串倒塔荷載114.8 OPGW開斷塔114.9 氣象區(qū)分界塔115其它121. 設(shè)計(jì)依據(jù)1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程規(guī)范適用于電力送電線路工程項(xiàng)目的法令、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定等的最新有效版本。主要標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定(DL/T 5219-2005)；（2）送電線路鐵塔制圖和構(gòu)造規(guī)定(DLGJ136-1997)；（3）參照?qǐng)?zhí)行110-750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范(報(bào)批稿)、架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定(DL/T5154-2002)、重覆冰架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(報(bào)批稿)及其他有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、技術(shù)規(guī)定和參考資料；（4）1000kV交流架空輸電線路設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定（Q / GDW 178-2008）；（5）本工程相關(guān)專題研究報(bào)告；（6）中國電力工程顧問集團(tuán)公司出臺(tái)的特高壓相關(guān)規(guī)定。1.2 設(shè)計(jì)氣象條件設(shè)計(jì)氣象條件表風(fēng)速（m/s）冰厚（mm）溫度（）年平均氣溫0015最高溫度0040設(shè)計(jì)復(fù)冰1010、155最大風(fēng)速3005注：1、風(fēng)速基準(zhǔn)高度離地面10m。2、地線比導(dǎo)線增加5mm覆冰設(shè)計(jì),不平衡張力系數(shù)取值按導(dǎo)線所在冰區(qū)執(zhí)行。3、本工程驗(yàn)算覆冰按增加10mm考慮。1.3 導(dǎo)地線參數(shù)導(dǎo)線型號(hào)項(xiàng) 目LGJ-630/45LBGJ-240-20ACOPGW-240結(jié)構(gòu)股數(shù)直徑mm鋼72.8019/4.00鋁454.20截面mm2鋁623.4559.69鋼179.07總666.55238.76236.6直徑 mm33.602020.3彈性模量 N/mm210363.0147.2162.0熱膨脹系數(shù) 1/10-620.91313.0計(jì)算重量 kg/km20601595.51614計(jì)算拉斷力 kN148.70260.01288.6安全系數(shù)2.504.0/3.8地線支架垂直和水平荷載按照LBGJ-240-20AC增大5%開。1.4 絕緣子及金具等相關(guān)參數(shù)（1）絕緣子長度本次鐵塔規(guī)劃，盤式或合成絕緣子凈長按照10.53m執(zhí)行，絕緣子串長度參考華東院提供絕緣子串組裝圖相應(yīng)串型確定。（2）絕緣子重量鐵塔間隙圓絕緣子重量按照合成絕緣子計(jì)，鐵塔負(fù)荷計(jì)算按盤式絕緣子計(jì)，具體長度和總量參考金具圖紙。（3）絕緣子風(fēng)荷載絕緣子受風(fēng)面積0.04m2/片，合成串按照串長/146mm標(biāo)準(zhǔn)絕緣子折片。覆冰情況下（含不均勻冰）須考慮風(fēng)荷載增大系數(shù)。具體取值按下表確定：覆冰厚度（mm）覆冰風(fēng)荷載增大系數(shù)導(dǎo)地線、絕緣子桿塔101.2151.3201.5荷載計(jì)算時(shí)間隔棒個(gè)數(shù)按照垂直檔距每50m一個(gè)，單重20kg。導(dǎo)地線防振錘個(gè)數(shù)根據(jù)檔距，按照下表安裝，導(dǎo)線防振錘單重8kg,地線防振錘單重5kg。防振錘安裝個(gè)數(shù)表1234導(dǎo)線500L750750L1000L1000地線L300300L650600L900L900（4）耐張塔設(shè)計(jì)條件1）鼓型耐張塔跳線掛點(diǎn)距按8m設(shè)計(jì)。2）耐張塔外角側(cè)均按照有跳線串設(shè)計(jì)，內(nèi)側(cè)是否需要安裝跳線串請(qǐng)各院間隙校核決定。3）耐張塔跳線負(fù)荷按照金具圖參考執(zhí)行。4）各層橫擔(dān)耐張塔跳線偏角均按：5，10，15，35設(shè)計(jì)，適當(dāng)配重，按此角度配置硬跳線參數(shù)并校核電氣間隙。1.5 地線保護(hù)角（1）鐵塔地線采用負(fù)保護(hù)角，平地塔形地線對(duì)最外相導(dǎo)線保護(hù)角-4，山區(qū)塔形地線對(duì)最外相導(dǎo)線保護(hù)角取-6。（對(duì)分裂導(dǎo)線中心）（2）相鄰導(dǎo)線（含導(dǎo)地線）水平位移1m。（對(duì)分裂導(dǎo)線中心）（3）導(dǎo)地線垂直距離受地線電暈控制，目前暫按導(dǎo)地線垂直距離14m考慮。（4）外過無風(fēng)工況下，檔距中央導(dǎo)地線距離按S0.012L+1進(jìn)行配合。（5）導(dǎo)線線間距離和導(dǎo)地線層高按科研部門的研究結(jié)論為準(zhǔn)，根據(jù)科研部門意見，耐張塔應(yīng)考慮帶轉(zhuǎn)角后線間距離的要求。2. 荷載取值原則2.1 重現(xiàn)期及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)（1）本工程荷載重現(xiàn)期按100年一遇取值；（2）本工程一般線路段結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0按1.1取值（安裝工況按1.0取值）。2.2 荷載（1）基準(zhǔn)風(fēng)速起算高度為10m，地面粗糙度類別按B類考慮，風(fēng)壓高度變化系數(shù)z和風(fēng)荷載體型系數(shù)s按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB500092001)的規(guī)定取值；（2）基準(zhǔn)設(shè)計(jì)風(fēng)速取值不小于27m/s，全線分為27m/s、30m/s、32m/s三個(gè)風(fēng)區(qū)：1）電氣計(jì)算 下相導(dǎo)線平均高風(fēng)速分別取值為32.19m/s、35.770m/s和38.15m/s。 操作過電壓風(fēng)速取相應(yīng)最大風(fēng)速的0.5倍，分別取16m/s、18m/s和19m/s，不再進(jìn)行高度修正。 帶電作業(yè)取10m/s，不再進(jìn)行高度修正。 雷電風(fēng)速27m/s取10m/s，30m/s風(fēng)區(qū)、32m/s風(fēng)區(qū)取15m/s。 導(dǎo)線平均高度：對(duì)于呼高H的塔,下相導(dǎo)線平均高按下式計(jì)算：H平均高=H-（2/3*f）cos（）-L其中H塔高導(dǎo)線風(fēng)偏角度，取下相導(dǎo)線計(jì)算高度高大風(fēng)風(fēng)速計(jì)算 f導(dǎo)線弧垂 按f=H-L-d L=絕緣子串長（懸垂串取13m，耐張串取0m） d=導(dǎo)線對(duì)地安全距離及欲度（取25m）上、中相及地線平均高按該值增加層間距（導(dǎo)地線距離）取值。 風(fēng)壓增大系數(shù)對(duì)于呼高H的塔，計(jì)算各相導(dǎo)線平均高H平均高后，=（H平均高/導(dǎo)線計(jì)算高度）0.32對(duì)于如跨越塔等特殊塔形，可不按此執(zhí)行。2）荷載計(jì)算 風(fēng)壓增大系數(shù)：同電氣間隙規(guī)劃原則，對(duì)于如跨越塔等特殊塔形，可不按此執(zhí)行。 對(duì)于鐵塔的各種呼高，應(yīng)提供不同呼高的風(fēng)壓折算系數(shù)。對(duì)大于平均計(jì)算高的鐵塔，按照風(fēng)壓折算系數(shù)減小檔距（水平檔距）使用，各種鐵塔應(yīng)提供折減比例。（3）導(dǎo)地線覆冰增大系數(shù)10mm冰區(qū)取1.2、15mm冰區(qū)取1.3、20mm冰區(qū)取1.5；（4）不同區(qū)段共用的鐵塔，對(duì)所有使用條件均應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。（5）導(dǎo)地線風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)和風(fēng)壓不均勻系數(shù)按下表取值:導(dǎo)地線風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)和風(fēng)壓不均勻系數(shù)取值表風(fēng)速V（m/s）2020V2727V31.531.5a計(jì)算桿塔荷載1.000.850.750.70設(shè)計(jì)桿塔（風(fēng)偏計(jì)算用）1.000.750.610.61bc計(jì)算桿塔荷載1.001.101.201.30注：表中風(fēng)速為離地10m高基準(zhǔn)風(fēng)速。跳線計(jì)算風(fēng)壓不均勻系數(shù)取1.2；（6）縱向不平衡張力和斷線張力除按覆冰率計(jì)算外，取值應(yīng)不低于下表中的取值；輕、中冰區(qū)不平衡張力取值表冰區(qū)不平衡張力（最大使用張力的百分?jǐn)?shù)）直線型桿塔耐張型桿塔導(dǎo)線地線導(dǎo)線地線10mm1020304015mm15253545輕、中冰區(qū)斷線張力取值表冰區(qū)斷線張力（最大使用張力的百分?jǐn)?shù)）直線型桿塔耐張型桿塔導(dǎo)線地線導(dǎo)線地線10mm平丘20/山區(qū)251007010015mm3510070100注:桿塔規(guī)劃中按平腿設(shè)計(jì)的桿塔斷線張力按平丘取值，其余按山區(qū)取值。（7）桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)z，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB500092001）計(jì)算，但不應(yīng)小于架空送電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（DL/T 51542002）規(guī)定，可參照下表取值：塔高50100m100150m上橫擔(dān)z2.52.7中橫擔(dān)z2.32.5下橫擔(dān)z2.02.2身部分段高(m)102030405060708090100110120130140150z1.201.251.301.351.401.451.501.551.601.701.751.801.851.902.00注： 中間值按插入法計(jì)算； 基礎(chǔ)的z取對(duì)桿塔效應(yīng)的50%，即z基礎(chǔ)=(z桿塔1)/2+1。（8）安裝檢修提升導(dǎo)線按1.5倍起吊考慮，地線仍按雙倍起吊考慮，附加荷載按下表取值；耐張塔安裝對(duì)導(dǎo)、地線的臨時(shí)拉線的平衡張力分別取40kN和5kN；動(dòng)力系數(shù)按1.1取值；桿塔施工附加荷載類 別導(dǎo)線（kN）地線（kN）跳線（kN）電壓（kV）直線桿塔耐張桿塔直線桿塔耐張桿塔耐張桿塔10008.012.04.04.06.0本條原則，由于各院設(shè)計(jì)習(xí)慣不同，請(qǐng)結(jié)構(gòu)和電氣兩專業(yè)協(xié)調(diào)考慮。（9）計(jì)算各類桿塔的可變荷載組合系數(shù)按下表取值可變荷載組合系數(shù)取值表正常運(yùn)行情況斷線情況安裝情況不均勻冰荷載情況驗(yàn)算情況直線桿塔耐張桿塔1.00.900.900.90.90.75（10）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的體型系數(shù)，角鋼取1.3，鋼管構(gòu)件取的1.30.6=0.78，考慮到鋼管構(gòu)件的粗糙度，實(shí)際計(jì)算時(shí)取0.85。（11）地震荷載由于全線大部分地方均處在7度地震設(shè)防區(qū)或低于7度地震設(shè)防區(qū)，可按110750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范(報(bào)批稿)關(guān)于抗震驗(yàn)算的要求執(zhí)行。（12）斷線垂直荷載1）直線及直線轉(zhuǎn)角塔按覆設(shè)計(jì)冰工況下100%的垂直荷重取值；2）山區(qū)耐張轉(zhuǎn)角塔的斷線相斷線側(cè)取70%、另側(cè)取30%；平地耐張轉(zhuǎn)角塔的斷線相斷線側(cè)取60%、另側(cè)取40%；未斷線相按100%取值；（13）其余荷載取值及荷載組合參照110750架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范（報(bào)批稿）、重覆冰架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（報(bào)批稿）有關(guān)規(guī)定；3. 桿塔荷載條件3.1 水平檔距（1）根據(jù)各設(shè)計(jì)院規(guī)劃鐵塔使用條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，耐張塔水平荷載按照山地3:7，平地4:6的比例分配到橫擔(dān)前后側(cè)；同時(shí)要滿足5:5比例分配后構(gòu)件強(qiáng)度的要求；（2）不同風(fēng)速區(qū)直線塔相互插花使用時(shí)，可根據(jù)風(fēng)壓系數(shù)對(duì)線條荷載和塔身荷載的影響大小，適當(dāng)調(diào)整桿塔的使用條件（可根據(jù)具體情況放大或折減使用），但同時(shí)應(yīng)注意校核電氣間隙。（3）所有桿塔按標(biāo)準(zhǔn)呼稱高設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)高于標(biāo)準(zhǔn)呼稱高的桿塔折減檔距使用；在計(jì)算時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)（或盡量減少）大于標(biāo)準(zhǔn)呼稱高的工況控制塔頭構(gòu)件的情況。3.2 垂直檔距（1）根據(jù)各設(shè)計(jì)院規(guī)劃鐵塔使用條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，耐張塔兩側(cè)按照3:7分配；山區(qū)耐張桿塔應(yīng)考慮一側(cè)垂直檔距為正，另外一側(cè)為負(fù)（-350m）的情況；采用雙串的直線桿塔按4:6比例分配。（2）不同風(fēng)速區(qū)直線塔相互插花使用時(shí)，垂直檔距可保持不變。（3）終端塔應(yīng)考慮垂直負(fù)荷全部加在線路側(cè)的情況。3.3 代表檔距（1）直線塔負(fù)荷用代表檔距按400m。（2）耐張塔負(fù)荷用代表檔距按300/600m，并結(jié)合水平檔距和垂直檔距組成“大水平荷載；大垂直荷載；大張力小水平荷載；小垂直荷載；小張力”等組合。3.4 最大使用檔距各塔型最大使用檔距受導(dǎo)地線線間距離控制。3.5 Kv值根據(jù)規(guī)劃使用情況執(zhí)行，同時(shí)對(duì)于直線轉(zhuǎn)角塔，應(yīng)驗(yàn)算正反向風(fēng)情況下，不同轉(zhuǎn)角度數(shù)對(duì)Kv(包括不同掛點(diǎn)最大Kv和最小Kv)的影響。直線轉(zhuǎn)角塔按照不同轉(zhuǎn)角度數(shù)結(jié)合最大Kv和最小Kv值規(guī)劃間隙圓，布置雙掛架合理減小塔頭尺寸。電氣間隙計(jì)算過程中，應(yīng)將各工況垂直檔距進(jìn)行換算。4. 荷載工況各類桿塔均應(yīng)計(jì)算正常運(yùn)行情況、事故情況、安裝情況以及不均勻覆冰情況下的荷載組合，必要時(shí)尚應(yīng)驗(yàn)算地震、過載冰、過載風(fēng)等稀有工況。4.1正常運(yùn)行（1）基本風(fēng)速、無冰、未斷線（包括最小垂直荷載和最大水平荷載組合）。（2）最大覆冰、相應(yīng)風(fēng)速及氣溫、未斷線。（3）最低氣溫、無冰、無風(fēng)、未斷線。4.2 斷線工況斷線工況下（-5、有冰、無風(fēng)荷載）不平衡張力應(yīng)按照靜態(tài)荷載計(jì)算。（1）懸垂型桿塔（不含大跨越直線塔）的斷線（含分裂導(dǎo)線的縱向不平衡張力）情況，應(yīng)計(jì)算下列荷載組合：1）在同一檔內(nèi)任意兩相導(dǎo)線存在縱向不平衡張力，地線不斷線。2）在同一檔內(nèi)任意一根地線和任意一相導(dǎo)線同時(shí)有不平衡張力；（2）耐張型桿塔的斷線情況，應(yīng)計(jì)算下列荷載組合：1）在同一檔內(nèi)任意兩相導(dǎo)線（終端桿塔還應(yīng)考慮作用一相或兩相導(dǎo)線的不利情況）存在不平衡張力，地線未斷、有冰、無風(fēng)。2）一根地線斷線，同時(shí)任意一相導(dǎo)線有不平衡張力； （3）垂直冰荷載取100設(shè)計(jì)覆冰荷載；（4）斷線工況應(yīng)考慮無冰情況下最小垂直荷載情況；4.3 不均勻冰工況不均勻冰工況（按未斷線、-5、有不均勻冰、10m/s風(fēng)），考慮所有導(dǎo)地線同時(shí)有同向不平衡張力，使桿塔承受最大的彎矩。15mm冰區(qū)還要考慮導(dǎo)地線同時(shí)有不同向不平衡張力，使桿塔承受最大的扭矩。4.4 安裝工況各類桿塔的安裝情況，應(yīng)按10m/s風(fēng)速、無冰、相應(yīng)氣溫的氣象條件下考慮。導(dǎo)線安裝張力考慮：施工誤差系數(shù)1.025，同時(shí)考慮導(dǎo)線初伸長影響系數(shù)1.12，地線1.05，即電氣負(fù)荷表中安裝工況考慮的張力增大系數(shù)為：導(dǎo)線 1.0251.12 = 1.15地線 1.0251.05 = 1.08同時(shí)考慮施工誤差引起的另一側(cè)張力減小引起的張力差和過牽引系數(shù)。過牽引時(shí)，導(dǎo)線動(dòng)力系數(shù)取1.1、地線動(dòng)力系數(shù)取1.05。4.5 終端桿塔終端桿塔應(yīng)計(jì)及變電站（或升壓站）一側(cè)導(dǎo)線及地線已架設(shè)或未架設(shè)的情況。4.6 驗(yàn)算情況各類桿塔的驗(yàn)算覆冰荷載情況，按照驗(yàn)算冰、-5、有風(fēng)、未斷線計(jì)算，并計(jì)入塔位高差、檔距等引起的導(dǎo)地線不平衡張力。4.7 抗串倒塔荷載防串倒的加強(qiáng)型懸垂型桿塔，除按照常規(guī)懸垂型桿塔工況計(jì)算外，還應(yīng)按照所有導(dǎo)地線同側(cè)有斷線張力（或不平衡張力）計(jì)算。4.8 OPGW開斷塔下列鐵塔考慮OPGW開段:SZ273P、SZ302P、SZ322P、SZ303考慮OPGW開段。4.9 氣象區(qū)分界塔（1）風(fēng)區(qū)分界塔：采用高氣象區(qū)耐張塔，使用條件留欲度，由鐵塔設(shè)計(jì)單位驗(yàn)算。（2）冰區(qū)分界塔：采用高氣象區(qū)耐張塔，使用條件留欲度，由鐵塔設(shè)計(jì)單位