35kV單桿直線電桿設計(自立式).doc

前言 這次課程設計是普通鋼筋混凝土電桿的設計。根據(jù)有關規(guī)程得到譬如氣象、導線、地線的有關參數(shù)，再有列表法求得臨界檔距，用臨界溫度判定法判斷出最大弧垂氣象條件。依據(jù)規(guī)程規(guī)定以及此課題的實際因素確定了電桿的呼稱高度、導線間的垂直距離、地線支架高度，從而得出了電桿的總高度。然后再確定七種情況下電桿的荷載，進行桿柱的強度驗算及配筋計算，最后確定基礎的相關問題。對我以后的學習與工作都有積極的作用。 關鍵詞：臨界檔距；最大弧垂；呼稱高度目 錄前言I1 設計條件和相關參數(shù)11.1 氣象條件11.2 導線和地線的相關參數(shù)11.3 絕緣子的相關參數(shù)21.4 電桿的相關參數(shù)21.5 土的相關參數(shù)22 各種氣象條件下的比載計算32.1 導線比載的計算32.2 地線比載的計算43 計算臨界檔距53.1 判斷控制氣象條件73.2 判斷最大弧垂氣象94 電桿外形尺寸的確定104.1 電桿的總高度104.2 橫擔長度的計算114.3 電桿外形尺寸校驗125 電荷載計算桿146 電桿桿柱的強度驗算及配筋計算206.1 強度計算206.2桿柱彎扭計算21 6.3 裂縫驗算21 7 心得體會23 參考文獻241、 設計條件和相關參數(shù)1.1氣象條件表1.1-1：級典型氣象區(qū)的氣象條件 大氣溫度()風速(m/s) 覆冰（）最高溫最低溫覆冰最大風安裝雷 電過電壓操作過電壓、年均氣溫最大風覆冰安裝雷電過電壓操作過電壓 覆冰厚度+40-10-5+100+15 +15301010101551.2導線和地線的有關參數(shù)表1.2-1：LGJ120/25導線參數(shù)根數(shù)/直徑 （mm)計算截面（mm2） 外徑（mm)直流電阻不大于（/km)計算拉斷力（N）單位長度質(zhì)量（kg/km) 鋁鋼鋁鋼總計15.740.234547880526.67/4.727/2.10122.4824.25146.73表1.2-2：GJ-35地線參數(shù) 型號計算截面（）計算直徑（mm）極限強度()拉斷斷力(N)重量(kg/km)GJ-35 37.16 7.8 11761372 50200 309.31.3絕緣子相關參數(shù)表1.3-1絕緣子X-4.5參數(shù)型號主要尺寸（mm）工頻電壓KV r.m.s不小于雷電全波沖擊電壓KV peak不小于抗張機械負荷（KN）重量（kg）結構高度H盤徑D公稱爬電距離L連接形式標記干閃絡濕閃絡1min濕耐受擊穿50%閃絡耐受例行試驗1h機電試驗機電破壞不小于X-4.5146254285168045401101201003645605.01.4電桿的有關參數(shù)主桿頂徑為270mm，電桿的錐度為1/75，壁厚為50mm。絕緣子串和金具的總重力為324N（3片x-4.5），地線金具重力為90N。桿柱混凝土等級為C30，離心式制造。1.5土的相關參數(shù)土的狀態(tài)為粘性土軟塑，查規(guī)程得土的計算容重s=15kN/m3，計算上拔角=100，計算內(nèi)摩擦角=150，土壓力系數(shù)m=26kN/m3。2各種氣象條件下的比載計算2.1導線比載的計算（單位：MPa/m）1）自重比載:1（0，0）=10=34.17（）2）冰重比載: 2（5，0）=27.728=27.72819.60()3）垂直總比載:3（5，0）=1（0，0）+2（5，0）=(34.17+19.60)=53.77()4）無冰風壓比載應計算最大風速和安裝有風兩種情況。=900，因d=15.74mm17mm，則sc=1.2，35kV線路，c=1.0，所以： a) 最大風速V=30m/s時，計算強度時的f=0.75，所以：基本風壓：W=0.625=0.625=562.5（Pa）4（0，30）=dsin =1.0=54.31() b) 安裝風速v=10時，有，則 基本風壓：W=0.6250.62562.5(Pa) 4（0，10）=8.05()5）覆冰風壓比載風速V=10m/s，sc=1.2，計算強度和風偏f=1.0，所以 W=0.6250.62562.5(Pa)5（5，10）=1.013.16 ()6）無冰綜合比載計算強度時6（0，30）=64.16()安裝有風時有6（0，10）=35.11()7）覆冰綜合比載55.36()2.2地線的比載計算1）自重比載:1（0，0）=10=81.63（）2） 冰重比載:GB 50545-2010規(guī)定，地線的覆冰厚度要比導線厚度增加5mm，即b=10mm 2（10，0）=27.728=27.728=132.82()3）垂直總比載:3（10，0）=1（0，0）+2（10，0）=(81.63+132.82 )=214.45()4）無冰風壓比載應計算最大風速和安裝有風兩種情況。=900，因d=15.74mmtmax，則最大弧垂發(fā)生在覆冰無風氣象條件，反之最大弧垂發(fā)生在最高氣溫氣象條件。計算得tj=35，tmax=+40，tjtmax，所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫氣象條件下。fmax=9.645m。4電桿外形尺寸的確定4.1電桿的總高度桿塔的總高度與檔距、地理條件、電壓等級、氣候及電氣條件等因素有關。桿塔的總高度等于呼稱高度加上導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要加上埋地深度h0。4.1.1電桿呼稱高度 電桿下橫擔的下線邊緣線到地面垂直距離H稱為電桿的呼稱高度，由懸垂絕緣子串長度、導線最大弧垂fmax、導線到地面及被跨越物安全距離hx及施工裕量h組成，即35kV電桿采用3片X-4.5絕緣子=0.438，導線弧垂為9.654m, 電桿按居民區(qū)設計偏安全，設計導線到地面垂直距離為7.0m,檔距為361.76m施工裕度為0.8m。因此，電桿設計呼高H=17.892m,選取呼高為18m。4.1.3地線支架高度設計35kV線路采用=250防雷保護角，取地線支架向右側偏移0.1m,避雷線支架高度為h，則地線對下橫擔左側導線防雷保護為控制條件，由防雷條件知 求的h=3.28m。地線支架高度是指地線金具掛點到上橫擔導線絕緣子掛點之間的高度所以，=2.84，選取避雷線支架高度為3.0m。綜上，電桿設計總高H=3.0+4.0+18+3=28.0m。4.1.2導線間的垂直距離單回線路兩相導線水平排列線間距，規(guī)程規(guī)定：導線間的水平線間距，可根據(jù)運行經(jīng)驗確定，1000m以下檔距計算式為在覆冰較少地區(qū)，規(guī)程推薦垂直線間距宜采用水平線間距的75%即 計算得Dm=2.513m，Dv=1.885m。設計導線間水平距離為6m，設計導線間垂直距離為4m。4.2 橫擔長度計算由以上計算出兩相導線水平間距，可選取下橫擔長度為6m,上下導線垂直間距 為4m,上下導線水平偏移距離0.1m,上橫擔長度為1.8m。電桿草圖如下 圖4.14.3電桿外形尺寸校驗（1）上下導線垂直線間距的校驗。由規(guī)程得最小垂直線間距為2.0m, 小于實際線間距4.0m，合格。 （2）上下導線水平偏移校驗。由規(guī)程規(guī)定水平偏移距離為0.1m,小于實際上下導線水平偏移距離1.2m,合格。（3）間隙圓校核。級氣象區(qū)三種氣象條件風速：正常運行情況v=30m/s,操作過電壓v=15m/s,雷電過電壓v=10m/s。1 三種氣象條件下絕緣子串風荷載為 因n1=1，n2=3，s=1.0，Aj=0.03m2，z=1.1，則2 三種氣象條件下導線風荷載為 3 導線重力荷載 三種氣象條件下絕緣子串風偏角為4 規(guī)程給出的最小空氣間隙為：RZ=0.25，RC=0.70，RL=1.00。根據(jù)=0.438m和、R值，用一定比例制作間隙圓校驗圖，三種氣象條件下間隙校驗合格。如圖4-1圖4-15電桿荷載計算 （1）運行情況1：直線桿塔第一種荷載組合情況為最大設計風速、無冰、未斷線。級氣象區(qū)，從規(guī)程中查得：V=30m/s，t=+10，b=0。 1）地線重力為 2）地線風壓為 3）導線重力為 4）絕緣子串風荷載：絕緣子串數(shù)n1=1，每串絕緣子片數(shù)n2=3，單裙一片絕緣子擋 風面積Aj=0.03m2，絕緣子串高度為18m,查表得風壓高度變化系數(shù)z=1.21，則 5）導線風壓為 運行情況荷載圖如圖5-1圖5-1 （2）運行情況2：因為氣象條件是典型氣象區(qū)區(qū)，覆冰，有相應的風速，未斷線，即，覆冰系數(shù)K=1.075 1）地線重力=2545（N) 2）地線風壓 3）導線重力為4）絕緣子串風荷載：絕緣子串數(shù)n1=1，每串絕緣子片數(shù)n2=3，單裙一片絕緣子擋 風面積Aj=0.03m2，絕緣子串高度為18m,查表得風壓高度變化系數(shù)z=1.21，則 5）導線風壓為運行情況荷載圖如圖5-2。圖5-2（3） 斷導線情況I,II 斷任意一相導線的荷載組合情況為覆冰，無風。 1）地線重力 =2545（N) 2）導線重力 =2919（N) 3）斷線張力。LGJ-120/25型導線的計算拉斷力Tp=47880N。查表2-7得導線最大使用張力百分數(shù)為50導線最大使用張力為斷線張力=1915250=9576（N) （4）地線支持力 =4500N，=4000N斷導線情況（斷上導線）荷載如圖5-3，斷導線情況（斷下導線）荷載圖如圖5-4。 圖5-3 圖5-4 （5）斷地線情況荷載組合情況為覆冰，導線未斷。1）地線重力 =2545N2） 導線重力 =2919N3）地線斷線張力。 地線的最小破壞拉力為=50200N，地線安全系數(shù)取5.0，查表2-7得導線最大使用張力百分數(shù)為100。 地線最大使用張力為 =10040N 地線斷線張力為 =12550100=10040N斷地線張力荷載如圖5-5。圖5-56 電桿桿柱的強度驗算及配筋計算（1） 強度計算 1）嵌固點處彎矩設計值。 由于給定的荷載為標準值，因此荷載要乘以荷載分項系數(shù)，永久荷載分項系數(shù)=1.2可變荷載分項系數(shù)=1.4，電桿電壓為35kV，結構重要系數(shù)為=1.0，正常運行荷載組合系數(shù)=0.75,。高度化系數(shù)取=1.36，構件體系系數(shù)=0.6，桿塔荷載調(diào)整系數(shù)=1.0當=25m時，=222 =1.151.01.2（1026280+18291800）+1.40.75（948 26000+199523000+1995219000+0.2222500013000） =268769979=268.8 2)嵌固點處的抵抗彎矩M。16f16，HPB235鋼筋，=210，=5228混凝土強度等級為C30級，=14.3嵌點外徑A = = = 89019=0.273=0.667=1-1.5=0.590=0.862故強度符合。(2） 桿柱彎扭驗算桿頂外徑D=370mm,內(nèi)徑d=270mm,C30級混凝土， ，其中=1.4，=0.75V=1.40.7519616=23232N=0.880.71.43=1.00全部拉應力可由混泥土承擔，螺旋鋼筋可僅按構造配置。(3） 裂縫驗算。1） 嵌固點處彎矩標準值。=1.151.0（1026280+18291800）+0.75(94826000+199523000+2199519000+0.2222500013000)=192566614（）=192.57（）2） 開裂彎矩。 已知參數(shù)v=1，=309，=284，=297，= 210 =30，=2.01=7=A+(-1)=89019+(7-1)5228=120387（）=（+）=17848994（）=2-0.4=2-0.4=1.565=1.5652.0117848994=56146687（） =56.15（）3） 計算裂縫寬度。=（200+100）1 =0.13 =0.13mm=0.2mm故滿足要求。七.心得體會經(jīng)過一周的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對輸電桿塔及基礎設計這門課程所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 在此要感謝我們的指導老師對我們悉心的指導，感謝老師們給我們的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)