變電站出線構(gòu)架計(jì)算

1、目錄1. 計(jì)算說明31.1 計(jì)算目的31.2 基本資料32. 計(jì)算結(jié)果33. 計(jì)算過程43.1 構(gòu)架橫梁計(jì)算43.1.1 橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖43.1.2 橫梁荷載43.1.3 內(nèi)力計(jì)算53.1.4 截面特性計(jì)算73.1.5 應(yīng)力計(jì)算83.1.6 梁撓度計(jì)算93.2 構(gòu)架計(jì)算93.2.1 截面特性計(jì)算103.2.2 構(gòu)架內(nèi)力計(jì)算113.2.3 應(yīng)力計(jì)算153.2.4 撓度計(jì)算：163.3 中間跨構(gòu)架163.3.1 內(nèi)力計(jì)算163.3.2 應(yīng)力計(jì)算203.3.3 撓度計(jì)算：213.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)223.4.1 地基承載力驗(yàn)算223.4.2 基礎(chǔ)抗拔安全系數(shù)與抗傾覆安全系數(shù)驗(yàn)算244. 計(jì)算成果分析245.

2、 附表及附圖24 開關(guān)站進(jìn)出線構(gòu)架結(jié)構(gòu)計(jì)算及其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1. 計(jì)算說明 1.1 計(jì)算目的本計(jì)算書為xxxxxxx擴(kuò)建220kv開關(guān)站進(jìn)出線構(gòu)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算及其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。1.2 基本資料互提資料卡：；參考資料：變電架構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（電力工業(yè)部中南電力設(shè)計(jì)院）、水工鋼結(jié)構(gòu)（武漢水力電力大學(xué)等合編 第3版）、電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)（中國(guó)電力出版社 第2版）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（中國(guó)建筑工業(yè)出版社 第2版）。2. 計(jì)算結(jié)果 出線構(gòu)架橫梁弦桿和腹桿擬采用角鋼，弦桿和腹桿夾角為 o，截面為一正三角形；格構(gòu)架柱采用角鋼 ，所有鋼材均用q235鋼。鋼構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求，截面見計(jì)算簡(jiǎn)圖。地基應(yīng)力及基礎(chǔ)抗拔抗傾

3、滿足要求，截面見計(jì)算簡(jiǎn)圖。3. 計(jì)算過程 3.1 構(gòu)架橫梁計(jì)算桁架弦初步選用l807的角鋼，腹桿選用l707的角鋼3.1.1 橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖橫梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，如下圖所示。3.1.2 計(jì)算工況 出線構(gòu)架按終端構(gòu)架計(jì)算，根據(jù)互提資料運(yùn)行工況、安裝工況和檢修工況單根導(dǎo)線荷載見下表。 狀 態(tài) 水平拉力 單位 垂 直 荷 載 單位 h ra rb 最大荷載 7872.166 n 255.712 224.415 kgf 最大風(fēng)速 7746.296 n 243.600 212.117 kgf 最低溫度 8833.393 n 297.973 266.688 kgf 施工安裝 7707.179 n 255.712

4、 224.415 kgf 三相上人 12799.909 n 305.712 274.415 kgf 單相上人 15248.137 n 330.712 299.415 kgf3.1.3橫梁荷載3.1.3.1恒荷載計(jì)算1） 自重計(jì)算，恒載系數(shù)1.2, q=1.2*(4*12.3*16+44*1.05*9.42+40*1.95*9.42+22*1.5*9.42)*10-4*78.5/16=1.34kn/m 垂直面每榀框架自重近似為q1/2*1.340.67 kn/m2） 活荷載計(jì)算，活載系數(shù)1.4a. 單根導(dǎo)線最大水平拉力單根導(dǎo)線最大水平拉力s1.415.25=21.35knb. 導(dǎo)線垂直荷載單根導(dǎo)

5、線垂直荷載為p=1.43.5=4.90knc.風(fēng)荷載根據(jù)電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)p326風(fēng)荷載計(jì)算：風(fēng)速v0=32m/s,初步估算基本風(fēng)壓00.65 kn/m2風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按13m高，取為1.1風(fēng)載體型系數(shù)s，s1.3單榀桁架體型系數(shù)為st=s，桁架桿件及節(jié)點(diǎn)擋風(fēng)的靜投影面積約為： an=2*0.08*16+11*1.05*0.07+10*1.95*0.07=4.74m2桁架輪廓面積約為：a=(1.05+0.08)*16=18.08m2有桁架擋風(fēng)系數(shù)：=an/a=4.74/18.08=0.26st=s=0.26*1.3=0.34 風(fēng)振調(diào)整系數(shù)為1.0 則風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為：w=st z*

6、t *w0=0.34*1.1*1*1=0.374kn/m2那么，梁上線荷載為：qw=0.374*(1.05+0.08)*1.4=0.60 kn/m 3.1.3 內(nèi)力計(jì)算根據(jù)變電架構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)p4647，橫梁按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算梁自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩mq=導(dǎo)線張力及風(fēng)荷載產(chǎn)生的跨中最大彎矩 全部垂直荷載產(chǎn)生的跨中最大彎矩 （p1為絕緣子串重量，由于缺乏資料，其設(shè)計(jì)值據(jù)類似工程取為0.5kn）支座處水平桁架平面內(nèi)的剪力qh=1.5s+1/2*q1*l=1.521.35+0.5*0.6*16=36.83kn支座處垂直面桁架平面內(nèi)的剪力梁按正三角形布置上弦桿內(nèi)力下弦桿內(nèi)力其中h為截面高度，為636mm；b

7、為截面寬度，為900mm。斜材內(nèi)力水平桁架的斜材傾斜桁架的內(nèi)力由于qv值較小，不以計(jì)算。3.1.4 截面特性計(jì)算橫梁主材擬采用1086鋼管，斜材擬采用l56x5。截面特性通過計(jì)算，結(jié)果如下： 截面：三根鋼管組合格構(gòu)式截面 鋼管截面 d*t=108*6 截面高：636，截面寬：900 截面材料：鋼截面特性 下肢截面特性 a=3.845e-003; xc =0.0000e+000; 上肢截面特性 a=1.923e-003; xc =0.0000e+000; 單個(gè)鋼管截面特性 a=1.923e-003; ix =2.509e-006; iy =3.2.509e-006; ix =33.612e-00

8、2; iy =3.612e-002; wx =4.646e-005; 整體截面特性（對(duì)形心）利用慣性軸平移軸公式計(jì)算在進(jìn)行疊加： a=5.769e-003; xc =0.000e-000; yc =2.120e-001; ix =0.526e-003; iy=0.786e-003; ix =3.020e-001; iy =3.691e-001;整個(gè)構(gòu)件對(duì)x及y軸的長(zhǎng)細(xì)比為：格構(gòu)式構(gòu)件的換算長(zhǎng)細(xì)比為：查變電構(gòu)件設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄iv，偏于安全取=0.888對(duì)單肢的長(zhǎng)細(xì)比為：?jiǎn)谓卿摚翰楦戒沬v，對(duì)上弦桿偏于安全取0.888；其中1600mm為兩腹桿節(jié)點(diǎn)間距離。3.1.5 應(yīng)力計(jì)算按軸心構(gòu)件計(jì)算主材、斜材

9、的應(yīng)力受拉： 受壓：?jiǎn)胃摴芙孛娣e為2513mm2,單根角鋼截面積為541mm2上弦桿下弦桿斜材3.1.6 梁撓度計(jì)算bg=0.9ei(采用較小剛度進(jìn)行計(jì)算，偏于安全)=0.92060000.786109=1.4571014將自重及出線荷載按同一方向計(jì)算，偏于安全。3.2 構(gòu)架計(jì)算 進(jìn)線構(gòu)架為二至七跨連續(xù)構(gòu)架，邊跨簡(jiǎn)化為單跨進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算構(gòu)架尺寸如下圖所示r1=2.95kn，h1=9.41kn，h2=4*1.4=5.6knr2=2*1.4+3*1.2=6.4kn,根據(jù)前面計(jì)算，橫梁自重按1.2kn/m為簡(jiǎn)化計(jì)算，將梁自重的均布荷載轉(zhuǎn)化為集中荷載加入到導(dǎo)線垂直荷載中計(jì)算。梁自重轉(zhuǎn)化為垂直荷載每個(gè)

10、點(diǎn)的集中力為：1.2133=5.2kn所以r1=5.2+2.95=8.15kn計(jì)算風(fēng)荷載風(fēng)荷載體型系數(shù)0d2=10.32=0.09 s=1.2風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)及風(fēng)壓高度系數(shù)均為1設(shè)計(jì)值為p=1.2110.31.4=0.50kn/m計(jì)算參考變電架構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)3.2.1 截面特性計(jì)算根據(jù)前面所算，橫梁的慣性矩(門型鋼架平面內(nèi))i1為：5.26108mm4；主材截面積為1.923103mm2；人字架采用3008鋼管，慣性矩i2為7.75107mm4截面積為7.314103mm2橫梁的慣性矩修正系數(shù)為： 3.2.2 構(gòu)架內(nèi)力計(jì)算（1） 作用于門型剛架及人字柱節(jié)點(diǎn)上的外力由于無法提供出線與橫梁水平方向角度，故

11、認(rèn)為導(dǎo)線出線在水平方向與橫梁垂直（2）門型剛架內(nèi)力計(jì)算f1a=0.944 f1b=0.207a） 水平力wbx、p及m產(chǎn)生的彎矩b） 垂直力r1產(chǎn)生的彎矩：c） 在水平力wbx、彎矩m、水平力p及垂直力r1共同作用下產(chǎn)生的彎矩（3） 字柱在水平力wcy及wby作用下的內(nèi)力計(jì)算h=14.5m 取i1/10b=0.3m 300等徑桿查附錄iii-表3 tab=8.61 kbw=0.646 kbm=0.431 kaw=0.369 kam=0.246 w=wcy+wby=5.6+14.12=19.72kn m= wcy*h2=5.6*4.5=25.2knmb1a1y=kbww-kbmm=0.64619

12、.72-0.43125.2=1.88knmma1b1y=-kaww+kamm=-0.36919.72+0.24625.2=-1.08knm(4) 人字柱軸力和彎矩計(jì)算a） 人字柱頂部的垂直荷載計(jì)算橫梁重按q=1.2kn/m計(jì)算p1=ql=0.5*1.2*13=7.8kn梁間垂直荷載p2=3/2r1=3/2*2.95=4.43kn地線柱及避雷針重地線柱重約3kn避雷針重約1knp3=3+1=4kn*1.2=4.8kn避雷線垂直荷載為p4=2*1.4=2.8kn人字柱頂垂直荷載p為p=p1+p2+p3+p4 =7.8+4.43+4.8+2.8=19.83knb) 人字柱自重g0=0.58*14.5

13、=8.41kn 設(shè)計(jì)值為g8.411.210.09（5）綜合構(gòu)架xy兩個(gè)方向的內(nèi)力及垂直荷載：拉桿：nb1=na1b1-p=96.57-19.83=76.74kn（拉）na1=nb1-g0=76.74-10.09=66.65kn（拉）壓桿：nb1=na1b1-p=-96.57-19.83=-116.4kn（壓）na1=nb1-g0=-116.4-10.09=-126.49kn（壓）壓桿 柱頂 mbx=0.5mb1x=0.543.96=21.98knmmby=mb1a1y=1.88knm n=-116.4kn 柱腳 max=0.5ma1x=0.5(-59.68)=-29.84knmmay=ma1

14、b1y=-1.08knm n=-126.49kn拉桿 柱頂 mbx=0.5mb1x=0.582.02=41.01knmmby=mb1a1y=1.88knm n=76.74kn 柱腳 max=0.5ma1x=0.5(-59.68)=-29.84knmmay=ma1b1y=-1.08knm n=66.65kn3.2.3 應(yīng)力計(jì)算 人字柱按壓彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件計(jì)算壓桿 柱頂 rx=ry=1.15根據(jù)前面計(jì)算，n=-116.4kn 柱腳 rx=ry=1.15根據(jù)前面計(jì)算，n=-126.49kn 根據(jù)前面所算內(nèi)力，拉桿應(yīng)力同樣滿足規(guī)范要求。3.2.4 撓度計(jì)算：根據(jù)變電所建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定當(dāng)人字柱平面外

15、一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置端撐時(shí)，可將人字柱示為一端固定，一端為不動(dòng)鉸支承柱計(jì)算分析，所以無須計(jì)算人字柱平面外的位移。3.3 中間跨構(gòu)架3.3.1 內(nèi)力計(jì)算 連續(xù)多跨門型架中間跨構(gòu)架按等徑桿雙孔門型架中間構(gòu)架計(jì)算：(簡(jiǎn)化為兩跨計(jì)算)a） 在彎矩及水平力作用下：根據(jù)前面計(jì)算梁柱線剛度比 b） 垂直力r1產(chǎn)生的彎矩：中間跨人字柱在垂直集中力作用下彎矩為0。c） 人字柱在水平力wcy及wby作用下的內(nèi)力計(jì)算 h=14.5m 取i1/10b=0.3m 300等徑桿查附錄iii-表3 tab=8.61 kbw=0.646 kbm=0.431 kaw=0.369 kam=0.246 w=wcy+wby=11.2+28

16、.23=39.43kn m= wcy*h2=11.2*4.5=50.4knmb1a1y=kbww-kbmm=0.64639.43-0.43150.4=3.75knmma1b1y=-kaww+kamm=-0.36939.43+0.24650.4=-2.15knmd） 人字柱頂部荷載及人字柱重與前計(jì)算方法相同： 人字柱頂部的垂直荷載計(jì)算橫梁重按q=1.2kn/m計(jì)算p1=ql=1.2*13=15.6kn梁間垂直荷載p2=3r1=3*2.95=8.85kn地線柱及避雷針重地線柱重約3kn避雷針重約1knp3=3+1=4kn*1.2=4.8kn避雷線垂直荷載為p4=2*1.4=2.8kn人字柱頂垂直荷

17、載p為p=p1+p2+p3+p4=15.6+8.85+4.8+2.8=32.05kn 人字柱自重g0=0.58*14.5=8.41kn 設(shè)計(jì)值為g8.411.210.09e）綜合內(nèi)力拉桿：nb1=na1b1-p=193.10-32.05=161.05kn（拉）na1=nb1-g0=161.05-10.09=150.96kn（拉）根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果：壓桿：nb1=na1b1-p=-193.1032.05=-225.15kn（壓）na1=nb1-g0=-225.15-10.09=-235.24kn（壓）壓桿 柱頂 mb1=mbx=37.76knmmb1a1y mby=3.75knm n=-225.

18、15kn 柱腳 ma1=max=-56.37knmmay=ma1b1y=-2.15knm n=-235.24kn拉桿 柱頂 mbx=37.76knmmby=3.75knm n=161.05kn 柱腳 max=-56.37knmmay=ma1b1y=-2.15knm n=150.96kn3.3.2 應(yīng)力計(jì)算 人字柱按壓彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件計(jì)算壓桿 柱頂 rx=ry=1.15根據(jù)前面計(jì)算，n=-225.15kn 柱腳 rx=ry=1.15根據(jù)前面計(jì)算，n=-235.24kn 根據(jù)前面所算內(nèi)力，拉桿應(yīng)力同樣滿足規(guī)范要求。3.3.3 撓度計(jì)算：根據(jù)變電架構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算剛架的撓度時(shí)，略去梁的變形對(duì)撓度的影響： 單根鋼管剛度為：b=ei=2.061067.75107=1.61014構(gòu)架柱撓度計(jì)算：計(jì)算撓度滿足規(guī)范要求。3.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)本變電站進(jìn)出線構(gòu)架邊跨均設(shè)有端支撐，本計(jì)算書只對(duì)中跨人字架基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，基礎(chǔ)截面擬采用下圖形式：3.4.1 地基承載力驗(yàn)算 按雙偏心受壓計(jì)算地基