導(dǎo)線應(yīng)力弧垂分析

1、第二章導(dǎo)線應(yīng)力弧垂分析導(dǎo)線的比載導(dǎo)線應(yīng)力的概念懸點(diǎn)等高時(shí)導(dǎo)線弧垂、線長(zhǎng)和應(yīng)力關(guān)系懸掛點(diǎn)不等高時(shí)導(dǎo)線的應(yīng)力與弧垂水平檔距和垂直檔距導(dǎo)線的狀態(tài)方程臨界檔距最大弧垂的計(jì)算及判斷導(dǎo)線應(yīng)力、弧垂計(jì)算步驟導(dǎo)線的機(jī)械特性曲線內(nèi)容提要及要求本章是全書的重點(diǎn)，主要是系統(tǒng)地介紹導(dǎo)線力學(xué)計(jì)算原理。通過學(xué)習(xí)要求掌握導(dǎo)線力學(xué)、幾何基本關(guān) 系和懸鏈線方程的建立；掌握臨界檔距的概念和控制氣象條件判別方法；掌握導(dǎo)線狀態(tài)方程的用途和任意 氣象條件下導(dǎo)線最低點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算步驟；掌握代表檔距的概念和連續(xù)檔導(dǎo)線力學(xué)計(jì)算方法；了解導(dǎo)線機(jī)械 物理特性曲線的制作過程并明確它在線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。第一節(jié)導(dǎo)線的比載字體大小 小中大作用在導(dǎo)線上的機(jī)

2、械荷載有自重、冰重和風(fēng)壓，這些荷載可能是不均勻的，但為了便于計(jì)算，一般按 沿導(dǎo)線均勻分布考慮。在導(dǎo)線計(jì)算中，常把導(dǎo)線受到的機(jī)械荷載用比載表示。收聽音頻由于導(dǎo)線具有不同的截面，因此僅用單位長(zhǎng)度的重量不宜分析它的受力情況。此外比載同樣是矢量，其方 向與外力作用方向相同。所以比載是指導(dǎo)線單位長(zhǎng)度、單位截面積上的荷載，常用的比載共有七種，計(jì)算 公式如下：1 .自重比載導(dǎo)線本身重量所造成的比載稱為自重比載，按下式計(jì)算1 （2-1）式中：gi一導(dǎo)線的自重比載，N/m.mm2；mo 每公里導(dǎo)線的質(zhì)量，kg/km；S一導(dǎo)線截面積，mm2。2 .冰重比載導(dǎo)線覆冰時(shí)，由于冰重產(chǎn)生的比載稱為冰重比載，假設(shè)冰層沿導(dǎo)線

3、均勻分布并成為一個(gè)空心圓柱體,如圖21所示，冰重比載可按下式計(jì)算：群=4方生押7%1S(2-2)式中：g2一導(dǎo)線的冰重比載，N/m.mm2；b一覆冰厚度，mm；d導(dǎo)線直徑，mm；S一導(dǎo)線截面積，mm2。圖2-1 覆冰的圓柱體設(shè)覆冰圓筒體積為：V= L尸2戶武,加口“油山+小爐取覆冰密度=0.9才10加/加，則冰重比載為：均=9縱 豆=27,708 * 粵山* SrlS3 .導(dǎo)線自重和冰重總比載導(dǎo)線自重和冰重總比載等于二者之和，即g3=gl+g2(2-3)式中：g3導(dǎo)線自重和冰重比載總比載，N/m.mm2。4 .無冰時(shí)風(fēng)壓比載無冰時(shí)作用在導(dǎo)線上每平方毫米的風(fēng)壓荷載稱為無冰時(shí)風(fēng)壓比載，可按下式計(jì)算

4、:口儀25應(yīng)&-g 廣z；(2-3)式中：g4一無冰時(shí)風(fēng)壓比載，N/m.mm2；C 風(fēng)載體系數(shù)，當(dāng)導(dǎo)線直徑 d 17mm時(shí)，C=1.1 ;v設(shè)計(jì)風(fēng)速， m/s；d導(dǎo)線直徑，mm；S一導(dǎo)線截面積，mm2;a風(fēng)速不均勻系數(shù)，采用表 2 1所列數(shù)值。表2-1各種風(fēng)速下的風(fēng)速不均勻系數(shù) a設(shè)計(jì)風(fēng)速（m/s）20以下20-3030-3535以上a1.00.850.750.70作用在導(dǎo)線上的風(fēng)壓（風(fēng)荷載）是由空氣運(yùn)動(dòng)所引起的，表現(xiàn)為氣流的動(dòng)能所決定，這個(gè)動(dòng)能的大小除與風(fēng)速大小有關(guān)外還與空氣的容重和重力加速度有關(guān)。,其中q 一速度頭（N由物理學(xué)中證明，每立方米的空氣動(dòng)能（又稱速度頭）表示關(guān)系為:/m2） ,

5、v風(fēng)速（m/s） , m空氣質(zhì)量（kg/m3）,當(dāng)考慮一般情況下，假定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、平均氣溫、干 燥空氣等環(huán)境條件下，則每立方米的空氣動(dòng)能為1 一 / . *g = k 加1=0.6幡5/2 lo實(shí)際上速度頭還只是個(gè)理論風(fēng)壓，而作用在導(dǎo)線或避雷線上的橫方向的風(fēng)壓力要用下式計(jì)算：g fin1式中：Ph迎風(fēng)面承受的橫向風(fēng)荷載 （N）。式中引出幾個(gè)系數(shù)是考慮線路受到風(fēng)壓的實(shí)際可能情況，如已說明的風(fēng)速不均勻系數(shù)a和風(fēng)載體型系數(shù)C等。另外，K表示風(fēng)壓高度變化系數(shù)，若考慮桿塔平均高度為15m時(shí)則取1;。表示風(fēng)向與線路方向的夾角，若假定風(fēng)向與導(dǎo)線軸向垂直時(shí)，則A 90; F表示受風(fēng)的平面面積（m2）,設(shè)導(dǎo)線

6、直徑為d（mm）,導(dǎo)線長(zhǎng)度為L(zhǎng) （m）,則F=dLx 10-3。由此分析則導(dǎo)線的風(fēng)壓計(jì)算式為：F產(chǎn)作值工段0 6125/）相應(yīng)無冰時(shí)風(fēng)壓比載為：P. 0.6125flW 小一卻造=ML5 .覆冰時(shí)的風(fēng)壓比載覆冰導(dǎo)線每平方毫米的風(fēng)壓荷載稱為覆冰風(fēng)壓比載，此時(shí)受風(fēng)面增大，有效直徑為（ d+2b），可按下式計(jì)算:(2-5)式中：g5一覆冰風(fēng)壓比載，N/m.mm2；C風(fēng)載體型系數(shù)，取 C=1.2;6 .無冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載無冰有風(fēng)時(shí)，導(dǎo)線上作用著垂直方向的比載為gi和水平方向的比載為 g4,按向量合成可得綜合比載為g6,如圖2 2所示:圖2-2無冰有風(fēng)綜合比載導(dǎo)線覆冰有風(fēng)時(shí)，綜合比載圖2-3覆冰有風(fēng)綜

7、合比載則g6稱為無冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載，可按下式計(jì)算:(2-6)式中，g6一無冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載，N/m.mm27 .有冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載 g7為垂直比載g3和覆冰風(fēng)壓比載g5向量和，如圖23所示,可按下式計(jì)算：g 產(chǎn)斤1 （2-6）式中g(shù)7一有冰有風(fēng)時(shí)的綜合比載，N/m.mm2。以上講了 7種比載，它們各代表了不同的含義，而這個(gè)不同是針對(duì)不同氣象條件而言的，在以后導(dǎo)線力學(xué) 計(jì)算時(shí)則必須明確這些比載的下標(biāo)數(shù)字的意義。LGJ 120/20型，試計(jì)算導(dǎo)線的各種比載。例2-1有一條架空線路通過IV類氣象區(qū)，所用導(dǎo)線為解:首先由書中附錄查出導(dǎo)線 LGJ 120/20型的規(guī)格參數(shù)為：計(jì)算直徑d=15.07

8、mm,鋁、鋼兩部分組成的總截面積S=134.49mm2,單位長(zhǎng)度導(dǎo)線質(zhì)量mo=466.8kg/km。由表1-8查出IV類氣象區(qū)的氣象條件為：覆冰厚度為b=5mm,覆冰時(shí)風(fēng)速V=10m/s,最大風(fēng)速V=25m/s,雷電過電壓風(fēng)速 V=10m/s,內(nèi)過電壓時(shí)風(fēng)速 V=15m/s。下面分別計(jì)算各種比載。(1)自重比載gi:g1=9.80665 沖0/S 10-3=9.80665 X466.8/134.49 10-3=34.04 xi0-3N/m.mm 2(2)覆冰比載g2：g2(5)=27.728 Xb(d+b) /S 1 為-3=27.728 5(15.07+5)/134.49 10-3=20.6

9、9 x10-3N/m.mm2(3)垂直比載g3：g3(5)=g1+g2(5)=54.73 x10-3N/m.mm 2(4)無冰時(shí)風(fēng)壓比載g4：由表2-1查出當(dāng)風(fēng)速為2030m/s時(shí)，“=0.85當(dāng)風(fēng)速為20m/s以下時(shí)，a=1.Q風(fēng)載體形系數(shù) C=1.2,由公式&(v) = 0M1菱*口0*加，1。”計(jì)算g4(10)=0.6128X1.0 M.2 X102/134.49 俸.07 X0-3 =8.24 10-3N/m.mm 2g4(15)=0.6128X1.0 X1.2 X152/134.49 俸.07 X0-3=18.54 X0-3N/m.mm 294(25=0.6128X1.0 M.2 凌52/134.49 俸.07 X0-3=43.77 X0-3N/m.mm 2(5)覆冰時(shí)風(fēng)壓比載g5：由表1-2查出a =1.0已知C=1.2,則gw 門二 0.6128左口。(4 + )1?/5又107g5(5,10)=0.6128X1.0 1.2(15.07+2 的 X02/S M0-3=13.71 0-3N/m.mm 2(6)無冰時(shí)綜合比載g6：幾種風(fēng)速下的比載由公式“N計(jì)算,分別為取到二七4M + &罰x=35.02X10-3 A7%命：4(15)二 /m.O4