10千伏水泥桿計(jì)算

1、10kV 單回路直線電桿荷載計(jì)算實(shí)例1.1 工程概況本工程為單回路 10kV架空 配電線路工程，其中 X號(hào)直線采用單回直線環(huán)型鋼筋混凝土電桿（以下簡(jiǎn)稱(chēng)電桿），電桿高度 15m ，由上下兩節(jié)組成， 上面一節(jié)長(zhǎng) 9m ，下面一節(jié)長(zhǎng)為 6m ，主桿頂徑為 D0=190mm，底徑為 DH=390mm, 埋深 2.5m （桿型圖見(jiàn)下圖）；導(dǎo)線采用 JKLYJ-10 1 ×185 型架空絕緣線， 安全系數(shù) K=5；假設(shè)根據(jù)該塔明細(xì)表知該基直線桿水平檔距為70m ，垂直檔距 80m。通過(guò)計(jì)算判斷應(yīng)該采用什么等級(jí)的 環(huán)型鋼筋混凝土電桿 （本計(jì)算中 未考慮絕緣子的影響）。1.2 氣象條件2.1 導(dǎo)線垂

2、直比載a）導(dǎo)線直重比載 1（0,0）=qg/A×10-3 =769×9.80665÷ 193.43 ×10-3=38.99 × 10-3Mpa/m b）導(dǎo)線覆冰比載2（10,0）=27.728b（b+d）/A×10-3 =27.728 ×10×（24.6+10） ÷193.43 ×10-3=49.60 × 10-3 Mpa/m c）導(dǎo)線垂直總比載3（10,0）=1（0,0）+2（10,0）=38.99×10-3 +49.60 ×10-3=88.59 ×10

3、-3 Mpa/m式中：q- 導(dǎo)線的 單位長(zhǎng)度質(zhì)量， kg/km ；g- 重力加速度；A- 導(dǎo)線截面， mm d- 導(dǎo)線外徑 ,mm ； b- 覆冰厚度 ,mm 。2.2 導(dǎo)線水平比載a）導(dǎo)線無(wú)冰風(fēng)壓比載）大風(fēng)風(fēng)壓比載4（0,25）=S d W0 /A =0.85×1.1×24.6×252÷（1600×193.43 ）= 46.45 ×10-3 Mpa/m）安裝風(fēng)壓比載 4（0,10）= S d W0 /A =1.0×1.1×24.6×102÷（1600×193.43 ）= 8.74&#

4、215;10-3 Mpa/m b）導(dǎo)線覆冰風(fēng)壓比載5（10,10）= S（b+d ）W0 /A =1.0 ×1.2×（ 10+24.6）× 102÷ （1600 ×193.43 ）= 13.42× 10-3 Mpa/m式中：a - 風(fēng)荷載檔距系數(shù)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)基本風(fēng)速查下表；S - 導(dǎo)線或地線的體型系數(shù)： 線徑小于 17mm或覆冰時(shí) ( 不論線徑大小 ) 應(yīng)取 S=1.2 ；線徑大于或等于 17mm， S 取 1.1 ；W0- 基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值， kN/m2，應(yīng)根據(jù)基準(zhǔn)高度的風(fēng)速 V(m/s) 計(jì)算。 計(jì)算如下：W 0 /=V 2/160

5、0V - 基本風(fēng)速， m/s ；A- 導(dǎo)線截面， mm d- 導(dǎo)線外徑 ,mm ；b- 覆冰厚度 ,mm 。2.3 導(dǎo)線綜合比載a）導(dǎo)線無(wú)冰綜合比載）大風(fēng)綜合比載 6（0,25）=（12（0,0）+42（0,25） 1/2=（ （38.99 ×10-3）2+（ 46.45×10-3）2）1/2=60.64×10-3 Mpa/m ）安裝有風(fēng)綜合比載6（0,10）=（12（0,0）+42（0,10）1/2=（38.99 ×10-3）2+（ 8.74×10-3）2） 1/2=39.96×10-3 Mpa/mb）導(dǎo)線覆冰綜合比載7（10,10

6、）=（ 32（10,0）+52（10,10）1/2=（88.59×10-3）2+（13.42×10-3）2）1/2=89.60×10-3 Mpa/m3.1 運(yùn)行工況荷載計(jì)算根據(jù) GB 50061-2010 第 8.1.9 條強(qiáng)條規(guī)定， 各類(lèi)桿塔的運(yùn)行工況計(jì)算 最大風(fēng)速（無(wú)冰、未斷線）、覆冰（相應(yīng)風(fēng)速、未斷線）及最低氣溫（無(wú)風(fēng) 無(wú)冰、未斷線）。根據(jù)計(jì)算條件的實(shí)際情況本次僅計(jì)算 最大風(fēng)速與覆冰運(yùn)行 工況的荷載（最低溫荷載為導(dǎo)線重力）。a）大風(fēng)工況）導(dǎo)線重力G=1（0,0）ALV=38.99 × 10-3×193.43 × 80=603.3

7、5 N）導(dǎo)線風(fēng)壓P=4（0,25）ALP=46.45×10-3×193.43 ×70=628.94 Na）覆冰工況）導(dǎo)線重力G=3（10,0）ALV=88.59×10-3×193.43 × 80=1370.88 N）導(dǎo)線風(fēng)壓P=5（10,10）ALP=13.42×10-3×193.43 ×70=181.71 N式中：A- 導(dǎo)線截面， mm 2 ；LV- - 垂直檔距 ,mm ；LP- - 水平檔距 ,mm 。注：實(shí)際工況中大風(fēng)與覆冰的垂直檔距值是有差異的，為計(jì)算方便，本次采用相同值， 下同。3.2 斷線工

8、況荷載計(jì)算根據(jù) GB 50061-2010 第 8.1.10 條規(guī)定， 直線單回桿塔的斷線工況荷 載主要計(jì)算斷 1 根導(dǎo)線（ 10kV 無(wú)地線 ,所以計(jì)算未考慮地線）、無(wú)風(fēng)、無(wú) 冰。第 8.1.13 條規(guī)定，重冰區(qū)應(yīng)按覆冰、無(wú)風(fēng)， -5 計(jì)算。本工程計(jì)算條 件為 10mm 中冰區(qū)，故氣象條件按無(wú)風(fēng)無(wú)冰考慮。）導(dǎo)線重力G=603.35 N）導(dǎo)線斷線張力T=Tmax X%= TP X%/k=26732× 35%÷ 5=1871.24 N式中：Tmax - 最大使用張力， N;Tmax =T P /kTP- 最小破壞拉斷力， N ；K- 導(dǎo)線安全系數(shù)；X%- - 導(dǎo)線最大使用張力

9、百分?jǐn)?shù)。具體見(jiàn)下表：裝工況荷載計(jì)算根據(jù) GB 50061-2010 第 8.1.15 條規(guī)定，安裝工況是相應(yīng)風(fēng)速、無(wú)冰條件下計(jì)算。a）安裝上導(dǎo)線）導(dǎo)線重力G=603.35 N）導(dǎo)線風(fēng)壓P=4（0,10）ALP=8.74×10-3×193.43 ×70=118.34 N 掛上導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線越過(guò)下橫擔(dān)須向外拉開(kāi)，其拉力T2 與水平線的夾角假設(shè)為 20°，并假設(shè)上下橫擔(dān)間導(dǎo)線水平拉開(kāi)1.2m 。（如下圖）： x=0，則： y=0，則：解得 T1=1140.10N, T2=1009.50NT1 引起的垂直荷載 GT1 和橫向荷載 PT1 為：G= K(G+ GT1

10、)+GF=1.1×(603.35+632.41)+300=1659.34NP= KPT1+P=1.1×948.62+118.34=1161.82N b）安裝下導(dǎo)線）導(dǎo)線重力G=603.35 N)導(dǎo)線風(fēng)壓P=4(0,10)ALP=8.74×10-3×193.43 × 70=118.34 N G= KG+GF=1.1×603.35+300=963.685N P=P=118.34N4.1 運(yùn)行大風(fēng)工況風(fēng)壓計(jì)算)橫擔(dān)處(圖中標(biāo)記 1 處)單位長(zhǎng)度桿身風(fēng)壓P1( 0,25) = SZW0 A = SZW0 (D0+DX)/2=1.0 ×

11、;0.7×1.14× (0.19+0.19+0.8 ÷ 75) ÷ 2× 252÷ 1600=60.89 N/m)電桿接頭處 (圖中標(biāo)記 2 處) 單位長(zhǎng)度桿身風(fēng)壓P2( 0,25) = SZW0 A = SZW0 (D0+DX)/2=1.0 ×0.7×1.0× (0.19+0.19+9÷ 75) ÷ 2× 25 2÷ 1600=68.36 N/m)地面處單位長(zhǎng)度桿身風(fēng)壓P3( 0,25) = SZW0 A = SZW0 (D0+DX)/2=1.0 ×0.

12、7×1.0× (0.19+0.19+12.5÷75) ÷2×252÷1600=74.74 N/m式中： - 風(fēng)振系數(shù)，應(yīng)根據(jù)桿塔總高度查下表；S - 風(fēng)荷載體型系數(shù)，環(huán)型電桿取 0.7 ；Z - 風(fēng)壓高度變化系數(shù)；根據(jù)地形粗糙程度按下表選??；W0- 基準(zhǔn)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值， kN/m2，應(yīng)根據(jù)基準(zhǔn)高度的風(fēng)速 V(m/s) 計(jì)算。 計(jì)算如下：W 0 /=V 2/1600V - 基本風(fēng)速， m/s ；A- 桿塔結(jié)構(gòu)構(gòu)件迎風(fēng)面的投影面積， mm 2 。4.2 安裝工況風(fēng)壓計(jì)算)橫擔(dān)處單位長(zhǎng)度桿身風(fēng)壓P1( 0,25) = SZW0 A = SZW0

13、 (D0+DX)/2=1.0 ×0.7×1.14× (0.19+0.19+0.8 ÷ 75) ÷ 2× 102÷ 1600=9.74 N/m)電桿接頭處單位長(zhǎng)度桿身風(fēng)壓P2( 0,25) = S ZW0 A = SZW0 (D0+DX)/2=1.0×0.7×1.0× (0.19+0.19+9÷ 75) ÷ 2× 10 2÷ 1600=10.94 N/m)地面處單位長(zhǎng)度桿身風(fēng)壓P3（ 0,25） = S ZW0 A = SZW0 （D0+DX）/2=1.0&

14、#215;0.7×1.0×（0.19+0.19+12.5 ÷ 75） ÷2×102÷1600=11.96 N/m4.3 風(fēng)壓作用點(diǎn)高度計(jì)算）橫擔(dān)處風(fēng)壓作用點(diǎn)高度）電桿接頭處風(fēng)壓作用點(diǎn)高度）地面 風(fēng)壓作用點(diǎn)高度式中：D0 - 主桿頂徑， mm；Dx - 任意截面 x 處的桿徑， mm；hx - 桿頂至任意截面 x 處垂直距離， mm。埋深受力點(diǎn) h0/3=2.5/3=0.83m ，桿頂至埋深受力點(diǎn) h3=12.5+0.83=13.33m5.1 運(yùn)行工況彎矩計(jì)算a)大風(fēng)工況M=1.15 GGa+ Q( ph+qxhxZ)M1=1.15&#

15、215;1.4×1.0×(628.94×0.8+60.89 ×0.8×0.53)=851.64N·mM2=1.15×1.4×1.0×628.94×9+628.94×(9-0.8)×2+68.36 ×9× 6=31663.09N · mM3=1.15×1.4×1.0×628.94×13.33+628.94×(13.33-0.8)×2+74.74 ×12.5×(8.33+

16、0.83) )=52651.41N · m式中： G- 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，宜取 1.2 ，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件有利時(shí)可取 1.0 ； Q- 可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，宜取 1.4 ；Ga - 所有垂直荷載準(zhǔn)荷載對(duì)任意截面 x處的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值， N·m；ph - 所有橫向荷載準(zhǔn)荷載對(duì)任意截面x 處的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值， N· m；- 可變荷載組合系數(shù)，運(yùn)行工況宜取 1.0 ，耐張型桿塔斷線工況和各 類(lèi)桿塔的安裝工況宜取 0.9 ，直線型桿塔斷線工況和各類(lèi)桿塔的驗(yàn)收工況宜 取 0.75 ；qx- 任意截面 x 處以上桿身單位長(zhǎng)度風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值， N/m。hx- 桿頂至任意截面 x 處垂直距離， mm

17、。Z - 任意截面 x 處以上的風(fēng)壓合力作用點(diǎn)的高度， m。5.2 斷線工況彎矩計(jì)算 因?yàn)閿嗌蠈?dǎo)線對(duì)桿身產(chǎn)生的彎矩比斷下導(dǎo)線要大得多(即斷上導(dǎo)線起 控制作用)，故只計(jì)算斷上導(dǎo)線時(shí)桿柱的彎矩(按固定橫擔(dān)考慮)。M=1.15 Q KCTh)M1=1.15×1.4×0.75×1.0×1871.24 × 0.8=1807.62N · mM2=1.15×1.4×0.75×1.0×1871.24 × 9=18528.08N · mM3=1.15×1.4×0.75

18、15;1.0×1871.24 × 13.33=28311.81N · m式中：KC- 斷線時(shí)的沖擊系數(shù)5.3 安裝工況彎矩計(jì)算M=1.15 GGa+ Q (ph+qxhxZ)安裝上導(dǎo)線M1=1.15×1.0×1.4×0.9×( 1161.82×0.8+9.74×0.8×0.53) =1352.77N·mM2=1.15×1.0×1.4×0.9×(1161.82×9+10.94 ×9×6)=16007.31N·

19、mM3=1.15×1.0×1.4×0.9×(1161.82×13.33+11.96 × 12.5×(8.33+0.83) =24425.04N·m)安裝下導(dǎo)線M1=1.15×1.0×1.4×0.9×(118.34×0.8+9.74 ×0.8×0.53)=143.16N·mM2=1.15×1.0×1.4×0.9×(118.34×9+118.34×(9-0.8)×2+10.94 ×9× 6)=5211.47N·mM3=1.15×1.0×1.4×0.9×( 118.34×13.33+118.34×(13.33-0.8)×2+11.96 × 12.5× (8.33+0.83)=8567.20N· m安裝時(shí)產(chǎn)生的最大彎矩 M 1=1352.77N· m， M2=16007.31N·m， M3=2442