500kv輸電線路 課程設(shè)計

1、專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告500kV 架空輸電線路設(shè)計班級： 機械 0807 班 姓名：日期： 2011-9-3 華北電力大學(xué)機械工程系目錄專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告 .11.概述概述 .11.1 課程設(shè)計的目的課程設(shè)計的目的 .11.2 課程設(shè)計任務(wù)課程設(shè)計任務(wù) .12設(shè)計題目及要求設(shè)計題目及要求 .22.1 設(shè)計題目設(shè)計題目 .22.2 設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù) .22.2.1 氣象條件.22.2.2 導(dǎo)地線參數(shù).22.2.3 污穢等級.32.2.4 設(shè)計檔距.32.2.5 鐵塔塔形.32.2.6 鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計條件.33.設(shè)計方法和步驟設(shè)

2、計方法和步驟 .43.1 線路設(shè)計部分線路設(shè)計部分 .43.1.1 絕緣配合設(shè)計.43.1.2導(dǎo)線和地線的比載計算.43.1.3 繪制導(dǎo)向的應(yīng)力弧垂曲線.63.1.4 地線的應(yīng)力選配.113.1.5 導(dǎo)地線對桿塔的作用力.123.1.6 架空線的最大弧垂.133.2 鐵塔設(shè)計部分鐵塔設(shè)計部分 .143.2.1 鐵塔呼稱高度確定.143.2.2 桿塔荷載組合的原則和工況.143.2.3 鐵塔的內(nèi)力計算的假定及計算方法.223.2.4 構(gòu)件設(shè)計.223.2.5 螺栓連接設(shè)計.243.3 鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計部分鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計部分 .253.3.1 階梯式基礎(chǔ)柱身截面的配筋設(shè)計.253.3.2 階梯式基礎(chǔ)上拔

3、穩(wěn)定性計算.263.3.3 階梯式下壓基礎(chǔ)的穩(wěn)定性驗算.274.收獲和新得收獲和新得 .29專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告01.概述概述1.1 課程設(shè)計的目的課程設(shè)計的目的1）綜合運用有關(guān)先選秀課程的理論和生產(chǎn)實際只是進(jìn)行輸電架空線路設(shè)計訓(xùn)練，使理論和實際結(jié)合起來，是這些只是得到進(jìn)一步鞏固、加深和拓展。2）學(xué)習(xí)和掌握架空輸電線路設(shè)計的一般方法和步驟，培養(yǎng)設(shè)計能力和實際解決問題的能力。3）進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練，對計算、運用設(shè)計資料以及進(jìn)行經(jīng)驗估算的方面的基本技能得到一次綜合訓(xùn)練，提高技能水平。1.2 課程設(shè)計任務(wù)課程設(shè)計任務(wù)1）架空線路設(shè)計部分：絕緣配合設(shè)計；比載計算；繪制應(yīng)力弧垂曲線表；地線應(yīng)力的

4、選配方法；計算架空線對桿塔的作用力；2）鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計部分：鐵塔外形尺寸校核；鐵塔荷載計算；鐵塔選材；螺栓設(shè)計；鐵塔基礎(chǔ)作用力計算；3）鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計部分：鐵塔的配筋計算；鐵塔基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定性驗算；鐵塔基礎(chǔ)承載里驗算；鐵塔基礎(chǔ)強度驗算。專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告12設(shè)計題目及要求設(shè)計題目及要求2.1 設(shè)計題目設(shè)計題目500kV 架空輸電線路設(shè)計2.2 設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)2.2.1 氣象條件氣象條件氣象條件 B表 2-1 氣象條件氣象條件 B 氣象條件氣象條件氣溫（氣溫（）風(fēng)速（風(fēng)速（m/s）冰厚（冰厚（mm)最高氣溫最高氣溫4000最低溫度最低溫度-4000覆冰覆冰-51010最大風(fēng)速最大風(fēng)速-53

5、20安裝情況安裝情況-15100雷電過電壓雷電過電壓15100操作過電壓操作過電壓-51602.2.2 導(dǎo)地線參數(shù)導(dǎo)地線參數(shù)導(dǎo)地線型號 B：LGJ-630/45地線型號：JLB40-150專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告2表 2-2 導(dǎo)地線參數(shù)導(dǎo)地線參數(shù)型號LGJ-630/45LJB40/150鋁股45/4.2鋼（鋁包鋼）19/3.15結(jié)構(gòu)(股數(shù)/直徑 mm)鋼芯7/2.8鋁 鋁股632.45鋼芯43.1鋼（鋁包鋼）/鋁56.27/91.8截面積()2mm總截面積666.55148.07外徑（mm）33.615.75單重(kg/km)2060696.7計算拉斷力(kN)148.790.62彈性模量

6、(Mpa)65000109000線膨脹系數(shù)()C/10620.513直流電阻200.046330.295最大使用應(yīng)力(Mpa)85183.60年平均運行應(yīng)力(N/)2mm53年平均運行應(yīng)力占抗拉強度25%25%安全系數(shù)32.2.3 污穢等級污穢等級級污穢區(qū)2.2.4 設(shè)計檔距設(shè)計檔距水平檔距 B：500m2.2.5 鐵塔塔形鐵塔塔形5A-ZM2塔形設(shè)計條件、單線圖、司令圖見附錄。2.2.6 鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計條件鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計條件1）工程地質(zhì)條件：土壤為一般粘性土，粘性土為可塑狀態(tài)，土的計算容重，上拔角，計算摩擦角，承載力特征值3/16mKNs 20 30。kpafak2592）基礎(chǔ)作用力見鐵塔設(shè)計結(jié)

7、果。3）材料：混凝土強度等級采用 C20，取鋼筋混凝土的容重約為。專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告33.設(shè)計方法和步驟設(shè)計方法和步驟3.1 線路設(shè)計部分線路設(shè)計部分3.1.1 絕緣配合設(shè)計絕緣配合設(shè)計根據(jù)經(jīng)驗選擇懸式絕緣子型號：XWP-160，污穢等級，爬電距離 h=400mm，查指導(dǎo)書表 3-1，a=1.822.0，本次計算取 a=2，爬電比距 a=2.5cm/kv 公稱高度 155mm，確定絕緣子片數(shù)，按照絕緣配合條件確定，其公式如下：Na Unh2.0 5002540n取 n=25。根據(jù)上式可以得到絕緣子的總長：25 1553875mm 3.1.2導(dǎo)線和地線的比載計算導(dǎo)線和地線的比載計算a)

8、根據(jù)地線型號，查表確定地線參數(shù)根據(jù)地線型號，查表確定地線參數(shù).導(dǎo)線型號：LGJ-630/45，截面積 A=666.5mm2 ，外徑 d=33.6mm，單重 q=2060kg/km，計算拉斷力 148.7KN，彈性模量 E=65000Mpa，線膨脹系 20.5 （10-6/） ，最大使用應(yīng)力85Mpa，年平均應(yīng)力 53N/ mm2，年平均運行應(yīng)力抗拉強度（25） 。地線型號：LJB40-150，總截面積 A=148.07mm2,外徑 d=15.75mm,單重 q=696.7kg/km，計算拉斷力 90.62KN，彈性模量 E=109000Mpa，線膨脹系數(shù) 13（10-6/） ，最大使用應(yīng)力 1

9、83N/ mm2， 年平均應(yīng)力 (25)。b)計算導(dǎo)線和地線的計算導(dǎo)線和地線的并給出下列條件下的比載值：并給出下列條件下的比載值：17 公式如下:專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告4310qgA 32()b,10b dbA 23b,b, 234,sin10vcfscWa u dA 235b,(2 )sin10vcfscWa udbA 22146, 22357b,bb 表 3-1 導(dǎo)線比載導(dǎo)線比載項目比載(Mp/m)310備注自重比載(0,0)130.30785冰重比載(10,0)218.137垂直總比載(10,0)348.445計算最大風(fēng)速(0,32)431.939=1.2, =0.75, =1.1

10、cfsc校驗最大風(fēng)速(0,32)425.977=1.2, =0.61, =1.1cfsc計算安裝、外過電壓情況(0,10)43.4656=1.0, =1, =1.1cfsc無冰風(fēng)壓比載內(nèi)過電壓(0,16)46.654=1.0, =0.75, =1.1cfsc覆冰風(fēng)壓比載(10,10)56.031=1.0, =1,0, =1.2cfsc計算最大風(fēng)速(0,32)644.03校驗最大風(fēng)速(0,32)639.917安裝、外過電壓(0,10)630.5053無冰綜合比載內(nèi)過電壓(0,10)631.03覆冰綜合比載 電氣(10,10)748.819專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告5表 3-2 地線比載：地線比

11、載：項目比載(Mp/m)310備注自重比載(0,0)146.1423冰重比載(10,0)248.2202垂直總比載(10,0)394.3625計算最大風(fēng)速(0,32)473.522=1.2, =0.75, =1.2cfsc校驗最大風(fēng)速(0,32)457.7979=1.2, =0.61, =1.2cfsc計算安裝、外過電壓情況(0,10)47.9523=1.0, =1.0, =1.2cfsc無冰風(fēng)壓比載內(nèi)過電壓(0,16)412.4579=1.0, =0.61, =1.2cfsc覆冰風(fēng)壓比載(10,10)518.108=1.0, =1,0, =1.2cfsc計算最大風(fēng)速(0,32)686.802

12、校驗最大風(fēng)速(0,32)673.957安裝、外過電壓(0,10)646.823無冰綜合比載內(nèi)過電壓(0,10)647.794覆冰綜合比載 電氣(10,10)796.0843.1.3 繪制導(dǎo)向的應(yīng)力弧垂曲線繪制導(dǎo)向的應(yīng)力弧垂曲線a)導(dǎo)線有關(guān)參數(shù)：導(dǎo)線有關(guān)參數(shù)：LGJ-630/45截面積A(mm)導(dǎo)線直徑d（mm）彈性系數(shù)E（MPa）溫膨系數(shù)（1/C）計算拉斷力Tj(N)單位長度質(zhì)量q(kg/km)強度極限p(MPa)安全系數(shù)K許用應(yīng)力o(MPa)年均應(yīng)力上限p(MPa)666.5533.66300020.910-61487002060211.932.584.77452.98其中：p1487000

13、.950.95211.93666.55jTAp084.774Kcpp0.2552.98可能控制成為氣象條件的是：最低氣溫、最大風(fēng)速、覆冰有風(fēng)、年均氣溫。整理改非典型氣象區(qū)四種可能控制條件的有關(guān)氣象參數(shù)，列于表 3-3。專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告6b)列出導(dǎo)線控制條件參數(shù)表列出導(dǎo)線控制條件參數(shù)表表 3-3 導(dǎo)線控制條件參數(shù)表導(dǎo)線控制條件參數(shù)表最低氣溫最大風(fēng)速覆冰有風(fēng)年均氣溫溫度 t()-40-5-5-5比載（Mpa/m）31030.30844.0348.81930.308許用應(yīng)力(Mpa)084.77484.77484.77452.98/(1/m) 03100.3575 0.5190.5759

14、0.57206排序a/cb由于最大風(fēng)速和覆冰氣象的氣溫相同，二者的許用應(yīng)力相同，因此二者中比載小的不起控制作用，故不再把最大風(fēng)速作為控制氣象條件。c)計算臨界檔距，按等高懸點考慮，確定控制條件，給出各個氣象控制條件的控制范圍；計算臨界檔距，按等高懸點考慮，確定控制條件，給出各個氣象控制條件的控制范圍；公式： 00220024jjiiijjijiaE ttlE 表 3-4 有效臨界檔距判別表有效臨界檔距判別表可能控制條件abc臨界檔距379.96abl165.217acl290.67aclc382.63bl1664.448cdl根據(jù)列表法可知，無高差的時候有效臨界檔距為165.217m ,102

15、3.2m.accdll1.當(dāng)檔距 0l165.217m 時控制條件為 a 氣像（最低氣溫） ；2.當(dāng)檔距 165.217ml1664.448m 時控制條件為 d 氣象（覆冰有風(fēng)）專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告7d)以控制條件為已知條件，列已知參數(shù)表，以各氣象條件為待求條件，列出待求條件的已知條件:表 3-5 已知條件及參數(shù)已知條件及參數(shù)已知條件最低氣溫年均氣溫最大風(fēng)速控制區(qū)間052.2352.231023.21023.2溫度（）-101515覆冰厚度（mm）000風(fēng)速(m/s)01835比載(Mpa/m)30.3130.3149.1水平應(yīng)力(Mpa)8553.1385 表 3-6 待求條件的已知

16、參數(shù)待求條件的已知參數(shù)參數(shù)t（）b(mm)v(m/s)比載（Mpa/m）310最高氣溫400030.30785最低氣溫-400030.30785年均氣溫-50030.30785事故-150030.30785外過有風(fēng)1501030.5053外過無風(fēng)150030.30785內(nèi)過電壓-501631.03安裝-1501030.503覆冰無風(fēng)-510048.445覆冰有風(fēng) -5101048.819最大風(fēng)（計算）-503244.03最大風(fēng)（校驗）-503239.917 e)利用狀態(tài)方程，求得各待求條件下的應(yīng)力和弧垂，并繪制曲線；利用狀態(tài)方程，求得各待求條件下的應(yīng)力和弧垂，并繪制曲線；應(yīng)力弧垂曲線：2 22

17、 22121212221()2424ccccElElaE tt專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告8表 3-7 應(yīng)力弧垂計算應(yīng)力弧垂計算最高氣溫最低氣溫年均氣溫事故外過有風(fēng)外過無風(fēng)氣象條件 檔距l(xiāng)r(m)3(Mpa)10fv(m)3(Mpa)103(Mpa)103(Mpa)103(Mpa)103(Mpa)10fv(m)5013.170 0.7192 84.774 40.976 52.825 22.773 22.773 0.4187 10022.757 1.6649 84.774 46.287 55.948 32.256 32.256 1.1824 15030.513 2.7938 84.774 51.

18、475 59.490 39.695 39.695 2.1617 165.21732.685 3.1867 84.774 52.984 60.581 41.743 41.743 2.5116 20035.692 4.2460 79.799 52.984 59.228 43.696 43.696 3.4911 25039.140 6.0500 73.228 52.984 57.671 45.860 45.860 5.1975 30041.746 8.1681 68.117 52.984 56.555 47.429 47.429 7.2368 35043.743 10.6103 64.443 52.

19、984 55.762 48.587 48.587 9.6155 40045.291 13.3847 61.857 52.984 55.192 49.454 49.454 12.3387 45046.506 16.4973 60.018 52.984 54.773 50.116 50.116 15.4098 50047.471 19.9528 58.682 52.984 54.460 50.630 50.630 18.8315 55048.247 23.7546 57.687 52.984 54.220 51.035 51.035 22.6055 60048.878 27.9051 56.929

20、 52.984 54.034 51.358 51.358 26.7331 65049.396 32.4063 56.340 52.984 53.885 51.619 51.619 31.2152 70049.826 37.2597 55.873 52.984 53.766 51.834 51.834 36.0526 覆冰無風(fēng)操作過電壓覆冰有風(fēng)最大風(fēng) （強度） 最大風(fēng) （校驗）安裝 氣象條件 檔距(m)3(Mpa)103(Mpa)103(Mpa)10fv(m)3(Mpa)103(Mpa)103(Mpa)105045.089 41.096 45.178 0.3377 44.039 52.852 5

21、2.852 52.2355.393 46.582 55.574 1.0981 53.215 56.030 56.030 10064.612 51.916 64.865 2.1168 61.540 59.626 59.626 15067.256 53.466 67.531 2.4842 63.933 60.733 60.733 20069.771 53.560 70.090 3.4827 65.897 59.419 59.419 25072.723 53.664 73.096 5.2179 68.181 57.906 57.906 30074.983 53.739 75.401 7.2841 6

22、9.908 56.820 56.820 35076.721 53.793 77.175 9.6865 71.219 56.048 56.048 40078.070 53.832 78.552 12.4299 72.224 55.492 55.492 45079.127 53.861 79.633 15.5181 73.004 55.084 55.084 50079.965 53.883 80.491 18.9540 73.617 54.778 54.778 55080.637 53.901 81.179 22.7400 74.105 54.544 54.544 60081.183 53.914

23、 81.737 26.8776 74.497 54.361 54.361 65081.629 53.925 82.195 31.3681 74.818 54.216 54.216 70081.999 53.934 82.574 36.2126 75.082 54.100 54.100 專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告9f）應(yīng)力弧垂計算曲線）應(yīng)力弧垂計算曲線圖 3-1 導(dǎo)線應(yīng)力曲線導(dǎo)線應(yīng)力曲線0.00010.00020.00030.00040.00050.00060.00070.00080.00090.00050100 150 165 200 250 300 350 400 450 500 550

24、600 650 700應(yīng)應(yīng)力力弧弧垂垂曲曲線線檔檔距距應(yīng)應(yīng)力力值值最高氣溫覆冰有風(fēng)覆冰無風(fēng)外過無風(fēng)最低氣溫最大風(fēng)速(強度)內(nèi)過電壓外過有風(fēng)安裝事故年均氣溫最大風(fēng)速（校驗）最高氣溫弧垂覆冰有風(fēng)弧垂外過無風(fēng)弧垂圖 3-2 導(dǎo)線最大弧垂曲線0.00005.000010.000015.000020.000025.000030.000035.000040.000050 100 150 165 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700弧弧垂垂曲曲線線檔距弧垂最高氣溫弧垂覆冰有風(fēng)弧垂專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告103.1.4 地線的應(yīng)力選配地線的應(yīng)力選配a）選擇

25、地線的架線應(yīng)力時，首先按桿塔塔頭導(dǎo)線和地線懸掛點間尺寸，如圖）選擇地線的架線應(yīng)力時，首先按桿塔塔頭導(dǎo)線和地線懸掛點間尺寸，如圖 3-3 所示，以及所示，以及外過電壓下檔距中央導(dǎo)線與地線的防雷間距要求，推算在外過電壓下該檔地線應(yīng)達(dá)到的使用外過電壓下檔距中央導(dǎo)線與地線的防雷間距要求，推算在外過電壓下該檔地線應(yīng)達(dá)到的使用應(yīng)力。應(yīng)力。bbdd式中，2228 (1 0.012 )lSHl分別為導(dǎo)線的比載和水平應(yīng)力； dd、分別為地線的比載和地線的水平的應(yīng)力；bb、H 和 S 為桿塔上導(dǎo)線和地線懸掛點間的垂直距離和水平距離；l為檔距圖 3-3 導(dǎo)線和地線懸掛點專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告11，絕緣子長度為

26、 3.875m。3=46.1423 10adMP已知：垂直：H=1200+800+3875=5875mm=5.875m；水平：S=5850mm=5.85m2252810.0125005.855.8756.5 10500B 地線的架線應(yīng)力：33546.1423 10=59.5330.30785 106.5 1050.63bMpa （）b) 利用狀態(tài)方程求各種氣象條件下該檔地線的最低點水平應(yīng)力，并檢查其是否滿足安全系數(shù)利用狀態(tài)方程求各種氣象條件下該檔地線的最低點水平應(yīng)力，并檢查其是否滿足安全系數(shù)的要求，并匯成總地線應(yīng)力表。的要求，并匯成總地線應(yīng)力表。其中：要求校核以下工況：最高氣溫、最低氣溫、最大

27、風(fēng)速、最厚覆冰、內(nèi)過電壓、外過無風(fēng)、外過有風(fēng)、安裝有風(fēng)、年均氣溫。Tj90.62kN0.95581.4jppoTA查表知拉斷力：，許用應(yīng)力：，安全系數(shù)式子：表 3-8 地線應(yīng)力一覽表地線應(yīng)力一覽表氣象條件溫度t（）風(fēng)速b(mm)冰厚v(m/s)比載（Mpa)最大使用應(yīng)力最低點應(yīng)力安全系數(shù)是否滿足規(guī)范要求最高氣溫40.0000.0000.0000.046183.60059.5959.076是最低氣溫-40.0000.0000.0000.046183.60064.0625.259是最大風(fēng)速-5.00032.0000.0000.087183.600110.5464.787是最厚覆冰-5.00010.

28、00010.0000.096183.600121.4449.019是內(nèi)過電壓-5.00016.0000.0000.048183.60064.4639.766是外過無風(fēng)15.0000.0000.0000.046183.60059.5329.427是外過有風(fēng)15.00010.0000.0000.047183.60061.6769.192是安裝有風(fēng)-15.00010.0000.0000.047183.60063.2519.329是年均氣溫-5.0000.0000.0000.046183.60062.3209.756是3.1.5 導(dǎo)地線對桿塔的作用力導(dǎo)地線對桿塔的作用力a)根據(jù)設(shè)計檔距，由導(dǎo)線的應(yīng)力弧

29、垂曲線，查得該條件下的水平應(yīng)力（根據(jù)設(shè)計檔距，由導(dǎo)線的應(yīng)力弧垂曲線，查得該條件下的水平應(yīng)力（） ，再根據(jù)下式就，再根據(jù)下式就0可以計算懸掛點的垂向應(yīng)力：可以計算懸掛點的垂向應(yīng)力：002ABlch按照等高懸掛點計算：310專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告12表 3-9 導(dǎo)線對桿塔的作用力導(dǎo)線對桿塔的作用力氣象條件最低點應(yīng)力比載（Mpa/m）b3=Mpa 10 )a懸點垂向應(yīng)力 （最高氣溫47.471331643.031E-027.609175006覆冰有風(fēng)80.49078814.882E-0212.25157117覆冰無風(fēng)79.965174894.845E-0212.15760664外過無風(fēng)50.6

30、29999643.031E-027.605276722最低氣溫58.681794893.031E-027.598033706最大風(fēng)速(強度)73.61679874.403E-0211.0485626內(nèi)過電壓53.883389673.103E-027.784325903外過有風(fēng)50.629999643.051E-027.655196643安裝54.777997483.051E-027.650985578事故54.460137743.031E-027.601430418年均氣溫52.9843.031E-027.602814178最大風(fēng)速（校驗）67.590668283.992E-0210.0155

31、4462b)已知各種工況下地線地點的水平應(yīng)力，代入上式同樣可以計算地線懸掛點的垂向應(yīng)力；已知各種工況下地線地點的水平應(yīng)力，代入上式同樣可以計算地線懸掛點的垂向應(yīng)力；表 3-10 地線對桿塔的作用力地線對桿塔的作用力3.1.6 架空線的最大弧垂架空線的最大弧垂根據(jù)設(shè)計檔距，查導(dǎo)線的應(yīng)力弧垂曲線表獲得架空線的最大弧垂。max19.9528f氣象條件最低點應(yīng)力比載（Mpa/m）b3=Mpa 10 )a懸點垂向應(yīng)力 （最高氣溫59.5950.04614211.608最低氣溫64.0620.09608424.588最大風(fēng)速110.5460.09436323.770最厚覆冰121.4440.0461421

32、1.553內(nèi)過電壓64.4630.04614211.597外過無風(fēng)59.5320.08680222.184外過有風(fēng)61.6760.04779412.024安裝有風(fēng)63.2510.04682311.773年均氣溫62.320.04682311.775專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告133.2 鐵塔設(shè)計部分鐵塔設(shè)計部分3.2.1 鐵塔呼稱高度確定鐵塔呼稱高度確定在設(shè)計要求得塔型中選取滿足電氣要求的最小呼稱高度的鐵塔。，=0.709mh施工裕度： =11mxh取導(dǎo)線距地面的安全距離：（取非居民區(qū)）max3.875 19.9528 11 0.935.7278xHfhhm 呼高：取 H=36m,鐵塔全高 4

33、7.8m.3.2.2 桿塔荷載組合的原則和工況桿塔荷載組合的原則和工況1.各種工況下塔頭的荷載受力分析根據(jù)所設(shè)計的鐵塔類型，按照規(guī)定的的荷載組合原則和工況，確定鐵塔所需要計算的荷載組合工況，按線路設(shè)計部分給出的方法計算各工況導(dǎo)線荷載，繪制塔頭導(dǎo)線荷載的分工況荷載圖，塔身風(fēng)荷載和自重荷載表。絕緣子重力（包括金具）:JDG8.8*25*9.80225=2156.495Na)運行情況一：最大風(fēng)、無冰、未斷線。運行情況一：最大風(fēng)、無冰、未斷線。V=32m/s t=-5 b=0mm1)31:46.14*10*148.07*5003415.975BBBVGnA LN地線重力2) 3473.522 10 *

34、148.07*5005443.20BBBPPnA LN地線風(fēng)壓比載：3)314*30.30785*10 *666.55 500 2156.49542559.89DDDVJDGnA LGN導(dǎo)線重力為絕緣子串的風(fēng)載荷：絕緣子串?dāng)?shù)每串的片數(shù)雙裙一片絕緣子擋風(fēng)面積11n 225n 絕緣子串高度約為 36m，取風(fēng)壓高度變化系數(shù)則:20.04JAmm1.25Zu 212032(1)=1 (25 1) 1.25 0.04*8321.6JDzJPn nu A WN4)3444 31.939 10666.55 500 83243409.88DDDPJDPA LPN 導(dǎo)線風(fēng)壓為專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告14圖

35、3-4 運行情況運行情況 1：最大風(fēng)、無冰、未斷線b)運行情況二：覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速、未斷線。運行情況二：覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速、未斷線。V=10m/s b=10mm t=-51)設(shè)計冰厚為 10mm，覆冰系數(shù)取 1.075，則地線重力為:3394.3625 10148.07 5006986.128BBBVGA LN2)地線風(fēng)壓為3518.108 10148.07 500134.626BBBPPnA LN3)導(dǎo)線重力為:334 48.445*10*666.55 5002156.495 1.07566900.26DDDVJDGnA LKGN4)絕緣子風(fēng)載荷:212010(1)1 (25 1) 1.37

36、0.04*89.051.6JDzJPn nu A WN 5)導(dǎo)線風(fēng)壓為:354 6.031 10666.55 500 89.058128.98DDDPJDPnA LPN 圖 3-5 運行情況運行情況 2：覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速、未斷線c)斷導(dǎo)線情況：斷一相導(dǎo)線的荷載組合為無冰、無風(fēng)斷導(dǎo)線情況：斷一相導(dǎo)線的荷載組合為無冰、無風(fēng)(1) 地線重力:3146.14*10*148.07*5003415.975BBBVGnA LN未斷導(dǎo)線相：314 30.30785 10666.55 500 2156.49542559.89DDDVJDGnA LGN 專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告15斷導(dǎo)線相314*30.307

37、85*10 *666.55 5002156.49522358.1922DDDVJDnA LGGN(2) 斷線張力。LGJ-630/45 型導(dǎo)線的計算拉斷力為 TP=148700N,導(dǎo)線最大使用張力為,K=3。ma6673PDCTTNK導(dǎo)線最大使用張力百分比值為 20%：maxX%49566.667 20%=9913.333NDDTT圖 3-6 斷下左導(dǎo)線情況：斷下左導(dǎo)線情況：斷一相導(dǎo)線的荷載組合為無冰、無風(fēng)圖 3-7 斷上導(dǎo)線情況：斷上導(dǎo)線情況：斷一相導(dǎo)線的荷載組合為無冰、無風(fēng)d)斷地線情況：無冰、無風(fēng)、導(dǎo)線未斷斷地線情況：無冰、無風(fēng)、導(dǎo)線未斷(1) 導(dǎo)線重力:314

38、 30.30785 10666.55 500 2156.49542559.89DDDVJDGnA LGN (2) 斷線張力。LJB40-150B40-150 型地線的計算拉斷力為 TP=90620N,導(dǎo)線最大使用張力為：（K=3）max9062030206.6673PDCTTNK導(dǎo)線最大使用張力百分比值為 20%:maxX%30206.667 20%=6041.333NDDTT專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告16圖 3-8 斷地線情況：斷地線情況：無冰、無風(fēng)、導(dǎo)線未斷e)安裝情況：有相應(yīng)風(fēng)、無冰安裝情況：有相應(yīng)風(fēng)、無冰V=10m/s b=0mm t=-15（1）地線重力：3146.14*10*14

39、8.07*5003415.975BBBVGnA LN（2）地線風(fēng)壓比載：347.9523 10*148.07*500588.7485BBBPPnA LN（3）導(dǎo)線重力為：314*30.30785*10 *666.55 500 2156.49542559.89DDDVJDGnA LGN（4）導(dǎo)線風(fēng)壓：3444 3.4656 10666.55 500 81.254701.24DDDPJDPA LPN 212010(1)=1 (25 1) 1.25 0.04*81.251.6JDzJPn nu A WN（5）正在起吊下導(dǎo)線時下橫擔(dān)處的總重力為：DGKG4000 1.1 42559.89 400050

40、815.88N圖 3-9 安裝下導(dǎo)線：安裝下導(dǎo)線：有相應(yīng)風(fēng)、無冰專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告172. 塔頭塔身的風(fēng)荷載運行情況共有以下幾種：1.運行情況一：最大風(fēng)、無冰、未斷線；2.運行情況二:覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速、未斷線；3.斷上導(dǎo)線情況：斷上導(dǎo)線的荷載組合為無冰、無風(fēng)；4.斷下導(dǎo)線情況：斷左下導(dǎo)線的荷載組合為無冰、無風(fēng)；5.斷地線情況：斷地線的荷載組合情況為無冰、無風(fēng)、導(dǎo)線未斷；6.安裝情況：起吊下導(dǎo)線，荷載組合情況為有相應(yīng)風(fēng)、無冰。其中：最大風(fēng)速計算 90、45、0方向風(fēng)，其余只計算 90方向風(fēng)。計算結(jié)果列于表表 3-11、表 3-12、表 3-13 中。專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告18表

41、3-11 塔身、塔頭荷載計算的相關(guān)參數(shù)塔身、塔頭荷載計算的相關(guān)參數(shù)zzss（迎（迎風(fēng)）風(fēng)）s(s(背背風(fēng)風(fēng)) )zzAfAfh hb1b1b2b2H HA AAf/AAf/Ab/hb/h塔身0.8001.31.1201.4670.192511.5488.3785066058.359.988250.19250.8710.8610.8771.31.1301.4670.19256.3335.36605581013.632.899750.19251.1710.8690.9661.31.1331.4670.19254.7414.55810513518.124.626250.19251.2160.8711

42、.0201.31.1491.4670.19253.1053.35135464021.416.128750.19251.4810.8841.0621.31.1481.4670.19252.55034640419024.413.2450.19251.4720.8831.1041.31.1391.4670.19252.29034190374027.411.8950.19251.3220.8761.1421.31.1351.4670.19251.9032.83740332030.29.8840.19251.2610.8731.1731.31.1261.4670.19251.6762.833202900

43、338.7080.19251.1110.866塔頭 01.2061.31.1201.4670.19255.28432900154003627.450.19250.6670.8611.2311.31.1201.4670.19256.5752.3154001430038.334.1550.19250.7080.8611.2731.31.1201.4670.192510.7294.2143001224042.555.7340.19250.4500.8611.3021.31.1201.4670.19257.2613.3122401062045.837.7190.19250.4130.8611.3201

44、.31.1201.4670.19254.2972106201170047.822.320.19250.5500.861塔頭 01.2061.31.1201.4670.19251.15532900154003660.19250.6670.8611.2311.31.1201.4670.19250.7212.3154001430038.33.743250.19250.7080.8611.2731.31.1201.4670.19251.5294.2143001224042.57.943250.19250.4500.8611.3021.31.1201.4670.19250.8663.3122401062

45、045.84.5003750.19250.4130.8611.3201.31.1201.4670.19250.4242106201170047.82.20.19250.5500.861專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告19表 3-12 塔身荷載塔身荷載塔身荷載運行情況 1：最大風(fēng)(90、0)運行情況 1：最大風(fēng)(45)X、Y運行情況 2:覆冰有風(fēng)斷上導(dǎo)線，無冰無風(fēng)斷下左導(dǎo)線：無冰無風(fēng)斷地線，無冰無風(fēng)安裝情況 2，有相應(yīng)風(fēng)W0.640.06250.06250000.0625v3210000109.7114.8560.9480000.9485.8922.9460.5750000.5754.8692.43

46、40.4750000.4753.4141.7070.3330000.3332.9171.4590.2850000.2852.7021.3510.2640000.2642.3161.1580.2260000.226Ps 背風(fēng)2.0791.040.2030000.85711.27601.1010000.9486.7795.6380.6620000.5755.5883.390.5460000.4753.8642.7940.3770000.3333.3041.9320.3230000.2853.0841.6520.3010000.2642.6531.5420.2590000.226Ps 迎風(fēng)（90、0

47、）2.41.3260.2340000.203專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告20表 3-13 塔頭荷載塔頭荷載塔頭荷載運行情況 1：最大風(fēng)（90）運行情況 1：最大風(fēng)（45）X運行情況 1：最大風(fēng)（45）Y運行情況 1：最大風(fēng)（0）運行情況 2：覆冰有風(fēng)斷上導(dǎo)線，無冰無風(fēng)斷下左導(dǎo)線：無冰無風(fēng)斷地線，無冰無風(fēng)安裝情況2，有相應(yīng)風(fēng)W0.640.320.320.640.06250000.06251.73.8890.857.7780.1660000.1661.0834.9410.5419.8810.1060000.1062.3758.3321.18716.6630.2320000.2321.3775.77

48、0.68811.540.1340000.134Ps迎風(fēng)0.6823.4620.3416.9230.0670000.0671.4643.3490.7326.6990.1430001.430.9334.2550.4668.510.0910000.9112.0457.1761.02314.3510.20001.9971.1864.970.5939.9390.1160001.158Ps背風(fēng)0.5882.9810.2945.9630.0570000.574專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告213.2.3 鐵塔的內(nèi)力計算的假定及計算方法鐵塔的內(nèi)力計算的假定及計算方法根據(jù)鐵塔的荷載工況和鐵塔的外形結(jié)構(gòu)尺寸，計算鐵

49、塔的各桿件內(nèi)力和鐵塔的基礎(chǔ)作用力，鐵塔內(nèi)力計算方法如下：輸電線路桿塔屬于超靜定空間衍架結(jié)構(gòu)。為了簡化做如下假定：1）將空間衍架化為平面桁架；2）構(gòu)件的節(jié)點為理想鉸鏈，所有構(gòu)件軸線都在同一平面內(nèi)的直線，即構(gòu)件都軸向受力；3）假定構(gòu)造要求位置多于桿件為零力桿；4）塔腿與基礎(chǔ)的鏈接為不動鉸鏈；5）將動力或沖擊荷載視為靜力荷載，計算時引入動力系數(shù)和沖擊系數(shù)；6）采用平面桁架進(jìn)行計算時，主材應(yīng)力應(yīng)將正、側(cè)面應(yīng)力相疊加。本課程設(shè)計中，我們組采用 truss-beam-fem v2.0 程序，建立鐵塔三維有限元模型，計算各工況下鐵塔的內(nèi)力和基礎(chǔ)作用力。我們鐵塔的節(jié)點進(jìn)行編號，共有 182 個節(jié)點，590 根

50、桿件，在 matlab 中建立了鐵塔的模型，加上荷載得到內(nèi)力。3.2.4 構(gòu)件設(shè)計構(gòu)件設(shè)計按照規(guī)定的設(shè)計方法對構(gòu)件進(jìn)行強度和穩(wěn)定設(shè)計。本課程設(shè)計要求設(shè)計鐵塔的塔腿部分的構(gòu)件即可。表 3-14 主材斜材軸向力主材斜材軸向力桿件編號受軸向力473612000482-500000491606000主材500-49600056946600570484005714840057246500573-54680574-56300575-56300斜材5761370001主材的校核由 matlab 程序計算結(jié)果知道，在最大風(fēng) 0風(fēng)時，塔腿受力最大，因而只需校核該情況下所給塔腿是否安全。由表 3-14，知道塔腿內(nèi)

51、力中，最大壓力 N=500000N,最大拉力 F=612000N。（1）壓感穩(wěn)定性的校核專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告22校核公式NNfmA主材采用鋼，角鋼 L14012，橫截面積 A=3251，計算長度 L=1660mm，軸向壓力235QN=500000。主材采用最小軸布置，則計算長度，查教材附表 11-1 得 L14012 角鋼的0LL回轉(zhuǎn)半徑為，格構(gòu)式組合構(gòu)建長細(xì)比修正系數(shù) u=1.027.6yrmm則柔度：0u1 166060.144927.6yLr由附表 13-1 查取的穩(wěn)定系數(shù)，由表 6-2 查得該角鋼抗壓、抗拉強度均為0.878215fMpa因為，故有16020213.313.81

52、2215bt1.0nm 500000175.1701 0.878 3251NNMPamA，安全（2）拉桿強度的校核 校核公式nFfA m 其中 A=3251，F(xiàn)=612000N,因是雙肢連接，故有.1.0m 則612000188.250,3251 1nFMPaA m安全。2斜材的校核在最大風(fēng) 0 度風(fēng)時，塔腿受力最大，因而也需校核該情況下與所給塔腿相連的斜材的安全，斜材內(nèi)力，最大壓力 N=56300N,最大拉力 F=137000N。（1）壓感穩(wěn)定性的校核校核公式NNfmA斜材采用鋼，角鋼，橫截面積，長度 L=1836.253mm，軸向235Q80 6L2A940mm壓力。因為是斜材是一拉一壓，

53、則計算長度，查附表 11-1 得角56300NN0LL80 6L鋼的回轉(zhuǎn)半徑為，查規(guī)程，對于一端中心受壓，一端偏心受壓的斜材，015.9yrmm因，長細(xì)比修正系數(shù)001836.253115.487612015.9yLr00300.751.00977/yuLr則柔度:0u1.00977 1836.253116.615715.9yLr由附表 13-1 查取的穩(wěn)定系數(shù)，由表 6-2 查得此號角鋼抗壓抗拉強度均為0.517，此時選折減系數(shù),因為，故有215fMpanm8020213.313.86215bt1.0nm 56300115.8481.0 0.517 940nNMPamA，安全，滿足要求。（2

54、）拉桿強度的校核專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告23 校核公式nFfA m 其中，F(xiàn)=137000N,因一端是單肢連接，故有2940nAmm0.7m 則137000208.2067 940 0.7nFMPaA m，故安全。3.2.5 螺栓連接設(shè)計螺栓連接設(shè)計1.主材螺栓的校核(1)螺栓是，因用 Q235 鋼，其抗剪強度為，抗壓強度20 10M120bvfMpa。校核螺栓收剪承載力公式:370bcfMpa204bbvvvdNnf其中：，螺栓孔徑可取，則1vn 120bvfMpa020dmm22.5dmm23.14 20112037.6994bvNKN 螺栓擠壓公式20 12 37088.837.69

55、9bbbccvNdt fKNNKN 那么螺栓數(shù)目，bvNnn當(dāng) F=612000 時，;當(dāng) N=500000N 時，61215.23337.699n 50013.2637.699n 故可取 n=16，采用雙肢單排連接。(2)驗證打孔之后角鋼的強度:此時凈截面20223251 28 20 12 22662nAAndtmm 而角鋼強度較大一個，不安全。612000229.92152662nNMPaMPaA故需另選擇合適的螺栓，重復(fù)上述驗算，直到達(dá)到要求。2.斜材螺栓的校核(1)螺栓是，因用 Q345 鋼，其抗剪強度為，抗壓強度20 2MMPafbv180。 校核螺栓收剪承載力公式MPafbc510

56、 其中，螺栓孔徑可取204bbvvvdNnf01,180,20bvvnfMPa dmm，則：21.5dmmKNNbv5 .5618042012螺栓擠壓公式:=20 6 51081.6KNbbbccvNdt fN 專業(yè)課程設(shè)計（線路）設(shè)計報告24那么螺栓數(shù)目。bvNnn當(dāng) F=137000N 時，；當(dāng) N= 56300時，1372.4256.5n 56.30.99656.5n 故可取4n(2)驗證打孔之后角鋼的強度此時凈截面2022940 24 20 6 2920nAAndtmm 而角鋼強度較大一個，安全。137000148.9920nNMPaA3.3 鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計部分鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計部分根據(jù)線路設(shè)

57、計、鐵塔設(shè)計和鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計三個部分的設(shè)計條件，對鐵塔的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計和計算，基礎(chǔ)采用階梯式基礎(chǔ)，主要包裹以下四個方面的內(nèi)容：1）對臺階上部的柱子段進(jìn)行配筋設(shè)計；2）對鐵塔基礎(chǔ)的上拔穩(wěn)定性進(jìn)行驗算；3）對地基承載力進(jìn)行驗算；4）對鐵塔基礎(chǔ)的強度進(jìn)行計算。表 3-15 塔腳在最大風(fēng)塔腳在最大風(fēng) 00風(fēng)時各點受力風(fēng)時各點受力FxFyFz1421.25E+05-1.24E+05-1.16E+06150-1.10E+05-1.10E+051.01E+06158-1.25E+05-1.24E+05-1.16E+061661.10E+05-1.10E+051.01E+063.3.1 階梯式基礎(chǔ)柱身截面的配筋設(shè)

58、計階梯式基礎(chǔ)柱身截面的配筋設(shè)計階梯式上拔基礎(chǔ)的臺階階段，設(shè)計成剛性基礎(chǔ)，即基礎(chǔ)底部反力對臺階不發(fā)生彎矩。在臺階上部的柱子段，假設(shè)其周圍土壤不起彎抗作用，故在水平力 x、y 方向作用下任意截面所產(chǎn)生的彎矩為：1=124.900-1.8 =274.78mXXMH h（4）kN1=124.4 2.2=273.68myyMH hkN為達(dá)到較高的安全性，與 x 和 y 軸平行的鋼筋等級選擇二級，柱身四個角落處鋼筋等級選擇二級，基礎(chǔ)上拔力 Ny=1159kN，橫截面內(nèi)的鋼筋總數(shù) n=4*4=16，x 和 y 方向的水平力分別為 Hx=124.9 kN,Hy=124.4 kN 和方向鋼筋的根數(shù)為：n6,6xyn與 y 軸平行的單根鋼筋的總截面面積為：4213111159124.9-1.8+2.5131 10340 10166 3.52076yxsyyyxNQH hAmfnn e（4）與 x 軸平行的單根鋼筋的總截面面積為：1423111159124.4-1.8+2.5116 10340 10166 3.52076yysxy