輸電線路桿塔及基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書

1、輸電線路桿塔基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書一、設(shè)計題目：剛性基礎(chǔ)設(shè)計（一）任務(wù)書（二）目錄（三）設(shè)計說明書主體設(shè)計計算書是設(shè)計計算的整理和總結(jié)，是圖紙設(shè)計的理論依據(jù)，也是審核設(shè)計的技術(shù)文件之一，因此編寫設(shè)計說明書是設(shè)計工作的非常重要的一部分。1、設(shè)計資料整理(1)土壤參數(shù)（2）基礎(chǔ)的材料（3）柱的尺寸（4）基礎(chǔ)附加分項系數(shù)2、桿塔荷載的計算（1）各種比載的計算（2）荷載計算1）正常大風(fēng)情況2）覆冰相應(yīng)風(fēng)3）斷邊導(dǎo)線情況要求作出三種情況的塔頭荷載圖3、基礎(chǔ)作用力計算計算三種情況荷載作用下基礎(chǔ)的作用力，選擇大者作為基礎(chǔ)設(shè)計的條件。4、基礎(chǔ)設(shè)計計算（1）確定基礎(chǔ)尺寸1）基礎(chǔ)埋深h0確定2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸確定A、假

2、定階梯高度H1和剛性角B、求外伸長度b' C、求底邊寬度B D、畫出尺寸圖（2）穩(wěn)定計算1）上拔穩(wěn)定計算2）下壓穩(wěn)定計算（3）基礎(chǔ)強度計算5、畫基礎(chǔ)施工圖和鐵塔單線圖用A3紙（按制圖標準畫圖）見參考圖6、計算可參考例113輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計的目的。輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計課是輸電線路專業(yè)重要的專業(yè)課之一，輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計課程設(shè)計是本門課程教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要組成部分。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握本門課程中所學(xué)的內(nèi)容，并且能將其它有關(guān)先修課程（如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、砼結(jié)構(gòu)，線路設(shè)計基礎(chǔ)、電氣技術(shù)）等的理論知識在實際的設(shè)計工作中得以綜合地運用；通過課程設(shè)計，能使學(xué)生熟

3、悉并掌握如何應(yīng)用有關(guān)資料、手冊、規(guī)范等，從設(shè)計中獲得一個工程技術(shù)人員設(shè)計方面的基本技能；課程設(shè)計也是培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。二、設(shè)計題目 鋼筋混凝土剛性基礎(chǔ)設(shè)計三、設(shè)計參數(shù)直線型桿塔：Z112鐵塔（單線圖見資料，鐵塔總重56816N，鐵塔側(cè)面塔頭頂寬度為400mm）電壓等級： 110kV 絕緣子： 7片×4.5 地質(zhì)條件：粘土，塑性指標IL0.25，空隙比e0.7 基礎(chǔ)柱的尺寸：600mm×600mm分組參數(shù)如下（注：分組參數(shù)與點名冊順序?qū)?yīng)） 參數(shù) 序列號氣象條件導(dǎo)線型號地線型號水平檔距（m）垂直檔距（m）學(xué)生姓名15LGJ-240/401

4、15;7-9-1270-A500500四、設(shè)計計算內(nèi)容1 荷載計算（正常情況、，斷邊導(dǎo)線三種情況）2 計算基礎(chǔ)作用力（三種情況）3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計4 計算內(nèi)容（1）上拔穩(wěn)定計算（2）下壓穩(wěn)定計算（3）基礎(chǔ)強度計算五、設(shè)計要求1 計算說明書一份（1萬字左右）2 圖紙2張（1）鐵塔單線圖（2）基礎(chǔ)加工圖1、 設(shè)計資料整理1)土壤參數(shù)地質(zhì)條件：粘土，液性指標IL0.5，空隙比e0.7查附表15-6得，此土為硬塑（0IL=0.250.25）查表11-2得，土的內(nèi)摩擦角=20°，土的上拔角=25°，土的壓力系數(shù)m=63kN/m3 ，土的計算容重S=17kN/m3 ，土的承載力特征值

5、fa=295kN/m22)基礎(chǔ)的材料混凝土采用C20，鋼筋采用HPB235，基礎(chǔ)型式：為階梯剛性基礎(chǔ)，3)柱的尺寸基礎(chǔ)柱子段尺寸為a1600×600mm4)基礎(chǔ)附加分項系數(shù)查表11-1得基礎(chǔ)附加分項系數(shù)f=0.92、 桿塔荷載標準值的計算2.1 桿塔的相關(guān)信息參數(shù)直線型桿塔：Z112鐵塔（鐵塔總重56816N，鐵塔側(cè)面塔頭頂寬度為400mm）；電壓等級：110kV ；絕緣子：7片×-4.5；氣象條件： ；水平檔距：500m；垂直檔距：500m；導(dǎo)線型號導(dǎo)線外徑（mm）導(dǎo)線面積（mm2）計算破斷拉力（kN）單位長度質(zhì)量（kg/km）LGJ-240/4021.66277.758

6、3370964.3導(dǎo)線型號導(dǎo)線外徑（mm）導(dǎo)線面積（mm2）公稱抗拉強度（MPa）最小破斷拉力（kN）單位長度質(zhì)量（kg/hm）1X7-9-1270-A949.48127057.8041.19氣象條件的組合風(fēng)速V（m/s）覆冰厚度b（mm）大氣溫度t(°C)最大風(fēng)速250-5覆冰有風(fēng)105-5線路斷線事故（一般地區(qū)）0015假設(shè)地線金具重力為90N；絕緣子和金具重力為520N；2.2各種比載的計算(1)其計算過程如下：導(dǎo)線的自重比載1D(0，0)；導(dǎo)線的冰重比載2B(5，0)；地線的自重比載1B(0，0)；地線的冰重比載2B(5，0)；導(dǎo)線無冰風(fēng)比載4D(0，25)；導(dǎo)線覆冰風(fēng)壓比載

7、5D(5，10)；地線無冰風(fēng)比載5D(0，25)；地線覆冰風(fēng)壓比載5D(5，10)；(2)比載總結(jié)比載（MPa/m）導(dǎo)線地線1(0，0)34.02×10-381.58×10-34(0，25)28.48×10-372.47×10-35(5，10)8.55×10-328.80×10-32.3桿塔導(dǎo)線地線荷載標準值計算（1） 運行情況1，直線桿塔的第一種荷載組合情況為：最大風(fēng)速。III級氣象區(qū)，從規(guī)程中查得：V=25m/s， t=5，b=0mm。1）地線重力2) 地線風(fēng)壓 3) 導(dǎo)線重力 4） 絕緣子串的風(fēng)荷載：絕緣子串?dāng)?shù)n1=1，每串的片

8、數(shù)n2=7，單裙一片絕緣子擋風(fēng)面積AJ=0.03mm2，絕緣子串的高度約為15m，查表2-5得風(fēng)壓高度變化系數(shù)Z=1.0,則5）導(dǎo)線風(fēng)壓 (2)運行情況I1，直線桿塔的第一種荷載組合情況為：覆冰有風(fēng)。III級氣象區(qū)，從規(guī)程中查得：V=10m/s， t=5，b=5mm。1) 設(shè)計冰厚為5mm，覆冰系數(shù)取K=1.075，則地線重力2) 地線風(fēng)壓3) 導(dǎo)線重力4) 絕緣子串的風(fēng)荷載5） 導(dǎo)線風(fēng)壓(3） 斷一根導(dǎo)線（線路最左邊相導(dǎo)線）的荷載組合情況為：線路斷線事故（一般地區(qū)），無冰無風(fēng)。1） 地線重力 GB=2108N2） 未斷導(dǎo)線相GD=5245N3） 斷導(dǎo)線相為 4） 斷線張力：導(dǎo)線的最大使用張力

9、 導(dǎo)線的最大使用張力百分比值為50%，則 TD=TDmaxX%=31681×50%N=15841（N）2.4桿塔塔風(fēng)壓荷載標準值計算直線型桿塔：Z112，鐵塔鐵塔總重56816N，鐵塔側(cè)面塔頭頂寬度為400mm，塔身頂端寬度為1.6m，塔腿根開6.312m，全塔高39m,塔頭高8m，塔身高26m，塔腿高5M，線路電壓等級110kV，地表面的粗糙程度為B類。2.4.1 塔頭風(fēng)荷載標準值計算（在運行情況1，最大風(fēng)速）1） 風(fēng)壓隨高度的變化系數(shù)，查表2-5得， Z=1.36；2） 風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，查表2-8得，Z=1.34；3） 構(gòu)件體型系數(shù)S=1.3（1+），其填沖系數(shù)=Af/A，塔頭取

10、=0.1×1.1=0.22，塔頭b/h=1/8=0.125(b為塔頭的平均寬度：b=（0.4+1.6）/2=1)；查表2-6得，=0.81，S=1.3（1+0.81）=2.353。4）塔頭的投影面積 5) 塔頭的風(fēng)壓q，2.4.2塔身風(fēng)荷載標準值計算（在運行情況1，最大風(fēng)）1） 風(fēng)壓隨高度的變化系數(shù)，查表2-5得， Z=1.26；2） 風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)，查表2-8得，Z=1.26；3） 構(gòu)件體型系數(shù)S=1.3（1+），其填沖系數(shù)=Af/A，塔頭取=0.1×1.1=0.22，塔頭b/h=3.956/31=0.128（b為塔身的平均寬度：b=（1.6+6.312）/2=3.956

11、)；查表2-6得，=0.81，S=1.3（1+0.81）=2.353。4） 塔身的投影面積 5） 塔身的風(fēng)壓q2.4.3在運行情況I1，覆冰有風(fēng)情況下，塔頭塔身的風(fēng)荷載標準值計算因為在運行情況II和運行情況I下，除桿塔的基本參數(shù)出了基本風(fēng)壓W0有變化外，其余參數(shù)均保持不變，則，W0=V2/1600=102/1600kN/m2=0.063(kN/m2)；同運行情況I，帶入相關(guān)參數(shù)得，塔頭的風(fēng)壓q塔身的風(fēng)壓qError! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.2.4.4在斷線情況II1，斷一根導(dǎo)線（線路最左邊相導(dǎo)線）的荷載組合情況

12、下：線路斷線事故（一般地區(qū)），無冰無風(fēng)。因為無風(fēng)，所以塔頭塔身沒有風(fēng)壓荷載。2.5 在三種情況下的標準荷載圖如下：3桿塔基礎(chǔ)作用力設(shè)計值計算根據(jù)已知條件查得：永久荷載系數(shù)G=1.2，可變荷載系數(shù)Q=1.4，永久荷載系數(shù)=1.0，G桿塔=56816N，3.1運行情況1，最大風(fēng)速情況下。塔頭風(fēng)荷載標準值Pt=qt=369N/m，塔身風(fēng)荷載標準值Ps=qS=1271N/m，1)基本力Mx=Q2PB×39+3PD×31+Pt×8×(8/2+31)+PS×31×31/2=1.4×1.0×2×1793×39

13、+3×4049×31+369×8×(8/2+31)+1271×31×31/2N=953.1(kN)GG(2GB+3GD+G桿塔 )=1.2（2×2108+3×5245+56816）N=92.1(kN)P=Q( 2PB+3PD+Pt×8 +PS×31)=1.4×1.0×(2×1793+3×4049+369×8+1271×31)N=81.3(kN)2)下壓力，上拔力下壓力上拔力3）塔腿坡度引起的水平推力（cot=0.076）由下壓力產(chǎn)生的水

14、平推力HNcot=99×0.076kN 7.5(kN ) 由上拔力產(chǎn)生的水平推力H=Ncot=52×0.076kN=4.0(kN)4)橫向荷引起的水平推力由橫向荷載產(chǎn)生的水平推力HPP/4=81.3/4kN=20.3(kN)5) 下壓基礎(chǔ)：下壓力：N=99kN；橫向水平推力：HxH+ HP7.5+20.3kN27.8(kN)；縱向水平推力：Hy=H=7.5(kN)；6） 上拔基礎(chǔ)：上拔力：N52kN；橫向水平推力：HxH+ HP4.0+20.324.3(kN)；縱向水平推力：Hy= H=4.0(kN)；3.2在運行情況I1，覆冰有風(fēng)情況下。塔頭風(fēng)荷載標準值Pt=qt=59N

15、/m，塔身風(fēng)荷載標準值Ps=qS=205N/m，1） 基本力Mx=Q2PB×39+3PD×31+Pt×8×(8/2+31)+PS×31×31/2=1.4×1.0×2×713×39+3×1202×31+59×8×(8/2+31)+205×31×31/2N=395.4(kN)P=Q( 2PB+3PD+Pt×8 +PS×31)=1.4×1.0×(2×713+3×1202+59

16、5;8+205×31)N=16.6(kN)2) 下壓力，上拔力下壓力上拔力3）塔腿坡度引起的水平推力（cot=0.076）由下壓力產(chǎn)生的水平推力HNcot=57×0.076kN 4.3(kN ) 由上拔力產(chǎn)生的水平推力H=Ncot=5.6×0.076kN=0.4(kN)4)橫向荷引起的水平推力由橫向荷載產(chǎn)生的水平推力HPP/4=16.6/4kN=4.1(kN)6) 下壓基礎(chǔ)：下壓力：N=57.0kN；橫向水平推力：HxH+ HP4.3+4.1kN8.4(kN)；縱向水平推力：Hy=H=4.3(kN)；7） 上拔基礎(chǔ)：上拔力：N5.6kN；橫向水平推力：HxH+ H

17、P0.4+4.14.5(kN)；縱向水平推力：Hy= H=0.4(kN)；3.2在運行情況III，斷一根導(dǎo)線（線路最左邊相導(dǎo)線）的荷載組合情況下。1)基本力My=QTD×31=1.4×15841×31N=687.5(kN)G2GGB+2GGD+GG桿塔 +QGD=2×1.2×2108+2×1.2×5245+1.2×56816+1.4×2883N=89.9(kN)T=QTD×L=1.4×15841×5N=110.9(kN)2）下壓力，上拔力下壓力上拔力3）由斷線張力引起的縱向水

18、平推力HD=QTD/4=1.4×15841/4kN=5.5(kN)4）塔腿坡度引起的水平推力(cot=0.076)由下壓力產(chǎn)生的水平推力HNcot=144.41×0.076kN11.0(kN)由上拔力產(chǎn)生的水平推力H=Ncot=32.0×0.076kN=2.4(kN)5)上扭矩引起的水平推力VaT/2b=110.9/2×6.312kN=17.6(kN)VbT/2a=110.9/2×6.312kN=17.6(kN)6)下壓基礎(chǔ)：下壓力：N=144.4kN；橫向水平推力：HxH+Vb/22.4+17.6/2kN11.2(kN)；縱向水平推力：Hy=

19、HD+H+Va/2=5.5+11.0+17.6/2kN=25.3(kN)；7)上拔基礎(chǔ)：上拔力：N32.0kN；橫向水平推力：HxH+ Vb/211.0+17.6kN19.8(kN)；縱向水平推力：Hy= HD+H+Va/2=5.5+2.4+17.6kN=0.4(kN)；3.3基礎(chǔ)載荷設(shè)計值在三種氣象組合下情況的值氣象條件的組合上拔力 N (kN)下壓力 N(kN)橫向水平推力 Hx(kN)縱向水平推力 Hy(kN)I最大風(fēng)速529927.8,24.37.5,4.0II覆冰有風(fēng)5.6578.4,4.54.3,0.4III線路斷線事故（一般地區(qū)）32144.411.2,19.825.3,16.7

20、綜上所述，上拔力N=52kN，下壓力N=144.4kN，橫向水平推力 Hx=27.8(kN)縱向水平推力 Hy=25.3(kN)4、 基礎(chǔ)設(shè)計計算4.1基礎(chǔ)各項參數(shù)1）土壤參數(shù)地質(zhì)條件：粘土，液性指標IL0.25，空隙比e0.7查附表15-6得，此土為硬塑（0IL=0.250.25）查表11-2得，土的內(nèi)摩擦角=35°，土的上拔角=25°，土的壓力系數(shù)m=63kN/m3 ，土的計算容重S=17kN/m3 ，土的承載力特征值fa=295kN/m22）基礎(chǔ)的材料混凝土采用C20，鋼筋采用HPB235，基礎(chǔ)型式：為階梯剛性基礎(chǔ)，3）柱的尺寸基礎(chǔ)柱子段尺寸為a1600×6

21、00mm4)基礎(chǔ)附加分項系數(shù)查表11-1得基礎(chǔ)附加分項系數(shù)f=0.95） 下壓力N144.4kN,上拔力52kN，橫向水平推力 Hx=27.8(kN)縱向水平推力 Hy=25.3(kN)，根開L6.312m。4.2確定基礎(chǔ)尺寸1） 先假定階梯高度H1=300×3mm=900mm；2）剛性角=40°，1:1.5<tan40°=b/H1<1:1；3）b=H1tan40°=900×tan40°=755（mm）；4）底邊寬度B=600+2×755mm=2110(mm)，取B=a=2110mm；5）基礎(chǔ)埋深取h0=2100mm；4.3上拔穩(wěn)定驗算L=6312mm>B+2h0tan=2110+2×2100tan25°mm=4058(mm)故不計相鄰