開(kāi)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)課件

1、開(kāi)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)目錄1. 計(jì)算說(shuō)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(guò)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

2、數(shù)驗(yàn)算244. 計(jì)算成果分析245. 附表及附圖24 開(kāi)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(shuō)明 1.1 計(jì)算目的本計(jì)算書(shū)為XXXXXXX擴(kuò)建220kV開(kāi)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

3、面見(jiàn)計(jì)算簡(jiǎn)圖。地基應(yīng)力及基礎(chǔ)抗拔抗傾滿足要求，截面見(jiàn)計(jì)算簡(jiǎn)圖。3. 計(jì)算過(guò)程 3.1 構(gòu)架橫梁計(jì)算桁架弦初步選用L80×7的角鋼，腹桿選用L70×7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(jiàn)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 297.973 266.6

4、88 kgf 施工安裝 7707.179 N 255.712 224.415 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

5、力S1.4×15.25=21.35KNb. 導(dǎo)線垂直荷載單根導(dǎo)線垂直荷載為P=1.4×3.5=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

6、=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*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(lèi)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=1.5×21.35+0.5*0.6*16=36.83KN支

7、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108×6鋼管，斜材擬采用L56X5。截面特性通過(guò)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

8、-003; Ix =2.509e-006; Iy =3.2.509e-006; ix =33.612e-002; 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)谓卿摚翰楦戒汭V，對(duì)

9、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)=0.9×206000×0.786×109=1.457×1014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+

10、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)點(diǎn)的集中力為：1.2×13÷3=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=1×0.32=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=1.2×1×1×0.3×1.4=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(mén)型鋼架平面內(nèi))I1為：5.26×108mm4；

11、主材截面積為1.923×103mm2；人字架采用300×8鋼管，慣性矩I2為7.75×107mm4截面積為7.314×103mm2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(mén)型剛架及人字柱節(jié)點(diǎn)上的外力由于無(wú)法提供出線與橫梁水平方向角度，故認(rèn)為導(dǎo)線出線在水平方向與橫梁垂直（2）門(mén)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/

12、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=kbw·W-kbm·M=0.646×19.72-0.431×25.2=1.88kN·mMA1B1Y=-kaw·W+kam·M=-0.369×19.72+0.246×25.2=-1.08kN·m(4) 人字柱軸力和彎矩計(jì)算a） 人字柱頂

13、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=3/2×R1=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=8.41kN 設(shè)計(jì)值為G8.41×1.210.09（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=76.7

14、4KN（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=0.5×MB1X=0.5×43.96=21.98kN·mMBY=MB1A1Y=1.88KN·m N=-116.4kN 柱腳 MAX=0.5×MA1X=0.5×(-59.68)=-29.84kN·mMAY=MA1B1Y=-1.08KN·m N=-126.49kN拉桿 柱頂

15、MBx=0.5×MB1X=0.5×82.02=41.01kN·mMBY=MB1A1Y=1.88KN·m N=76.74kN 柱腳 MAX=0.5×MA1X=0.5×(-59.68)=-29.84kN·mMAY=MA1B1Y=-1.08KN·m 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

16、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(wú)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(mén)型架中間跨構(gòu)架按等徑桿雙孔門(mén)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

17、 W=WCY+WBY=11.2+28.23=39.43kN M= WCY*h2=11.2*4.5=50.4kNMB1A1Y=kbw·W-kbm·M=0.646×39.43-0.431×50.4=3.75kN·mMA1B1Y=-kaw·W+kam·M=-0.369×39.43+0.246×50.4=-2.15kN·md） 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=3×R1=3*

18、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G8.41×1.210.09E）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=-225.15

19、KN（壓）NA1=NB1-G0=-225.15-10.09=-235.24KN（壓）壓桿 柱頂 MB1=MBx=37.76kN·mMB1A1Y MBY=3.75KN·m N=-225.15kN 柱腳 MA1=MAX=-56.37kN·mMAY=MA1B1Y=-2.15KN·m N=-235.24kN拉桿 柱頂 MBx=37.76kN·mMBY=3.75KN·m N=161.05kN 柱腳 MAX=-56.37kN·mMAY=MA1B1Y=-2.15KN·m N=150.96kN3.3.2 應(yīng)力計(jì)算 人字柱按壓彎構(gòu)件

20、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=2.06×106×7.75×107=1.6×1014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(shū)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)算地基最大壓應(yīng)力。計(jì)算條件：土的容重為19.5KN/m3 地基承載力R220Kpa荷載：作用于基礎(chǔ)上的垂直荷載：NP+2G32.05+2×10.0952.