輸電線路桿塔課程設(shè)計(jì)

1、輸電線路桿塔課程設(shè)計(jì)輸電線路桿塔課程設(shè)計(jì)輸電線路桿塔課程設(shè)計(jì)三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)期:專業(yè)：輸電線路工程課程名稱：輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)班級學(xué)號：姓名：指導(dǎo)老師：輸電桿塔設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：110KV門型直線電桿設(shè)計(jì)（自立式帶叉梁）二、設(shè)計(jì)參數(shù)：電壓等級：110kV避雷線型號：GJ一35電桿錐度：1/75電桿根部埋深：3m頂徑：270mm氣象條件：級絕緣子：7片一4.5地質(zhì)條件：黏土，s=16kN/m3，=20，=30，設(shè)計(jì)參數(shù)以下：參數(shù)導(dǎo)線型號水平檔距垂直檔距避雷線支持力姓名（m）（m）TmaxTminLGJ-150/2523037044004300三、設(shè)計(jì)成就要求

2、:1設(shè)計(jì)說明書一份（1.5萬字,含設(shè)計(jì)說明書插圖）2圖紙若干（1）電桿尺寸部署圖（2）電氣縫隙效驗(yàn)圖（2）正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下的抵抗彎矩圖（3）事故時的彎矩圖目錄.1.1.1LGJ-150/35.1.1.3.3.38.49.4.41.42.53.54.65.7.71.72.9.11.11.11.12.13.13.14.14215315.161.172.183.194.20一、整理設(shè)計(jì)用相關(guān)數(shù)據(jù)1、任務(wù)書所給參數(shù)：表1導(dǎo)線型號水平檔距垂直檔距地線支持力TmaxTminLGJ150/30240360440043002、氣象條件列表：表2氣象條件氣溫（）風(fēng)速（m/s）覆冰（mm）最高溫+4000最低溫-2

3、000覆冰-5105最狂風(fēng)-5250安裝-10100外過電壓+15100內(nèi)過電壓、年均溫+101503、依據(jù)任務(wù)書供給導(dǎo)線LGJ-150/35的參數(shù)，（參照書二）整理后列下表：表31截面積A導(dǎo)線直徑彈性系溫度膨脹計(jì)算拉計(jì)算質(zhì)量抗拉強(qiáng)度安全許用應(yīng)力年均應(yīng)力上(mm2)d(mm)數(shù)E系數(shù)斷力(Kg/km)p系數(shù)0限cp(MPa)(1/C)(N)KMPaMpaMPa181.6217.508000017.810-665020676.2340.102.5136.0485.034、計(jì)算導(dǎo)線的比載:（1）導(dǎo)線的自重比載：qg3676.29.80665336.512103(MPa/m)（2）冰1重(0比,0載

4、)：10181.6210A2(5,0)27.7285(17.55)10317.175103(MPa/m)（3）垂直總比載：181.623(5,0)(36.51217.175)10353.687103MPa/m（4）無冰風(fēng)壓比載：假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向90,sin901;110Kv線路c1.0可以得出下式：scdv24(0,v)0.625f103(MPa/m)1）外過電壓，安裝有風(fēng)：v=10m/s,A=1.0,sc=1.1f4(0,10)0.6251.01.117.51021036.624103Mpa/m181.622）內(nèi)過電壓v=15m/s,f=0.75,sc=1.14(0,15)0.6250

5、.751.117.515210311.179103Mpa/m181.623)最狂風(fēng)速v=25m/s,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時，f=0.85,sc=1.14(0,25)0.6250.851.117.525210335.192103Mpa/m4）最狂風(fēng)速v=25m/s,計(jì)算風(fēng)偏時，181.62f=0.61,sc=1.14(0,25)0.6250.611.117.525210325.256103Mpa/m181.62（5）覆冰風(fēng)壓比載計(jì)算：v=10m/s,計(jì)算強(qiáng)度和強(qiáng)度時，f=1.0,sc=1.25(5,10)0.6251.01.2(17.525)10210311.356103Mpa/m（6）無冰綜合比載181.

6、62外過電壓，安裝有風(fēng)：226(0,10)（10,0）（40，v）內(nèi)過電壓：6(0,15)36.512211.1792最狂風(fēng)速計(jì)算強(qiáng)度時：36.51226.624210337.108103Mpa/m10338.815103Mpa/m6(0,25)36.512235.192210350.711103Mpa/m4）最狂風(fēng)速計(jì)算風(fēng)偏時：6(0,25)36.512225.256210344.396103Mpa/m（7）覆冰綜合比載：7(5,10)22211.356210354.875103Mpa/m（35,0）（55,10）53.687將實(shí)用比載計(jì)算結(jié)果列表：表4-2單位：103Mpa/m1(0,0)

7、2(0,5)3(0,5)4(0,25)5(5,10)6(0,25)7(5,10)f=0.75,sc=1.1f=1.0,sc=1.236.51217.17553.68735.19211.35650.71154.8755、計(jì)算比值/0，將計(jì)算的結(jié)果列入下表：因?yàn)樽羁耧L(fēng)速和覆冰有風(fēng)比載平易溫都同樣，故比載小的不起控制作用。表5-1氣象條件覆冰有風(fēng)最低溫年均溫許用用力(Mpa)136.04136.0485.0354.87536.51236.512比載(103Mpa/m)溫度5-2010/0（1030.4030.2680.429）排序bac計(jì)算臨界檔距：lab24baE(tbta)24136.04136

8、.0417.810680000(5（20)E(b/a/a)80000(0.403103)2(0.268103)2b=265.97m24caE(tcta)2485.03136.0417.810680000(10(20)lacc/a/a)80000(0.429103)2(0.268103)2E(c=虛數(shù)：l24cbE(tctb)2485.03136.0417.810680000(10(5)bcE(c/b/b)80000(0.429103)2(0.403103)2c=虛數(shù)臨界檔距列表以下表52氣象條件最低氣溫覆冰有風(fēng)年均勻溫臨界檔距l(xiāng)ab=265.97lbc=虛數(shù)-lac=虛數(shù)所以，檔距在0265.

9、97m時控制氣象條件是最低溫，在265.97m時控制條件是年均氣溫。5、地線GJ-35相關(guān)參數(shù)列于下表：表51截面積A地線直徑彈性系溫度膨脹計(jì)算拉計(jì)算質(zhì)量抗拉強(qiáng)度安全許用應(yīng)力年均應(yīng)力上(mm2)d(mm)數(shù)E系數(shù)斷力(Kg/km)p系數(shù)0限(MPa)(1/C)(N)KcpMPaMpaMpa37.157.818142011.510-643424295.01168.93.0389.63233.86、地線比載計(jì)算：地線的比載計(jì)算同導(dǎo)線比載計(jì)算，計(jì)算值列于下表：表6單位：103Mpa/m1(0,0)2(5,0)3(5,0)45(5,10)67(5,10)外過內(nèi)過設(shè)計(jì)計(jì)算外過內(nèi)過設(shè)計(jì)計(jì)算電壓電壓強(qiáng)度風(fēng)偏

10、電壓電壓強(qiáng)度風(fēng)偏77.847.7125.614.424.376.655.035.979.181.5109.295.3130.6726840355984323579939155787、絕緣子串及金具采納：表71導(dǎo)線絕緣子和金具件號名稱質(zhì)量(kg)數(shù)目型號絕緣子組裝圖1掛板0.561Z-72球頭掛環(huán)0.271QP-73絕緣子5.07X-4.54碗頭掛板0.821W-7A5懸垂線夾2.01CGU-36鋁包帶0.033110絕緣子串長度1304mm絕緣子串重量38.68kg適用導(dǎo)線LGJ-150/35（2）地線絕緣子串及金具選擇：表72件號名稱質(zhì)量(kg)數(shù)目型號(長度mm)金具圖形1掛板0.561Z

11、-7(60)2球頭掛環(huán)0.271QP-7(50)3絕緣子3.31XDP-7(182)14懸垂線夾5.71CGU-2(70)絕緣子串長度362mm絕緣子串重量9.83kg適用避雷線GJ-358、地質(zhì)條件：表8土的狀態(tài)s(kN/m3)()()m(kN/m3)粘性土軟塑162030489、桿塔構(gòu)造及資料資料：一般直立鋼筋混凝土門型電桿（帶叉梁）電壓等級：110kv電桿錐度：1/75根部埋深：3m頂徑：270mm二、電桿外形尺寸的確定1、桿塔呼稱高度：（參照書）公式（31）Hfmaxhxh施工裕度h的確定：依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書供給的水平檔距Lh240m，查表（37）為了更加安全取h0.7mhx為導(dǎo)線到地面及

12、被超越物的安全距離：假設(shè)此桿塔安裝處取居民區(qū)，依據(jù)（參照書）hx7.0m絕緣子串的長度：依據(jù)所選擇的絕緣子型號及金具確立為1.304m。fmax的確定:依據(jù)任務(wù)書給的檔距，控制氣象條件為年均氣溫。采納狀態(tài)方程式，用計(jì)算機(jī)軟件算出最高溫條件和最后覆冰條件下的弧垂，經(jīng)過比較，最大弧垂發(fā)生在最高氣溫條件下。經(jīng)計(jì)算，獲取最高溫氣象條件L=260m下最大弧垂fmax=4.589m。則桿塔的呼稱高度H=1.304+4.589+7+0.7=13.595m2、導(dǎo)線水平線間距離確立：依據(jù)參照書目一公式33UDm0.40.65fmax0.41.30410.654.5892.914m1103、縫隙圓校驗(yàn)：1）規(guī)程規(guī)

13、定最小縫隙：工頻電壓時為0.25m，操作過電壓時為0.7m，雷電過電壓時為1.0m，考慮帶電作業(yè)時需增添0.5m。2）絕緣子串基本風(fēng)壓：1）正常運(yùn)轉(zhuǎn)最狂風(fēng)時：正2520.391KN/m216002）內(nèi)過電壓時：3）外過電壓時：操1520.141KN/m21600雷1020.063KN/m21600（3）絕緣子串所受風(fēng)壓：PJn1n21z0Ajn11,n27,絕緣子串的地址高度為13m,查參照書目一表25,得出風(fēng)壓變化系數(shù)z0.95,Aj0.03m2Pj正1710.950.3910.0389.15NPj操1710.950.1410.0332.15NPj雷1710.950.0630.0314.36

14、N（4）導(dǎo)線風(fēng)荷載計(jì)算工頻電壓最狂風(fēng)時：Pd正25.256103181.622401100.88N內(nèi)過電壓時：Pd操11.179103181.62240487.28N外過電壓時：Pd雷6.624103181.62240288.73N（5）導(dǎo)線自重比載計(jì)算GD正36.512103181.623602387.27N（6）絕緣子串風(fēng)偏角，即tan1PdPj/2Gd計(jì)算，即Gj/2正tan1操tan1雷tan11100.8889.15/223.972387.27379.32/2487.2832.15/211.052387.27379.32/2288.7314.36/26.552387.27379.32

15、/2（7）桿塔橫擔(dān)長度的確定：（參照書目一）公式312：Dh2(R1sinb)此中R為最小空氣縫隙，1為絕緣子串長，為風(fēng)偏角，b為桿塔上腳釘外露部分加桿徑一半的長度。依據(jù)規(guī)程，R取1.00m，1=1.304m，取最狂風(fēng)偏值23.97o，b偏于安全考慮，取0.3m。計(jì)算獲?。篋h=2（1.00+1.304sin23.97+0.3）=3.660m因?yàn)槿鄬?dǎo)線呈水平擺列：則橫擔(dān)長度：D=2Dh=23.660=7.320m考慮到桿塔半徑影響，取橫擔(dān)長度為8.00m8）依據(jù)CAD作圖進(jìn)行縫隙圓校驗(yàn)，起控制作用的是帶電作業(yè)狀況，導(dǎo)線與桿塔縫隙滿足帶電作業(yè)要求。4、地線支架高度的確定（1）防雷保護(hù)角：依據(jù)規(guī)

16、程規(guī)定，可取防雷保護(hù)角=25o。依據(jù)以下圖，取a=0.3m，b依據(jù)橫擔(dān)構(gòu)造，取b=2.0m（參照書一公式3-8）Tantan23.97ba2000300,可以求出H23823.65mmH2H2（2）計(jì)算地線支架高度：（參照書目一公式3-7）H1=H2-1+2=3823.65-1304+362=2881.65mm取整后，地線支架高度取3.0m，此時防雷保護(hù)角減小，有益于防雷。（3）地線之間水平距離校驗(yàn)：（參照書目一公式3-9）D=4000+2300=4600mm53823.65=19118.25mm，符合要求。5、桿塔總高度確立：桿塔總高H總H+H1+H2=13.595+3.0+3.0=19.5

17、95m依據(jù)桿塔的分段，可取桿塔總高度為21.0m（加入地下埋深），分段為9m+6m+6m。三、桿塔荷載計(jì)算(一)、桿塔標(biāo)準(zhǔn)荷載1、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況：最大設(shè)計(jì)風(fēng)速，無冰、未斷線。（1）地線重力為：GB=1BABLvGjB77.87210337.153609.839.806651137.86N（2）地線風(fēng)壓：PB4B(25)ABLP76.68410337.15240683.71N（3）導(dǎo)線重力:GD1DADLGJD36.512103181.6236038.689.806652766.59NV（4）絕緣子串風(fēng)壓：PJDn（1n21）zAJW=1710.950.3910.0389.15N（5）導(dǎo)線風(fēng)壓：PD4

18、D(25)ADLPPJD35.192103181.6224089.151623.13N2、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況：覆冰、相應(yīng)風(fēng)速，未斷線。級氣象區(qū)，從規(guī)程中查得：V=10m/s,t=-5,b=5mm。（1）設(shè)計(jì)冰厚為5mm,覆冰系數(shù)取K=1.075,則地線重力為GB(1BABLVGJB)2BABLV(K1)GJB(77.87210337.1536096.40)47.76810337.15360(1.0751)96.401137.86690.4(N)（2）地線風(fēng)壓為PB5BABLP335.9351037.15240320.40(N)（3）導(dǎo)線重力為GD(1DADLVGJD)2DADLV(K1)GJD(36.5

19、12103181.62360379.32)17.175103181.62360(1.0751)379.322766.601151.413918.00(N)（4）絕緣子串風(fēng)荷載為PJDn1(n21)ZAJW01021(17)0.950.0314.36(N)1.6（5）導(dǎo)線風(fēng)壓為PALP311.35610181.6224014.36509.35(N)D5DDPJD3、斷導(dǎo)線狀況、：斷一根導(dǎo)線荷載組合狀況為無冰無風(fēng)。1）地線重力：GB1137.86N2）導(dǎo)線重力：未斷導(dǎo)線相：GD2766.59N斷導(dǎo)線相為：1DADLVGJD2766.59GD379.321762.62N223）斷線張力：LGJ-15

20、0/35型導(dǎo)線計(jì)算拉斷力為Tp=65020N導(dǎo)線最大使用張力為TDmaxTP6502026008(N)KC2.535%，則導(dǎo)線最大使用張力百分比為TDTDmaxX%2600835%9102.8N地線支持力：T=4400N，T=4300N.maxmin4、斷地線狀況：荷載組合狀況為無冰、無風(fēng)、導(dǎo)線未斷。1）導(dǎo)線重力：GD2766.59N（2）地線重力：GBGB96.401137.86296.4665.33N23）斷線張力：GJ-35最小破斷拉力Tp=43424N地線最大使用張力為TDmaxTP43424KC16082.96(N)2.7地線最大使用張力百分比值為20%，則TDTDmaxX%1608

21、2.9620%3216.59N5、安裝狀況：荷載組合狀況為有相應(yīng)風(fēng)速、無冰。規(guī)程中查得：V=10m/s，t=-5，b=01）地線重力：GB1137.86地線風(fēng)壓為：PB4B(25)ABLP14.43510337.15240128.70N2）導(dǎo)線重力：GD2766.59N導(dǎo)線風(fēng)壓：PD4D(10)ADLP6.624103181.62240288.73N（二）桿塔設(shè)計(jì)荷載1、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況：最大設(shè)計(jì)風(fēng)速，無冰、未斷線。（1）地線重力為：GB1.21137.861365.43N2）地線風(fēng)壓為：PB1.4683.71957.19N3）導(dǎo)線重力:GD1.22766.593319.91N4）導(dǎo)線風(fēng)壓：PD1.4

22、1623.132272.38N2、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況：覆冰、相應(yīng)風(fēng)速，未斷線。級氣象區(qū)，從規(guī)程中查得：V=10m/s,t=-5,b=5mm。（1）設(shè)計(jì)冰厚為5mm,覆冰系數(shù)取K=1.075,則地線重力為GB1.21137.861.4690.42331.99(N)（2）地線風(fēng)壓為PB1.4320.40448.56(N)（3）導(dǎo)線重力為GD1.22766.601.41151.413319.921611.974931.89(N)（4）導(dǎo)線風(fēng)壓為1.2509.35611.22(N)D3、斷導(dǎo)線狀況、：斷一根導(dǎo)線荷載組合狀況為無冰無風(fēng)。1）地線重力：GB1.21137.861365.43N2）導(dǎo)線重力：未斷導(dǎo)線相

23、：GD1.22766.593319.91N斷導(dǎo)線相為：GD1.21762.622115.14N（3）斷線張力：TD1.49102.812743.92N地線支持力：Tmax=1.44400=6160N，Tmin=1.44300=6020N.4、斷地線狀況：荷載組合狀況為無冰、無風(fēng)、導(dǎo)線未斷。（1）導(dǎo)線重力：GD1.22766.593319.91N2）地線重力：GB1.2665.33798.40N3）斷線張力（地線不均衡張力）：TD1.43216.594503.23N5、安裝狀況：荷載組合狀況為有相應(yīng)風(fēng)速、無冰。規(guī)程中查得：V=10m/s，t=-5，b=0（1）地線重力：GB1.21137.861

24、365.43N地線風(fēng)壓為：PB1.4128.70180.18N（2）導(dǎo)線重力：GD1.22766.593319.91N導(dǎo)線風(fēng)壓：PD1.4288.73404.22N四、電桿桿柱的配筋計(jì)算及強(qiáng)度驗(yàn)算1、配筋計(jì)算：初步采納配筋為1214，C30混泥土fcm16.5N/mm2,二級鋼筋fy310N/mm2斷面外半徑：r2275mm,r1225mm,混泥土的面積A3.14(27522252)78500mm2鋼筋的面積：Ag92321846mm2,依據(jù)參照書三公式669,按受彎構(gòu)件計(jì)算：M(fcmAr2r12fyAgrg)sin2afyAg31018460.2340.3fcmA2fyAg16.57850

25、023101846M(16.57850027522523101846（）275225)sin1800.234223.14130280.14Nm2）設(shè)計(jì)處的剪切力V：VQTD,此中Q1.4m,0.75,TD為斷線張力V1.40.751274313380NV133800.4050.7ft0.71.81.26Nm1.2tD1.250550剪力由混泥土承受，環(huán)形截面的螺旋筋僅按配置構(gòu)造。2、正常狀況下的彎矩計(jì)算：設(shè)桿身厚度為50mm，則依據(jù)圖示尺寸計(jì)算：WC3.14(41.7431.74)4739.02cm23241.7WO3.14(52.3442.34)8030.59cm23252.3零點(diǎn)彎矩地址：

26、Z8.04739.022.97m4739.028030.59彎矩為零處桿徑為：D1D0h115.03750.270.47m752、主桿彎矩計(jì)算：（1）桿身風(fēng)壓計(jì)算高度變化系數(shù)取z1，,s0.6，構(gòu)件體形系數(shù)桿塔風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)z1.0。點(diǎn)單位長度桿身風(fēng)壓為PAzszAfW0zszD0D1V221.610.610.270.3125267.96N/m21.6點(diǎn)單位長度桿身風(fēng)壓為PBzszAfW0zszD0D2V221.610.610.270.3525272.66N/m21.6點(diǎn)單位長度桿身風(fēng)壓為PCzszAfW0zszD0D3V221.610.270.4172520.61280.51N/m1.6點(diǎn)單

27、位長度桿身風(fēng)壓為POzszAfW0zszD0D4V221.610.610.270.4725286.72N/m1.62）各段風(fēng)壓合力作用點(diǎn)高度：hA320.270.3130.270.311.466mhB620.270.3530.270.352.871m彎矩為零處時h015.0320.270.476.838m0.270.473）各段彎矩計(jì)算：MA957.19367.9631.4661365.430.33580.09N/mMB0.55（2957.19632272.383272.6662.871）18942.54N/mMC0.55(2957.1932272.38280.516.838)1.12.971

28、7667.66N/mMO0.55(2957.1932272.38286.726.838)1.1(82.97)30180.45N/m3、事故狀況下彎矩計(jì)算：0.75，地線支持力T=1.4事故斷邊導(dǎo)線荷載已列于荷載設(shè)計(jì)值圖中。荷載系數(shù)為max4400=6160N，T=1.44300=6020N.則桿根彎矩為：minMO0.75(1.212743.9216602019)97727.45N/m橫擔(dān)處主桿彎矩：MA602030.7513545N/m正常狂風(fēng)時彎矩圖事故時彎矩圖4、裂縫計(jì)算：(1)已知參數(shù)：r1275mm,r2225mm,rs250mm,Es200N/mm2,Ec29.5N/mm2,取螺距S200mm采納光面配筋v1EEs200Ec29.5A0Ac(EWd(r12r22)6.81)As78500(6.81)184689169mm2A0(27522252)8916911257618.35mm34rs425020.4r220.42251.67r1275ftk2.0KN/mm2（）計(jì)算開裂彎矩2McrftkWd1.672.011257618.3537.6KNm計(jì)算裂縫寬度最狂風(fēng)荷載時：MS30.18KNm，比Mcr小，故不會開裂。5、單吊點(diǎn)起吊受力計(jì)算：取橫擔(dān)和絕緣子串總重為4000N，將錐形電桿自重按等徑電桿均布荷載，取電桿比重為1.5KN/m計(jì)算，電桿起吊組裝