桿塔受力分析(2009.09.21)

桿塔受力分析與計(jì)算2009.09.21柳州培訓(xùn)基地桿塔受力分析與計(jì)算

桿塔在運(yùn)行中要承受拉、壓、彎、剪各種外力的作用，常將這些作用力稱為桿塔的荷載，根據(jù)荷載在電桿的作用方向，可分為：一、桿塔的荷載分類

1．垂直荷載垂直荷載G包括：（1）導(dǎo)線、避雷線的質(zhì)量(包括絕緣子、金具、橫擔(dān)與附屬設(shè)備質(zhì)量；

（2）電桿本身和基礎(chǔ)的質(zhì)量；（3）安裝、檢修時(shí)的垂直荷載(包括作業(yè)人員、工具及附件質(zhì)量)等。

桿塔受力分析與計(jì)算一、桿塔的荷載分類根據(jù)荷載在桿塔的作用方向，可分為：

2．橫向水平荷載橫向水平荷載W包括：（1）導(dǎo)線、避雷線上的風(fēng)壓(包括絕緣子、金具及附屬設(shè)備風(fēng)壓)；（2）電桿風(fēng)壓；（3）轉(zhuǎn)角電桿上導(dǎo)線、避雷線的角度力；（4）電桿兩側(cè)垂直荷載的差異對(duì)電桿產(chǎn)生彎距的水平的折合力等。

桿塔受力分析與計(jì)算一、桿塔的荷載分類根據(jù)荷載在電桿的作用方向，電桿荷載可分為：

3．縱向荷載縱向荷載T包括：（1）導(dǎo)線、避雷線的不平衡張力(對(duì)耐張桿、直線桿該張力方向?yàn)轫樉€路方向，對(duì)轉(zhuǎn)角桿該張力方向則為線路內(nèi)角二等分線方向)；．（2）導(dǎo)線、避雷線的斷線張力，以及斷導(dǎo)線時(shí)避雷線對(duì)電桿的支持力；（3）安裝時(shí)的緊線張力等。桿塔受力分析與計(jì)算一、桿塔荷載的計(jì)算方法

1、架空線比載的計(jì)算在進(jìn)行架空線機(jī)械計(jì)算時(shí)，需先計(jì)算架空線的機(jī)械荷載(以下簡稱荷載)。檔距內(nèi)架空線的總荷載為：

G＝qL＝gSL(kg)(2—1)

式中L——架空線檔距，m；

g——架空線荷載，kg/(m.mm2)；

q——架空線比載，kg/m；

S——架空線的截面，mm2

架空線的比載主要有自重比載、冰重比載和風(fēng)壓比載等。桿塔受力分析與計(jì)算1、架空線比載的計(jì)算

（1）自重比載：即架空線本身質(zhì)量的比載，用下式計(jì)算：

kg/(m.mm2)(2-2)式中q1——每千米導(dǎo)線、避雷線的質(zhì)量，kg；

S——架空線的計(jì)算總截面mm2，即架空線的實(shí)際截面，對(duì)鋼芯鋁絞線為鋁和鋼的截面之和，對(duì)絕緣導(dǎo)線，由于絕緣層的質(zhì)量是由線芯承擔(dān)的，因此，絕緣導(dǎo)線的計(jì)算截面為導(dǎo)線線芯的實(shí)際截面。

桿塔受力分析與計(jì)算1、架空線比載的計(jì)算（2）冰重比載：當(dāng)架空線覆冰時(shí)，其冰筒質(zhì)量由架空線來承受，1m長度的冰筒的質(zhì)量為：

(g)(2-3)式中r——冰的容重，r取0.9g/mm2；

b——覆冰厚度，mm；

d——架空線的計(jì)算直徑，mm；冰重比載為：（2-4）

式中g(shù)2——冰重比載，kg/（m.mm2）；

桿塔受力分析與計(jì)算1、架空線比載的計(jì)算

（3）垂直總比載：即自重比載與冰重比載之和，用下式計(jì)算：

g3=g1+g2

(2-5)式中g(shù)3——垂直總比載，kg/（m.mm2）

；

桿塔受力分析與計(jì)算1、架空線比載的計(jì)算

（4）風(fēng)壓比載：對(duì)于10kV及以下電壓線路、導(dǎo)線、電桿的風(fēng)荷載：

(2-7)式中W——導(dǎo)線或桿塔的風(fēng)荷載，N，若要變換kg，只要將W除以9.8即可

；

C——風(fēng)載體型系數(shù)，采用的數(shù)值：環(huán)形截面的鋼筋混凝土電桿，取0.6；矩形截面的鋼筋混凝土電桿，取1.4；線徑＜17mm取1.2，線徑≥17mm取1.1；導(dǎo)線覆冰（不論直徑大?。┤?.2；

F——導(dǎo)線直徑與水平檔距的乘積，m；

v——設(shè)計(jì)風(fēng)速，m/s

桿塔受力分析與計(jì)算1、架空線比載的計(jì)算

10kV及以下配電線路的各種電桿，均按風(fēng)向與線路方向垂直的情況（轉(zhuǎn)角桿按轉(zhuǎn)角等分線方向）計(jì)算。風(fēng)壓比載為：無冰時(shí)：g4=W/SLh

(2-8a)

式中W——無冰時(shí)風(fēng)荷載

覆冰時(shí)：g5=W1/SLh(2-8a)

式中W1——覆冰時(shí)風(fēng)荷載

桿塔受力分析與計(jì)算1、架空線比載的計(jì)算（5）綜合總比載：

無冰時(shí)：

(2-9)

覆冰時(shí)：

(2-10)

桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（1）導(dǎo)線、避雷線的垂直荷載G：無冰時(shí)：G1=g1SLn+GJ1

(2-11)

覆冰時(shí)：G2=g3SLn+GJ2(2-12)

式中g(shù)1——自重比載；

g3——垂直總比載；

Ln——垂直檔距，m；

GJ1——絕緣子、金具質(zhì)量，kg；

GJ2——絕緣子、金具及其覆冰質(zhì)量，kg；

GJ2=KGJ1；冰厚b=5mm時(shí)，K=1.075；冰厚b=10mm時(shí)，

K=1.15；冰厚b=15mm時(shí)，K=1.225；安裝時(shí)，垂直荷載還應(yīng)包括工人、工具和附件質(zhì)量。

桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（2）導(dǎo)線、避雷線的風(fēng)荷載W：無冰時(shí)：W1=g4SLh·cosα/2+PJ1

(2-13)

覆冰時(shí)：W1=g5SLh·cosα/2+PJ2(2-14)

式中α——線路轉(zhuǎn)角0；

PJ1——無冰時(shí)絕緣子串風(fēng)壓，PJ1=n(v/25)2η，N；

n——每串絕緣子個(gè)數(shù)；

η——屏蔽系數(shù)，絕緣子串為單串時(shí)取1.0，雙串時(shí)取1.5；

PJ2——覆冰時(shí)絕緣子串風(fēng)壓，PJ2=n(v/25)2，N；

桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（3）角度荷載：轉(zhuǎn)角電桿及兼有小轉(zhuǎn)角的直線、耐張電桿等，除承受水平荷載外，在橫向還承受由架空線張力引起的角度力，如圖所示。角度荷載可用下式計(jì)算：

Tj=(T1+T2)sinα/2

(2-15)

式中T1、T2——電桿兩側(cè)的張（kg），當(dāng)T1=T2=T時(shí)，Tj=2Tsin（α/2）

桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（4）不平衡張力、斷線張力和避雷線支持力，還承受導(dǎo)線的不平衡張力，即：

△T=(T1-T2)cosα/2

(2-16)

當(dāng)T1=T2時(shí)，△T

=0;

當(dāng)α=0時(shí)，△T=

T1-T2

桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（5）電桿風(fēng)壓荷載：各類電桿的桿身、導(dǎo)線及避雷線上的風(fēng)壓均應(yīng)按以下三種風(fēng)向計(jì)算：

a.與線路上方向垂直(轉(zhuǎn)角桿為電桿風(fēng)角等分線方向)；

b.與線路方向的夾角成60’和90’方向；

c.與線路方向同向。其中，電桿、導(dǎo)線及避雷線順線路方向的風(fēng)壓荷載的總和，可取為導(dǎo)線在線路垂直方向的風(fēng)壓的20％-25%。當(dāng)風(fēng)向與線路方向垂直時(shí)，電桿的風(fēng)壓為：

P=CFv2/16（2-17）風(fēng)向與線路方向的夾角θ為450和600時(shí)，作用于的風(fēng)壓可分解為：垂直于線路方向的風(fēng)壓：PX=ψPsinθ

順線路方向的風(fēng)壓：PY=ψPcosθ

（2-18）

桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（5）式中：

P——風(fēng)向垂直于桿身側(cè)面的風(fēng)壓，對(duì)于矩形電桿和鐵塔，計(jì)算PX用側(cè)面計(jì)算，計(jì)算Py用正面算對(duì)于圓形桿和方形塔，二者是相等的；

C——風(fēng)荷載體系系數(shù)，環(huán)形截面電桿取0.6，矩形截面電桿取1.4（1+η），鋼管塔取1.2（1+η）；

η——空間桁架背風(fēng)面的風(fēng)荷載降低系數(shù),見下表:

F0.10.20.30.40.50.61.0η1.00.850.660.500.330.150.15桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（5）式中：

F——桿身構(gòu)件側(cè)面（或正面）的投影面積，m2，對(duì)于電桿桿身：F=h〔（D1+D2）/2〕，對(duì)塔身：

F=K1h〔（b1+b2）/2〕；

D1、D2——電桿計(jì)算風(fēng)壓段的梢徑和根徑，m,錐度為

1/75錐形桿，D2=D1+h/75；

b1、b2——塔身計(jì)算風(fēng)壓段內(nèi)側(cè)面桁架（或正面桁架）的上寬和下寬，m；

K1——鐵塔構(gòu)架的填充系數(shù)，窄塔身和塔頭一般取

0.2-0.3寬塔身一般取0.15-0.2，但考慮到節(jié)點(diǎn)板擋風(fēng)面積的影響，應(yīng)乘以風(fēng)壓增大系數(shù)，則窄塔身取1.2，寬塔身取1.1；桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算（5）式中：

ψ——試驗(yàn)系數(shù)，當(dāng)主材為單肢構(gòu)件時(shí)取1.1，當(dāng)主材為組合構(gòu)件時(shí)，取1.2。對(duì)高桿桿身的風(fēng)荷載應(yīng)分段進(jìn)行計(jì)算，以離地面15m高度為基準(zhǔn)，按不同高度分風(fēng)壓高度增大系數(shù)K2，K2值取下表所列數(shù)值；而導(dǎo)線、避雷線的曲荷載則應(yīng)按其平均高度考慮，配電線路架空線的平均高度一般取10m。

計(jì)算60m以上高桿，還應(yīng)考慮陣風(fēng)的振動(dòng)作用，即桿身的風(fēng)荷載還應(yīng)乘以風(fēng)振系數(shù)夕。風(fēng)振系數(shù)，鐵塔取1.5，拉線桿取1.25。離地高度10152030405060708090100150200250系數(shù)K20.871.01.091.231.311.421.491.551.601.651.71.92.072.2桿塔受力分析與計(jì)算2、電桿荷載計(jì)算

(6)電桿安裝荷載：安