輸電桿塔設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《輸電桿塔設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題目：35KV普通砼電桿及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　班 級(jí)： </b></p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b></p>&

2、lt;p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　2012年12月</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　目

3、 錄</b></p><p>　　一、整理設(shè)計(jì)用相關(guān)數(shù)據(jù)……………………………….…………………….1</p><p>　　（1）氣象條件表……………………………………………………….………1</p><p>　?。?）桿塔荷載組合情況表………………………………………………..…..1</p><p>　?。?）導(dǎo)線LGJ-15

4、0/20相關(guān)參數(shù)表……………………………………..…….1</p><p>　?。?）地線GJ-35相關(guān)參數(shù)表……………………………………………..……1</p><p>　?。?）絕緣子數(shù)據(jù)表…………………………………………………………….2</p><p>　　（6）線路金具的選配表……………………………………………………….2</p><p

5、>　?。?）電桿結(jié)構(gòu)及材料………………………………………………………….3</p><p>　?。?）地質(zhì)條件………………………………………………………………….3</p><p>　　二、導(dǎo)地線相關(guān)參數(shù)計(jì)算………………………………………………..……4</p><p>　?。?）導(dǎo)線比載的計(jì)算……………………………………………………..…..4</p&

6、gt;<p>　?。?）地線比載的計(jì)算………………………………………………..………..5</p><p>　?。?）導(dǎo)線最大弧垂的計(jì)算…………………………………………………….7</p><p>　　三、電桿外形尺寸的確定………………………………………………..……9</p><p>　?。?）電桿的總高度…………………………………………………………

7、…9</p><p>　　（2）橫擔(dān)的長度………………………………………………………………11</p><p>　　四、荷載計(jì)算…………………………………………………………………12</p><p>　　五、電桿桿柱的強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋計(jì)算…………………………………..…..15</p><p>　?。?）正常情況的彎矩計(jì)算……………………………

8、……………………..15</p><p>　　（2）斷線情況時(shí)的彎矩計(jì)算…………………………………………..……16</p><p>　?。?）安裝導(dǎo)線時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算………………………………………..………17</p><p>　?。?）桿柱彎扭驗(yàn)算……………………………………………………..……18</p><p>　?。?）正常情況的裂縫寬

9、度驗(yàn)算………………………………………..……18</p><p>　?。?）電桿組立時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算…………………………………………..……19</p><p>　　六、電桿基礎(chǔ)強(qiáng)度校驗(yàn)……………….………………………………..……..21</p><p>　　七、拉線及附件設(shè)計(jì)………………………………………………………….22</p><p>

10、　　八、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………….22</p><p><b>　　九、附圖</b></p><p>　　110KV普通自立式硂電桿設(shè)計(jì)</p><p>　　一、整理設(shè)計(jì)用相關(guān)數(shù)據(jù)：</p><p><b>　?。?）氣象條件表</b></p><

11、;p>　　根據(jù)《架空輸電線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）整理IV區(qū)氣象條件：</p><p>　　（2）桿塔荷載組合情況表</p><p>　　見后面第四步“荷載計(jì)算”最后面。</p><p>　?。?）導(dǎo)線LGJ-150/25相關(guān)參數(shù)表</p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）整理導(dǎo)線LGJ-150/25的相關(guān)參數(shù)：</p&g

12、t;<p>　?。?）地線GJ-35相關(guān)參數(shù)表</p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）整理地線GJ-35的相關(guān)參數(shù)：</p><p><b>　　（5）絕緣子數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　根據(jù)任務(wù)書整理相關(guān)數(shù)據(jù)：</p><p>　?。?）線路金具的選配表</p><

13、;p>　　根據(jù)電力金具手冊(cè)（第二版）查得導(dǎo)線相關(guān)數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　如圖所示;</b></p><p><b>　　地線相關(guān)數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　如圖所示：</b></p><p>　?。?）電桿結(jié)構(gòu)及材料</p>&l

14、t;p>　　電桿結(jié)構(gòu)為上字型，材料為鋼筋混凝土。</p><p><b>　　（8）地質(zhì)條件</b></p><p><b>　　見任務(wù)書。</b></p><p>　　二、導(dǎo)地線相關(guān)參數(shù)計(jì)算</p><p>　?。?）導(dǎo)線比載的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《架空輸電

15、線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）計(jì)算比載：</p><p>　　1.導(dǎo)線的自重比載：</p><p><b>　　2.冰重比載：</b></p><p><b>　　3.垂直總比載：</b></p><p><b>　　4.無冰風(fēng)壓比載：</b></p><p>　

16、　假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向，可以得出下式：</p><p>　　1）外過電壓，安裝有風(fēng)：v=10m/s,=1.0,=1.1</p><p>　　2）內(nèi)過電壓：v=15m/s,=0.75,=1.1</p><p>　　3）最大風(fēng)速：v=25m/s,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，=0.85,=1.1</p><p>　　4）最大風(fēng)速：v=25m/s,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)，=0

17、.61,=1.1</p><p>　　5.覆冰風(fēng)壓比載計(jì)算：</p><p>　　v=10m/s,計(jì)算強(qiáng)度和風(fēng)偏時(shí)，=1.0,=1.2</p><p><b>　　6.無冰綜合比載</b></p><p>　　1）外過電壓，安裝有風(fēng)：</p><p><b>　　2）內(nèi)過電壓： <

18、/b></p><p>　　3）最大風(fēng)速,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)：</p><p>　　4）最大風(fēng)速,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)：</p><p><b>　　7.覆冰綜合比載：</b></p><p>　　將計(jì)算的結(jié)果匯成下表（單位：）</p><p>　?。?）地線比載的計(jì)算</p><p>

19、;　　1.地線的自重比載：</p><p><b>　　2.冰重比載：</b></p><p><b>　　3.垂直總比載：</b></p><p><b>　　4.無冰風(fēng)壓比載：</b></p><p>　　假設(shè)風(fēng)向垂直于線路方向，可以得出下式：</p><

20、;p>　　1）外過電壓，安裝有風(fēng)：v=10m/s,=1.0,=1.2</p><p>　　2）內(nèi)過電壓：v=15m/s,=0.75,=1.2</p><p>　　3）最大風(fēng)速：v=25m/s,設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，=0.85,=1.2</p><p>　　4）最大風(fēng)速：v=25m/s,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)，=0.61,=1.2</p><p>　　5.覆冰

21、風(fēng)壓比載計(jì)算：</p><p>　　v=10m/s,計(jì)算強(qiáng)度和風(fēng)偏時(shí)，=1.0,=1.2</p><p><b>　　6.無冰綜合比載</b></p><p>　　1）外過電壓，安裝有風(fēng)：</p><p><b>　　2）內(nèi)過電壓：</b></p><p>　　3）最大風(fēng)速,

22、設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)：</p><p>　　4）最大風(fēng)速,計(jì)算風(fēng)偏時(shí)：</p><p><b>　　7.覆冰綜合比載：</b></p><p>　　將計(jì)算的結(jié)果匯成下表（單位：）</p><p>　?。?）導(dǎo)線最大弧垂的計(jì)算</p><p>　　1.計(jì)算比值，將計(jì)算的結(jié)果列入下表：</p>&

23、lt;p><b>　　2.計(jì)算臨界檔距：</b></p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）列表求解臨界檔距：</p><p>　　由此得出無論檔距多大，年均氣溫為控制氣象條件。</p><p><b>　　3.計(jì)算最大弧垂：</b></p><p>　　1）判斷最大弧垂發(fā)生的氣象

24、條件：</p><p>　　以年均氣溫問第一氣象條件，覆冰無風(fēng)為第二氣象條件，根據(jù)《架空輸電線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）求解狀態(tài)方程。</p><p><b>　　第一狀態(tài)：，，，；</b></p><p><b>　　第二狀態(tài)：，。</b></p><p>　　其他條件：無高差，檔距l(xiāng)=255m。根據(jù)以上

25、條件和公式求解得；</p><p>　　根據(jù)《架空輸電線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）求解臨界溫度：</p><p><b>　　解得</b></p><p>　　所以最大弧垂發(fā)生在最高氣溫下。</p><p><b>　　2）計(jì)算最大弧垂：</b></p><p>　　根據(jù)《架空輸電線

26、路設(shè)計(jì)》（孟遂民）求解最高氣溫下的導(dǎo)線應(yīng)力；</p><p><b>　　第一狀態(tài)：，，；</b></p><p><b>　　第二狀態(tài)：，。</b></p><p>　　其他條件：無高差，檔距l(xiāng)=255m。根據(jù)以上條件和公式求解得；代入《架空輸電線路設(shè)計(jì)》（孟遂民）P67 公式4-39中得出最大弧垂；</p>

27、<p>　　三、電桿外形尺寸的確定</p><p><b>　?。?）電桿的總高度</b></p><p>　　1．桿塔呼稱高度的確定：</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）有。</p><p>　　為絕緣子串長度，前面以列表為1267mm。</p><p>　　

28、為導(dǎo)線的最大弧垂，前面已計(jì)算為4.75m。</p><p>　　為導(dǎo)線到地面及被跨越物的安全距離，查閱《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和），取6m。</p><p>　　為施工裕度，取0.7m。</p><p><b>　　則桿塔呼稱高度為：</b></p><p>　　再根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和），取呼稱高度為1

29、3m</p><p>　　2．導(dǎo)線間垂直距離的確定：</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）可以求出導(dǎo)線間垂直距離。</p><p>　　導(dǎo)線水平排列線間距離：</p><p>　　導(dǎo)線垂直排列線間距離：</p><p>　　再查閱《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和），取3.5m</p>&

30、lt;p>　　3．地線支架高度的確定：</p><p>　　要確定地線支架高度，必須先確定橫擔(dān)的長度。</p><p><b>　　1）空氣間隙校驗(yàn)：</b></p><p>　　查閱《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）得</p><p><b>　?、倩撅L(fēng)壓：</b></p>&

31、lt;p>　　②絕緣子串所受風(fēng)壓：</p><p>　　絕緣子串風(fēng)荷載計(jì)算式：</p><p><b>　?、蹖?dǎo)線風(fēng)荷載計(jì)算：</b></p><p>　　④導(dǎo)線自重比載計(jì)算：</p><p>　?、萁^緣子串風(fēng)偏角，即計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)值，制作好間隙圓校驗(yàn)圖，三種氣象條件下間隙

32、校驗(yàn)合格。</p><p><b>　　2）帶電作業(yè)校驗(yàn)：</b></p><p>　　帶電作業(yè)氣象條件剛好和外過電壓氣象條件相同，絕緣字串風(fēng)偏角，人體活動(dòng)范圍0.5m,帶電作業(yè)安全距離。校驗(yàn)結(jié)果：地電位作業(yè)風(fēng)偏人員對(duì)導(dǎo)線作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員只能在桿塔順線方向前后作業(yè)，不得在桿塔橫線路方向作業(yè)。否則帶電作業(yè)安全距離不夠。</p><p>　　3）地

33、線支架高度的確定：</p><p>　　由下一步“橫擔(dān)的長度”求得橫擔(dān)長為2m，根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）求得地線與導(dǎo)線間的垂直投影距離：。</p><p>　　所以地線支架高度為：</p><p><b>　　綜上取2.8m。</b></p><p>　　4）驗(yàn)算地線保護(hù)角：</p><p

34、>　　根據(jù)《高電壓技術(shù)》（趙智大）得：</p><p>　　所以地線高度是安全的。</p><p>　　綜上得電桿總高度為3+13+3.5+2.8=22.3m，主桿分段處取距離地面7米處。</p><p><b>　?。?）橫擔(dān)的長度</b></p><p>　　上字型桿塔的上橫擔(dān)長度確定根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》

35、（陳祥和）</p><p>　　1）正常運(yùn)行電壓情況下：</p><p><b>　　2）操作過電壓：</b></p><p><b>　　3）雷電過電壓：</b></p><p><b>　　4）空氣間隙校驗(yàn)：</b></p><p>　　綜上，上橫擔(dān)

36、長度取2m，下橫擔(dān)長度取2.4m。安全起見，橫擔(dān)采用轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)。</p><p><b>　　四、荷載計(jì)算</b></p><p>　　1．運(yùn)行情況I：最大設(shè)計(jì)風(fēng)速、無冰、未斷線。</p><p><b>　　1）地線重力為：</b></p><p><b>　　2）地線風(fēng)壓為：</b

37、></p><p><b>　　3）導(dǎo)線重力為：</b></p><p>　　4）絕緣子串風(fēng)荷載：</p><p><b>　　5）導(dǎo)線風(fēng)壓：</b></p><p>　　2.運(yùn)行情況II：覆冰、有相應(yīng)風(fēng)速、未斷線。</p><p><b>　　1）地線重力：

38、</b></p><p><b>　　2）地線風(fēng)壓：</b></p><p><b>　　3）導(dǎo)線重力：</b></p><p>　　4）絕緣子串的風(fēng)荷載：</p><p><b>　　5）導(dǎo)線風(fēng)壓：</b></p><p>　　3.斷導(dǎo)線情

39、況I、II：斷一根導(dǎo)線、無冰、無風(fēng)：</p><p><b>　　1）地線重力：</b></p><p>　　2）導(dǎo)線重力：未斷導(dǎo)線相：</p><p><b>　　斷導(dǎo)線相：</b></p><p><b>　　3）導(dǎo)線斷線張力：</b></p><p&g

40、t;<b>　　地線支持力：</b></p><p>　　4.斷地線情況：無冰、無風(fēng)、導(dǎo)線未斷：</p><p><b>　　1）導(dǎo)線重力：</b></p><p><b>　　2）地線重力：</b></p><p><b>　　3）地線斷線張力：</b>

41、</p><p>　　5.安裝情況I：起吊上導(dǎo)線、有相應(yīng)風(fēng)速、無冰：</p><p><b>　　1）地線重力：</b></p><p><b>　　2）地線風(fēng)壓：</b></p><p><b>　　3）導(dǎo)線重力：</b></p><p><b&

42、gt;　　4）導(dǎo)線風(fēng)壓：</b></p><p>　　掛上導(dǎo)線時(shí)，存在拉力。根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）</p><p>　??；所以它們引起的垂直荷載和橫向荷載 為：，</p><p><b>　　則</b></p><p>　　6.安裝情況II：起吊下導(dǎo)線：</p><p>

43、　　地線、導(dǎo)線的重力和風(fēng)壓同安裝情況I。</p><p>　　正在起吊下導(dǎo)線時(shí)下橫擔(dān)處的總重力為：</p><p>　　根據(jù)以上結(jié)果列桿塔荷載組合情況表（標(biāo)準(zhǔn)值）：</p><p><b>　　桿頭荷載圖如下：</b></p><p>　　五、電桿桿柱的配筋計(jì)算及強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　?。?

44、）正常情況的彎矩計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）計(jì)算正常情況下的彎矩：其中，可根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）求得。因?yàn)椴皇侵乇鶇^(qū)，所以運(yùn)行情況II不是控制條件，只計(jì)算運(yùn)行情況I的彎矩。計(jì)算彎矩應(yīng)該用到荷載的設(shè)計(jì)值，所以</p><p>　　1）電桿最頂端彎矩：</p><p><b>　　2）上橫擔(dān)處彎矩：</b&

45、gt;</p><p><b>　　3）下橫擔(dān)處彎矩：</b></p><p>　　4）主桿分段處彎矩：</p><p><b>　　5）地面處彎矩：</b></p><p><b>　　6）嵌固點(diǎn)彎矩：</b></p><p>　　（2）斷線情況時(shí)的彎

46、矩計(jì)算</p><p>　　斷上導(dǎo)線產(chǎn)生比斷下導(dǎo)線更大的彎矩（斷上導(dǎo)線起控制作用），故只計(jì)算斷上導(dǎo)線時(shí)的彎矩。</p><p><b>　　1）斷上導(dǎo)線情況：</b></p><p><b>　　斷導(dǎo)線張力：</b></p><p><b>　　地線最大支持力： </b><

47、;/p><p><b>　　地線最小支持力： </b></p><p><b>　　地線的不平衡張力：</b></p><p>　　橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)后斷線張力：</p><p><b>　　上橫擔(dān)彎矩：</b></p><p>　　嵌固點(diǎn)的彎矩根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)

48、計(jì)》（陳祥和）</p><p>　　2）由地線不平衡張力在嵌固點(diǎn)引起的彎矩：</p><p>　?。?）安裝導(dǎo)線時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　1）安裝上導(dǎo)線時(shí)各處的彎矩：</p><p>　　安裝情況I的桿身風(fēng)壓：</p><p>　　2）安裝下導(dǎo)線時(shí)各處的彎矩：</p><p>　　安裝情

49、況II的桿身風(fēng)壓：</p><p><b>　?。?）桿柱彎扭驗(yàn)算</b></p><p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)橫擔(dān)起動(dòng)力為2500N，長度為2.4m，故上導(dǎo)線斷線，橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)主桿同時(shí)承受彎矩、剪力和扭矩的作用，剪力V=2500N，扭矩T=25002.4=6000N。電桿外徑D=400mm，內(nèi)徑d=300mm，C40混凝土，，根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）得：</p&

50、gt;<p>　　由上式得全部拉應(yīng)力可有混凝土承擔(dān)，螺旋鋼筋可僅按構(gòu)造要求配置。</p><p>　?。?）正常情況的裂縫寬度驗(yàn)算</p><p><b>　　1）已知參數(shù)：</b></p><p>　　初步配置光面I級(jí)縱向鋼筋。采用I級(jí)螺旋鋼筋，螺距S=100mm。</p><p>　　光面鋼筋v=1。根

51、據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）得出：</p><p><b>　　2）計(jì)算開裂彎矩：</b></p><p><b>　　3）計(jì)算裂縫寬度：</b></p><p><b>　　所以滿足要求。</b></p><p>　?。?）電桿組立時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算</p>&

52、lt;p>　　以上橫擔(dān)B處為起吊點(diǎn)起吊電桿。已知上橫擔(dān)處的集中荷載為上橫擔(dān)和絕緣子串的重量，估計(jì)為900N，作用在下橫擔(dān)C處的集中荷載為2000N；整根電桿自重為30600N。將錐形電桿的自重按等徑電桿均布荷載計(jì)算，即每米電桿自重為：</p><p><b>　　1）求支點(diǎn)反力：</b></p><p><b>　　，列式計(jì)算：</b>&l

53、t;/p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　解得：；所以得</b></p><p>　　2）主桿起吊是各截面的剪力：</p><p>　?、貽點(diǎn)截面處的剪力：</p><p>　　在OC段內(nèi)剪力為零的截面E點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為：</p><

54、;p><b>　?、贑點(diǎn)剪力為：</b></p><p><b>　　③B截面點(diǎn)剪力為：</b></p><p><b>　　2</b></p><p>　　3）電桿起吊時(shí)O、E、C、B各截面的彎矩計(jì)算為：</p><p>　　4）求零彎矩點(diǎn)的位置：</p>

55、<p>　?、貽C段：設(shè)零彎矩點(diǎn)位置距D點(diǎn)的距離為，則</p><p>　　解得：，后者不符合題意。</p><p>　?、贑B段：設(shè)零彎矩點(diǎn)位置距D點(diǎn)的距離為，則</p><p>　　解得：，前者不符合題意。</p><p>　　以上橫擔(dān)B點(diǎn)位起吊點(diǎn)的剪力彎矩圖：</p><p>　　六、電桿基礎(chǔ)強(qiáng)度校驗(yàn)

56、</p><p>　　單桿直線電桿一般用傾覆類基礎(chǔ)。</p><p>　　1）抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算：</p><p>　　根據(jù)《輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》（陳祥和）進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　先確定，所有荷載彎矩設(shè)計(jì)值的總和應(yīng)等于，因此：</p><p>　　基礎(chǔ)計(jì)算寬度的計(jì)算：</p><p><

57、;b>　　所以計(jì)算寬度為：</b></p><p><b>　　，查相應(yīng)表得</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　而</b></p><p><b>　　所以不需要加卡盤。</b></p>

58、;<p><b>　　七、拉線及附件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　無拉線與附件。</b></p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].電力金具手冊(cè)（第二版）</p><p><b>　　[2].高電壓技術(shù)&l

59、t;/b></p><p><b>　　架空輸電線路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　[3].輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　九、附圖</b></p><p><b>　　附圖1結(jié)構(gòu)總布置圖</b></p><p><b>