电杆的计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,混凝土电杆的内力和变形计算,授课：陈丽丹,手机：[phone],QQ ：13359917,Email：,Eden-520,日期：2010年08月14日,1,前言,内容安排,课程要求,概念公式,内容安排,钢筋混凝土电杆介绍,自立式单杆电杆内力计算,(弯矩实例),自立式单杆电杆挠度计算,拉线直线电杆的内力计算,门型双杆电杆内力计算,(实际计算举例),拉线门型电杆的内力计算,A字型双杆电杆内力计算,(简单介绍),课程要求,了解和熟悉常用钢筋混凝土电杆的相关知识；,能够对自立式电杆进行内力和变形分析计算；,分别从以下两个角度掌握,：,三种类型电杆,自立式单杆电杆,门型双杆,A字型双杆,两种情况分析计算,正常运行情况,事故断线情况（分断上导线和下导线）,能对拉线电杆进行内力和变形分析计算,/o o/,(oo),概念公式,弯矩,剪力,来自受力面平行方向的力叫剪力；这个力与受力面平行。,假设，你手上有一根木棍，你用力折断它，如果折断了，那么在折断处那个点就是受力点，那个受力点受到了较大的剪力，剪力的方向一般是与木棍垂直的。,地线支持力,（参见架空线设计）,挠度,（式6-7，6-8）,1 钢筋混凝土电杆,具有耐久性好、运行维护方便、节约钢材等优点，在220kV及以下的输电线路中应用极为广泛，部分在500kV的线路中也得到使用。,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,环形截面钢筋混凝土电杆分类,按截面不同分：,锥形电杆、等径电杆；,按受力不同可分：,直线电杆、耐张电杆；,按主杆的布置型式分：,单杆电杆、A字型电杆、门型电杆、带叉梁门型电杆、撇退门型电杆等；,按组立方式可为分：,自立电杆、拉线电杆,钢筋混凝土电杆组成部件,1 钢筋混凝土电杆,1、直线型电杆,特点：,a、一般采用单杆直线电杆。主杆顶径为,150,190，杆高1518m，埋深2.53.0m；,b、杆头型式为鸟骨型、斜三角型和上字型三种型式，三种型式的导线布置均为三角形布置；,C、横担型式多为转动横担或压屈横担。,1 钢筋混凝土电杆-,常用电杆型式,35110kV,1、直线型电杆,优点：,结构简单，耗钢量少（比门型电杆少,20,），并且占地面积很少，便于施工，导线可采用三角型布置，电气性能较好。,缺点:,主杆埋深较大（3m左右），,如果导线截面和档距较大时，也常采用带拉线单杆直线电杆和双杆直线电杆，但拉线电杆占地面积大，影响耕作。,1 钢筋混凝土电杆-,常用电杆型式,35110kV,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,220330kV,1、直线型电杆,特点:,a、大多采用双杆,带叉梁门型电杆,、,带叉梁V型拉线门型电杆,和,V型拉线撇腿门型电杆,也有荷载较小时采用拉线单杆电杆。,b、杆柱型式采用有,锥型和等径,两种型式,C、带叉梁,可调整杆柱上下段弯矩,，从而使其配筋合理，同时增强了横向稳定性和整体刚度。V型拉线撇腿门型电杆，杆柱撇腿的作用是,提高横向稳定性,，而V型拉线的作用是,抵抗顺线路方向张力和提高纵向刚度和稳定性,。,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,220330kV,1、直线型电杆,优点:,横向稳定性好，承载能力大，防雷性能较好，适用于大档距、粗导线、重冰区及多雷区，,缺点：,路径走廊较宽，不省材。,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,撇退,拉V带叉梁门型双杆,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,耐张电杆,可有35的小转角；,一般采用拉线门型电杆；,顺线路拉线主要承受纵向荷载，同时兼承受较小的横向荷载增加横向稳定性，常和带叉梁或撇腿杆柱配合使用。,八字型拉线：承受断避雷线的断线张力,X型拉线：既能承受纵向荷载，又能承受部分横向荷载,转角电杆,可分为30以下小转角、30 60中转角、60 90大转角电杆；,转角拉线：角度荷载的反方向加拉线，平衡角度荷载。,反向内拉线：30以内的小转角电杆常装有反向内拉线，防止反向风荷载过大时，电杆向拉线方向倾斜。,分角拉线：大转角电杆在内角反方向加装一根分角拉线，防止转角杆在长期角度荷载作用下向内角方向倾斜。,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,环形截面电杆的一般要求,主筋最少根数,锥形不得小于6根，等径不得小于8根；,1 钢筋混凝土电杆,请参考环形钢筋混凝土电杆标准GB396-94和环形预应力混凝土电杆标准GB4623-94,环形截面电杆的一般要求,材料,普通钢筋混凝土电杆：其混凝土等级，当壁厚为30mm时，离心混凝土等级不得低于C50，当壁厚大于35mm时，不得低于C40，钢筋宜采用I级、2级、冷拉3级钢筋或冷拔低碳钢丝；,预应力混凝土电杆，其离心混凝土等级不宜低于C50，钢筋宜采用冷拉2级、冷拉3级、啦4级、5级（热处理）钢筋,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,请参考环形钢筋混凝土电杆标准GB396-94和环形预应力混凝土电杆标准GB4623-94,环形截面电杆的一般要求,保管和运输,略自行查阅,1 钢筋混凝土电杆杆型与选择,请参考环形钢筋混凝土电杆标准GB396-94和环形预应力混凝土电杆标准GB4623-94,一般用于LGJ-150以下导线，覆冰厚度不大于10mm的丘陵地带；,基础采用常压式基础，称为底盘，有的加卡盘；,单杆直线电杆因埋入土中较深，所以计算时可视为一端嵌固的悬臂梁，其嵌固点一般假定在地面以下三分之一埋深处。,2 单杆直线电杆的计算,2 单杆直线电杆的计算,（一）正常运行情况下杆柱的内力计算,式中,Ga,垂直荷载引起的弯矩；,Ph,横向集中荷载引起的弯矩；,PxhxZ,杆塔风载引起的弯矩，,Z,为力作用点高度；,1.15,考虑垂直荷载产生的附加弯短矩。,解：最大弯矩发生嵌固点。,MD=1.15(Ga+Ph+phZ),1.15(1500 250+35601250+110016000,240013800224001130094160002/2),12521555000126252750N.mm=126.3kN.m,例,如图，P,B,=1100N,G,B,=1500N,P,D,=2400N,G,D,=3560N,杆身风载,p=94N/m。正常运行情况,下的最大弯矩发生在何处?,并求之。,（二）事故断线情况下的内力计算,2 单杆直线电杆的计算,单杆直线电杆事故断线断上导线起控制作用，故只计算断上导线时引起的内力。,对于有地线单杆直线电杆在断导线情况下必须考虑地线支持力的作用。但不考虑未断线的支持作用。,（二）事故断线情况下的内力计算,2 单杆直线电杆的计算,设最大和最小地线支持力为T,max,、T,min,。内力计算如下：,1、电杆上横担处的弯矩,2、电杆嵌固点处的弯矩,若为固定横担,2 单杆直线电杆的计算,若为转动横担,a、横担转动前,b、横担转动后（若不考虑G,D,引起的弯矩),式中KC断导线时的冲击系数，,荷载组合系数，,GF荷载组合系数。,解：断线情况荷载组合系数0.75,例,已知某110kV线路断线情况G,B,=1260N,G,D,=2913N，,，断线张力T,D,9300N，地线最小支持力T,min,4658N，最大支持力T,max,4710N，地线支架宽度a,B,250mm,地线支架高度h,B,=2500mm，计算断线情况上横担处的弯矩。,（三）自立式单杆电杆挠度计算,2 单杆直线电杆的计算,基本假定：,将电杆视为根部嵌固的悬梁臂；,嵌固点近似地取为电杆三分之一埋深处。,主要用于核算正常运行情况下电杆的倾斜值、电杆变形对主杆产生的附加弯矩。,挠度主要由电杆材料的弹性和土囊的压缩变形引起。,电杆挠度有以下三部分组成：,水平力作用下，结构材料发生弹性变形，电杆顶产生的挠度；,嵌固截面处弯矩作用，使土囊发生压缩变形，引起杆身产生刚性角变位；,嵌固截面处水平力作用，使土囊发生压缩变形，引起杆身产生刚性角变位；,杆顶总挠度：,2 单杆直线电杆的计算,（三）自立式单杆电杆挠度计算,P79刘树堂,实例：110kV线路单杆直线电杆计算,已知：,导线型号为LGJ-150/35,避雷线型号为GJ-35；线路通过IV级典型气象区，其最高气温+40，最低气温-20，最大风速25m/s，最大覆冰厚度5mm；水平档距为245m，垂直档距为368m；选用的单杆直线电杆顶径为270，1/75圆锥度，壁厚50mm；杆柱混凝土为C30级，离心式制造；电杆采用转动横担，起动力为2500N。,试进行内力分析与计算（电杆杆柱强度验算）,注：因本部分主要讲内力分析与计算，故此处把荷载计算部分作为已知条件直接给出。,实例：110kV线路单杆直线电杆计算,杆头设计荷载计算结果如图左。,各计算截面处(1、2、3、4)的杆身风压设计荷载如下：,实例：110kV线路单杆直线电杆计算,解：按以下几个方面进行计算,一、正常运行情况下的弯矩计算,1.运行情况I(大风)；,2.运行情况II(覆冰),二、断导线情况下的弯矩计算,1.断上导线情况；,2.避雷线不平衡张力引起的弯矩；,三、电杆在安装导线时的强度验算,四、杆柱弯扭验算,五、电杆正常情况运行的裂缝宽度验算,六、电杆在组立时的强度验算,实例：110kV线路单杆直线电杆计算,实例：110kV线路单杆直线电杆计算,陈祥和老师p69-75,3 门型直线电杆的内力计算,对于承受,荷载较大,的杆塔，为了满足,强度和刚度,的要求，输电线路中常采用双杆，即门型电杆。,门型电杆分为,无叉梁门型电杆,和,带叉梁门型直线电杆,两种。,无叉梁门型双杆主要用于35kV送电线路。,有叉梁双杆可以,承受较大的外荷载,，还可以,减少主杆的计算弯矩,，,增强电杆的整体强度,，经常在110kV至330kV送电线路中采用。,（一）无叉梁门型直线电杆,无叉梁门型直线电杆的计算与单柱直线电杆基本相同。不同之处是两杆受力的分配问题。,正常运行和断线情况时，两杆受力的分配见表6-3规定分配系数。,另外因门型电杆刚度较好，,可不考虑垂直荷载所产生的附加弯矩。,3 门型直线电杆的内力计算,（一）无叉梁门型直线电杆,3 门型直线电杆的内力计算,p85,门型双杆电杆内力计算分配,（一）无叉梁门型直线电杆,弯矩图,3 门型直线电杆的内力计算,（一）无叉梁门型直线电杆,3 门型直线电杆的内力计算,（二）带叉梁门型直线电杆,3 门型直线电杆的内力计算,有叉梁门型电杆弯矩图,加叉梁后，受力变为超静定结构,3 门型直线电杆的内力计算,（二）带叉梁门型直线电杆,1、正常运行情况：,当电杆深埋时h0=2.5m左右，基础抗倾覆力矩能够满足要求。,进行如下两个假设：,1）电杆嵌固截面的最大应力与叉梁下固定点处截面的最大应力相等；,2）假定在,零弯矩点,处截面背风向主杆R受的剪力大于迎风向主杆L的剪力，取值比例为55%、45%,3 门型直线电杆的内力计算,（二）带叉梁门型直线电杆,1、正常运行情况：,由弯矩图，可知C点和D点矩方向相反，杆身出现零力矩点O；,零弯矩点O的确定：,3 门型直线电杆的内力计算,（二）带叉梁门型直线电杆,正常运行情况,当电杆埋置较深时：,主杆A、B、C、D截面的弯矩计算公式,P82-83,式中 P零力矩点以上所有水平荷载及杆身风荷载之和；,K0零力矩点的位置偏离系数，可取K0=1.11.2。,h4零力矩的高度，对等径电杆，h4h5/2。,3 门型直线电杆的内力计算,（二）带叉梁门型直线电杆,正常运行情况,叉梁轴向力为：,当电杆埋置较深时：,3 门型直线电杆的内力计算,（二）带叉梁门型直线电杆,正常运行情况,当电杆埋置较浅时：,叉梁轴向力为：,3 门型直线电杆的内力计算,断边导线情况,断边导线情况力的方向为纵向水平荷载，与叉梁无关，因此计算与无叉梁的门型杆相同。,a.荷载图,c.主杆弯矩,b.主杆受力,(,二,),带叉梁门型直线电杆,3 门型直线电杆的内力计算,(,二,),带叉梁门型直线电杆,无地线的门型双杆：,可按表6-3的分配系数，直接计算构件选择截面配筋。,有地线的门型双杆：,可以考虑地线的支持力；,地线支持力的计算根据工程的具体情况计算取值。,断导线情况的内力计算,实例：110kV门型双杆计算,已知条件,-设计条件,实例：110kV门型双杆计算,已知条件,-设计荷载,实例：110kV门型双杆计算,1、零弯矩点的位置,实例：110kV门型双杆计算,2、主杆弯矩计算,杆身风载计算；,各段风载合力作用点高度计算；,各段弯矩计算,实例：110kV门型双杆计算,杆身风载计算,2、主杆弯矩计算,杆身风载计算；,各段风载合力作用点高度计算；,各段弯矩计算,实例：110kV门型双杆计算,各段风载合力作用点高度计算,2、主杆弯矩计算,杆身风载计算；,各段风载合力作用点高度计算；,各段弯矩计算,实例：110kV门型双杆计算,各段弯矩计算,(4)断线情况电杆内力计算,实例：110kV门型双杆计算,(5)考虑避雷线不平衡张力时电杆内力计算,计算架空地线不平衡张力时，不考虑导线的支持作用，则电杆,杆跟处计算弯矩,为：,实例：110kV门型双杆计算,(6)主杆配筋计算,主杆弯矩由断边导线情况控制，考虑到主杆分段配筋，初步估算后，,各段配筋,如图12-20；,并分别,验算,1点(M1)及4点(M4)强度。,实例：110kV门型双杆计算,实例：110kV门型双杆计算,上段M1主杆强度验算,实例：110kV门型双杆计算,下段M4主杆强度验算,适用于35110kV送电线路；,一般由190430、全长18m的拔梢杆组成。,4 A字型双杆电杆内力计算,4 A字型双杆电杆内力计算,拉线单杆直线电杆通常由,等径杆柱,组成；,优点：,拉线单杆电杆经济性好、材料消耗小、施工方便、基础埋深较浅可充分利用杆高；,不足：,打拉线后影响农田耕作，抗扭性差；,单杆直线电杆加拉线后，改变了拉线点以下杆柱的受力情况(将杆身所受弯矩转化为压力)，,so：进行强度计算时，拉线点以上的杆柱按悬臂梁受弯构件计算；拉线点以下的杆柱按压弯构件计算。,杆柱内力一般也由,正常大风情况,控制。,5 拉线单杆直线电杆的内力计算,（一）拉线的计算,（二）杆柱压弯段计算,5 拉线直线电杆的内力计算,可参考电力工程高压送电线路设计手册p338,从两个方面进行分析：,5 拉线直线电杆的内力计算-,拉线的计算,拉线水平夹角,，建议采用40,；拉线对地面的夹角，理论上越小越好，通常以不超过60,为宜；,作用在拉线上荷载比较复杂，如拉线的自重、风荷载、冰荷载等；,实际计算中常忽略作用在拉线上的风荷和冰荷，采用简化的计算方法；,杆塔拉线系统属于柔性体系，故电杆的拉线点视为弹性铰支；,电杆在土中浅埋不超过1.5m时,，根部可按铰接计算，拉线点以下的杆柱，计算长度,l,0,取拉线点到地面下1.0m处的距离；,电杆在土中深埋1.52.0左右时,，其根部按半固定计算，杆柱的计算长度,l,0,取拉线点到地面的距离。,（一）拉线的计算,5 拉线直线电杆的内力计算-,拉线的计算,1.正常情况下拉线的受力,式中 R拉线点反力，按简支梁计算，并,（一）拉线的计算,2、断上导线时拉线的受力,（一）拉线的计算,5 拉线直线电杆的内力计算-,拉线的计算,3、选择拉线截面,（一）拉线的计算,5 拉线直线电杆的内力计算-,拉线的计算,（二）杆柱的弯矩计算,拉线点以上杆柱按受弯构件计算，计算方法与锥形单杆相同，但因挠度较小，,可不考虑附加弯矩。,拉线点以下的杆柱按,压弯构件,计算，由于拉线电杆埋深一般较浅（,h0=1.01.5m,）,电杆下端可视为铰接。,沿杆柱任意截面,x,处的弯矩包括,主弯矩,和,附加弯矩,两部分。,弯矩主要是由杆头风荷载产生。,在主弯矩和拉线点以下的杆身风荷载等作用下，杆柱产生挠曲变形，挠曲变形后，轴向力与挠度的乘积又产生附加弯矩。其任意截面的总弯矩为,:,陈祥和p77页,正常运行情况下,5 拉线直线电杆的内力计算-,杆柱的弯矩的计算,（二）杆柱的弯矩计算,陈祥和p77页,正常运行情况下,5 拉线直线电杆的内力计算-,杆柱的弯矩的计算,5 拉线直线电杆的内力计算-,杆柱的弯矩的计算,（三）事故断线情况下杆柱弯矩计算,事故断线情况时在,拉线点以上部分的杆柱弯矩，计算方法与锥形电杆相同。,在拉线点以下部分，在杆头弯矩和拉线的垂直分力的作用下，杆柱按,压弯构件,计算，但一般压弯弯矩对电杆配筋不起控制作用。,例,3,3,？,5 拉线直线电杆的内力计算-,杆柱的弯矩的计算,6 拉线门型直线电杆计算,由表6-3门型电杆杆柱受力分配看出，断边导线时杆柱,受力很大。,为了避免断边导线情况，电杆嵌固处弯矩较,大，而引起电杆破坏，同时也增强对电杆在顺线路方向的,稳定性，可将门型直线电杆增设拉线，以承受断导线张力,。,拉线门型直线电杆有三种形式：,1、有V型拉线带叉梁门型直线电杆（图a）,2、有V型拉线无叉梁门型直线电杆（图b）,3、有交叉拉线无叉梁门型直线电杆（图c）,6 拉线门型直线电杆计算,由表6-3门型电杆杆柱受力分配看出，断边导线时杆柱,受力很大。,为了避免断边导线情况，电杆嵌固处弯矩较,大，而引起电杆破坏，同时也增强对电杆在顺线路方向的,稳定性，可将门型直线电杆增设拉线，以承受断导线张力,。,拉线门型直线电杆有三种形式：,1、有V型拉线带叉梁门型直线电杆（图a）,2、有V型拉线无叉梁门型直线电杆（图b）,3、有交叉拉线无叉梁门型直线电杆（图c）,第一二种杆型采用深埋式基础，由于采用V型拉线，拉线与横担夹角角较大，一般大于70，所以拉线平衡横向水平荷载的能力很低，故电杆正常情况下的计算一般不考虑V型拉线的受力。,拉线受力 T,式中R,y,拉线结点的纵向反力R,y,=T,D,（T,D,取表 6-3门型电杆杆柱受力分配系数大的A杆验算）。,6 拉线门型直线电杆计算,有交叉拉线无叉梁门型直线电杆，角度可以小于70，基础一般采用浅埋式，正常运行情况的横向水平荷载由交叉拉线平衡，故在正常运行情况下，电杆及拉线的受力计算均与拉线单柱直线电杆同。,6 拉线门型直线电杆计算,