3、第三讲钢筋混凝土电杆

第三讲钢筋混凝土电杆 第一节电杆杆型环型截面钢筋混凝土电杆 因具有耐久性好 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 一 电杆的分类1 按截面不同分 等径电杆 锥型 矩型电杆2 按受力不同可分 直线型电杆和耐张型电杆3 按主杆的布置型式分 分为单杆电杆 A字型及门型电杆 带叉梁门型电杆 撇腿门型电杆等4 按组立方式可为分 自立电杆和拉线电杆 二 常用电杆杆型1 直线型电杆 1 35 110kV直线电杆特点 a 一般采用单杆直线电杆 主杆顶径为 150 190 杆高15 18m 埋深2 5 3 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 是主杆埋深较大 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 2 220 330kV直线电杆特点 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 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 2 耐张型电杆 加拉线 V型拉线 见P83面图4 25 八字型拉线 见P85面图4 27 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 见P85面图4 27 拉线 既能承受纵向荷载 又能承受部分横向荷载 3 转角电杆转角电杆通常分为小转角电杆 30 以下 中转角电杆 30 60 和大转角电杆 60 90 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 第二节电杆应用对于运输和施工条件较好的平地 丘陵地区 应优先采用钢筋混凝土电杆或预应力混凝土电杆 并且要大力推广使用预应力混凝土电杆 逐步用预应力混凝土电杆代替普通钢筋混凝土电杆 1 直线电杆 1 110KV以下a 一般采用单杆直线电杆 主杆顶径为 150 190 杆高15 18m 埋深2 5 3 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 2 220 330kV直线电杆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2 耐张型电杆 加拉线 采用加V型拉线 八字型拉线 X型拉线的门型电杆 3 转角电杆采用加转角拉线 平衡角度荷载 反向内拉线 分角拉线的门型电杆 第三节电杆电杆内力计算一 单杆直线电杆的内力计算如图 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 一 正常运行情况下杆柱的内力计算计算公式 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 例3 1如图 PB 1100N GB 1500N PD 2400N GD 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 解 最大弯矩发生嵌固点 MD 1 15 Ga Ph phZ 1 15 1500 250 3560 1250 1100 16000 2400 13800 2 2400 11300 94 160002 2 12521555000126252750N mm 126 3kN m 二 断线情况下杆柱的内力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 设最大和最小地线支持力为 Tmax Tmin 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 若为转动横担a 横担转动前b 横担转动后 若不考虑GD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 例3 2已知某110kV线路断线情况GB 1260N GD 2913N 断线张力TD 9300N 地线最小支持力 Tmin 4658N 最大支持力 Tmax 4710N 地线支架宽度aB 250mm 地线支架高度hB 2500mm 计算断线情况上横担处的弯矩 解 断线情况荷载组合系数 0 75MA 8 84kN m 二 拉线直线电杆的内力计算 一 拉线的计算如图 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b1 电杆正视图 拉线在地面上的投影 拉线的长度1 05 考虑拉线自重 风荷载及温度等因素引起拉线受力增大的系数 2 断上导线时拉线的受力式中Ry 拉线点的纵向 顺电路方向 反力 对转动横担 Rx 拉线点的横向 垂直线路方向 反力 3 选择拉线截面式中Tmax 正常情况和断线情况下计算拉线所受最大的力 KL 拉线强度设计安全系数 一般不应小于2 0 p 钢铰线的瞬时破坏强度N mm2 二 正常情况下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 0 1 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 主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 式中 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 三 门型直线电杆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 图5 21 和带叉梁门型直线电杆两种 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5 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 二 带叉梁的门型电杆如图 1 正常运行当电杆埋置较深时 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 1 1 2 h4 零力矩的高度 对等径电杆 h4 h5 2 叉梁轴向力为 式中 M0 所有水平力对零力矩点的力矩和N m 叉梁与地面夹角 当电杆埋置较浅时 2 断边导线情况下的计算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 三 拉线门型直线电杆计算由表5 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5 5a 2 有V型拉线无叉梁门型直线电杆 图5 b 两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Ry 拉线结点的纵向反力Ry TD TD取表5 3门型电杆杆柱受力分配系数大的A杆验算 3 有交叉拉线无叉梁门型直线电杆 图5 25c 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 四 耐张型电杆计算耐张型电杆拉线的布置方式根据电杆受力情况和转角大小而定 小转角电杆和耐张电杆一般采用X型拉线 即交叉拉线 大转角电杆采用八字形拉线 耐张型电杆的杆柱埋入土中的深度一般为1 5 m左右 除特殊原因 例如土壤冰冻 外 杆柱与地连接方式均可按铰接考虑 故水平力全部由拉线承受 对不带地线的耐张型电杆的杆柱 可近似地按中心受压或压弯构件计算 对带地线的耐张型电杆的杆柱 其拉线点以上 按受弯构件计算 拉线点以下 按压弯构件计算 其计算方法基本与直线电杆相同 兼 小转角的耐张型门型电杆如图 28所示 这种电杆布有两层拉线 在导线横担处安装四根交叉布置的拉线 称导线拉线 也叫下层拉线 在避雷横担处安装四根 八字型 布置的拉线 称地线拉线 也叫上层拉线 导线拉线与横担的水平投影角 约为65 在正常运行情况下 拉线承受导线 地线的杆身风荷载的水平力及角度荷载或导线的不平衡张力 断线及安装情况时 承受安装或断线时的水平荷载或顺路线方向的荷载 上层拉线与横担夹角较大 主要用于承受纵向荷载 下层拉线与横担角度较小 可承受纵向和横向荷载 无上层拉线时 全部纵向和横向荷载均由下层拉线承受 上层拉线的强度不受正常情况控制 故正常情况只考虑下层拉线受力 而在断线情况下 上 下层拉线均受力 但主要仍由下层拉线受力