35kV单杆直线电杆设计(自立式).doc

前言 这次课程设计是普通钢筋混凝土电杆的设计。根据有关规程得到譬如气象、导线、地线的有关参数，再有列表法求得临界档距，用临界温度判定法判断出最大弧垂气象条件。依据规程规定以及此课题的实际因素确定了电杆的呼称高度、导线间的垂直距离、地线支架高度，从而得出了电杆的总高度。然后再确定七种情况下电杆的荷载，进行杆柱的强度验算及配筋计算，最后确定基础的相关问题。对我以后的学习与工作都有积极的作用。 关键词：临界档距；最大弧垂；呼称高度目 录前言I1 设计条件和相关参数11.1 气象条件11.2 导线和地线的相关参数11.3 绝缘子的相关参数21.4 电杆的相关参数21.5 土的相关参数22 各种气象条件下的比载计算32.1 导线比载的计算32.2 地线比载的计算43 计算临界档距53.1 判断控制气象条件73.2 判断最大弧垂气象94 电杆外形尺寸的确定104.1 电杆的总高度104.2 横担长度的计算114.3 电杆外形尺寸校验125 电荷载计算杆146 电杆杆柱的强度验算及配筋计算206.1 强度计算206.2杆柱弯扭计算21 6.3 裂缝验算21 7 心得体会23 参考文献241、 设计条件和相关参数1.1气象条件表1.1-1：级典型气象区的气象条件 大气温度()风速(m/s) 覆冰（）最高温最低温覆冰最大风安装雷 电过电压操作过电压、年均气温最大风覆冰安装雷电过电压操作过电压 覆冰厚度+40-10-5+100+15 +15301010101551.2导线和地线的有关参数表1.2-1：LGJ120/25导线参数根数/直径 （mm)计算截面（mm2） 外径（mm)直流电阻不大于（/km)计算拉断力（N）单位长度质量（kg/km) 铝钢铝钢总计15.740.234547880526.67/4.727/2.10122.4824.25146.73表1.2-2：GJ-35地线参数 型号计算截面（）计算直径（mm）极限强度()拉断断力(N)重量(kg/km)GJ-35 37.16 7.8 11761372 50200 309.31.3绝缘子相关参数表1.3-1绝缘子X-4.5参数型号主要尺寸（mm）工频电压KV r.m.s不小于雷电全波冲击电压KV peak不小于抗张机械负荷（KN）重量（kg）结构高度H盘径D公称爬电距离L连接形式标记干闪络湿闪络1min湿耐受击穿50%闪络耐受例行试验1h机电试验机电破坏不小于X-4.5146254285168045401101201003645605.01.4电杆的有关参数主杆顶径为270mm，电杆的锥度为1/75，壁厚为50mm。绝缘子串和金具的总重力为324N（3片x-4.5），地线金具重力为90N。杆柱混凝土等级为C30，离心式制造。1.5土的相关参数土的状态为粘性土软塑，查规程得土的计算容重s=15kN/m3，计算上拔角=100，计算内摩擦角=150，土压力系数m=26kN/m3。2各种气象条件下的比载计算2.1导线比载的计算（单位：MPa/m）1）自重比载:1（0，0）=10=34.17（）2）冰重比载: 2（5，0）=27.728=27.72819.60()3）垂直总比载:3（5，0）=1（0，0）+2（5，0）=(34.17+19.60)=53.77()4）无冰风压比载应计算最大风速和安装有风两种情况。=900，因d=15.74mm17mm，则sc=1.2，35kV线路，c=1.0，所以： a) 最大风速V=30m/s时，计算强度时的f=0.75，所以：基本风压：W=0.625=0.625=562.5（Pa）4（0，30）=dsin =1.0=54.31() b) 安装风速v=10时，有，则 基本风压：W=0.6250.62562.5(Pa) 4（0，10）=8.05()5）覆冰风压比载风速V=10m/s，sc=1.2，计算强度和风偏f=1.0，所以 W=0.6250.62562.5(Pa)5（5，10）=1.013.16 ()6）无冰综合比载计算强度时6（0，30）=64.16()安装有风时有6（0，10）=35.11()7）覆冰综合比载55.36()2.2地线的比载计算1）自重比载:1（0，0）=10=81.63（）2） 冰重比载:GB 50545-2010规定，地线的覆冰厚度要比导线厚度增加5mm，即b=10mm 2（10，0）=27.728=27.728=132.82()3）垂直总比载:3（10，0）=1（0，0）+2（10，0）=(81.63+132.82 )=214.45()4）无冰风压比载应计算最大风速和安装有风两种情况。=900，因d=15.74mmtmax，则最大弧垂发生在覆冰无风气象条件，反之最大弧垂发生在最高气温气象条件。计算得tj=35，tmax=+40，tjtmax，所以最大弧垂发生在最高气温气象条件下。fmax=9.645m。4电杆外形尺寸的确定4.1电杆的总高度杆塔的总高度与档距、地理条件、电压等级、气候及电气条件等因素有关。杆塔的总高度等于呼称高度加上导线间的垂直距离和避雷线支架高度，对于钢筋混凝土电杆还要加上埋地深度h0。4.1.1电杆呼称高度 电杆下横担的下线边缘线到地面垂直距离H称为电杆的呼称高度，由悬垂绝缘子串长度、导线最大弧垂fmax、导线到地面及被跨越物安全距离hx及施工裕量h组成，即35kV电杆采用3片X-4.5绝缘子=0.438，导线弧垂为9.654m, 电杆按居民区设计偏安全，设计导线到地面垂直距离为7.0m,档距为361.76m施工裕度为0.8m。因此，电杆设计呼高H=17.892m,选取呼高为18m。4.1.3地线支架高度设计35kV线路采用=250防雷保护角，取地线支架向右侧偏移0.1m,避雷线支架高度为h，则地线对下横担左侧导线防雷保护为控制条件，由防雷条件知 求的h=3.28m。地线支架高度是指地线金具挂点到上横担导线绝缘子挂点之间的高度所以，=2.84，选取避雷线支架高度为3.0m。综上，电杆设计总高H=3.0+4.0+18+3=28.0m。4.1.2导线间的垂直距离单回线路两相导线水平排列线间距，规程规定：导线间的水平线间距，可根据运行经验确定，1000m以下档距计算式为在覆冰较少地区，规程推荐垂直线间距宜采用水平线间距的75%即 计算得Dm=2.513m，Dv=1.885m。设计导线间水平距离为6m，设计导线间垂直距离为4m。4.2 横担长度计算由以上计算出两相导线水平间距，可选取下横担长度为6m,上下导线垂直间距 为4m,上下导线水平偏移距离0.1m,上横担长度为1.8m。电杆草图如下 图4.14.3电杆外形尺寸校验（1）上下导线垂直线间距的校验。由规程得最小垂直线间距为2.0m, 小于实际线间距4.0m，合格。 （2）上下导线水平偏移校验。由规程规定水平偏移距离为0.1m,小于实际上下导线水平偏移距离1.2m,合格。（3）间隙圆校核。级气象区三种气象条件风速：正常运行情况v=30m/s,操作过电压v=15m/s,雷电过电压v=10m/s。1 三种气象条件下绝缘子串风荷载为 因n1=1，n2=3，s=1.0，Aj=0.03m2，z=1.1，则2 三种气象条件下导线风荷载为 3 导线重力荷载 三种气象条件下绝缘子串风偏角为4 规程给出的最小空气间隙为：RZ=0.25，RC=0.70，RL=1.00。根据=0.438m和、R值，用一定比例制作间隙圆校验图，三种气象条件下间隙校验合格。如图4-1图4-15电杆荷载计算 （1）运行情况1：直线杆塔第一种荷载组合情况为最大设计风速、无冰、未断线。级气象区，从规程中查得：V=30m/s，t=+10，b=0。 1）地线重力为 2）地线风压为 3）导线重力为 4）绝缘子串风荷载：绝缘子串数n1=1，每串绝缘子片数n2=3，单裙一片绝缘子挡 风面积Aj=0.03m2，绝缘子串高度为18m,查表得风压高度变化系数z=1.21，则 5）导线风压为 运行情况荷载图如图5-1图5-1 （2）运行情况2：因为气象条件是典型气象区区，覆冰，有相应的风速，未断线，即，覆冰系数K=1.075 1）地线重力=2545（N) 2）地线风压 3）导线重力为4）绝缘子串风荷载：绝缘子串数n1=1，每串绝缘子片数n2=3，单裙一片绝缘子挡 风面积Aj=0.03m2，绝缘子串高度为18m,查表得风压高度变化系数z=1.21，则 5）导线风压为运行情况荷载图如图5-2。图5-2（3） 断导线情况I,II 断任意一相导线的荷载组合情况为覆冰，无风。 1）地线重力 =2545（N) 2）导线重力 =2919（N) 3）断线张力。LGJ-120/25型导线的计算拉断力Tp=47880N。查表2-7得导线最大使用张力百分数为50导线最大使用张力为断线张力=1915250=9576（N) （4）地线支持力 =4500N，=4000N断导线情况（断上导线）荷载如图5-3，断导线情况（断下导线）荷载图如图5-4。 图5-3 图5-4 （5）断地线情况荷载组合情况为覆冰，导线未断。1）地线重力 =2545N2） 导线重力 =2919N3）地线断线张力。 地线的最小破坏拉力为=50200N，地线安全系数取5.0，查表2-7得导线最大使用张力百分数为100。 地线最大使用张力为 =10040N 地线断线张力为 =12550100=10040N断地线张力荷载如图5-5。图5-56 电杆杆柱的强度验算及配筋计算（1） 强度计算 1）嵌固点处弯矩设计值。 由于给定的荷载为标准值，因此荷载要乘以荷载分项系数，永久荷载分项系数=1.2可变荷载分项系数=1.4，电杆电压为35kV，结构重要系数为=1.0，正常运行荷载组合系数=0.75,。高度化系数取=1.36，构件体系系数=0.6，杆塔荷载调整系数=1.0当=25m时，=222 =1.151.01.2（1026280+18291800）+1.40.75（948 26000+199523000+1995219000+0.2222500013000） =268769979=268.8 2)嵌固点处的抵抗弯矩M。16f16，HPB235钢筋，=210，=5228混凝土强度等级为C30级，=14.3嵌点外径A = = = 89019=0.273=0.667=1-1.5=0.590=0.862故强度符合。(2） 杆柱弯扭验算杆顶外径D=370mm,内径d=270mm,C30级混凝土， ，其中=1.4，=0.75V=1.40.7519616=23232N=0.880.71.43=1.00全部拉应力可由混泥土承担，螺旋钢筋可仅按构造配置。(3） 裂缝验算。1） 嵌固点处弯矩标准值。=1.151.0（1026280+18291800）+0.75(94826000+199523000+2199519000+0.2222500013000)=192566614（）=192.57（）2） 开裂弯矩。 已知参数v=1，=309，=284，=297，= 210 =30，=2.01=7=A+(-1)=89019+(7-1)5228=120387（）=（+）=17848994（）=2-0.4=2-0.4=1.565=1.5652.0117848994=56146687（） =56.15（）3） 计算裂缝宽度。=（200+100）1 =0.13 =0.13mm=0.2mm故满足要求。七.心得体会经过一周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对输电杆塔及基础设计这门课程所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创