架空送电线路杆塔设计技术规定-新版本

1 架空送电线路杆塔设计技术规定架空送电线路杆塔设计技术规定 新版本讲解提要 魏顺炎 1 架空送电线路杆塔设计技术规定修订的背景架空送电线路杆塔设计技术规定修订的背景 在应用在应用 02 标准设计过程中积累一些经验有些条文需要修改标准设计过程中积累一些经验有些条文需要修改 角钢压杆计算角钢压杆计算 荷载部分荷载部分 国内外相关的设计规范标准修订增加了一些新规定国内外相关的设计规范标准修订增加了一些新规定 可以借鉴可以借鉴 斜材的埃菲尔效应斜材的埃菲尔效应 受拉角钢的块剪验算受拉角钢的块剪验算 组合角钢扭弯计算组合角钢扭弯计算 交叉斜材同时受压的界定和计算长度交叉斜材同时受压的界定和计算长度 有劲塔脚板计算有劲塔脚板计算 国内近年来的试验成果及工程实践国内近年来的试验成果及工程实践 组合角钢的填板计算组合角钢的填板计算 高强度锚栓高强度锚栓 2 中心受压角钢稳定计算公式修改的意义中心受压角钢稳定计算公式修改的意义 计算方法的演变 SDGJ94 90 DL T5154 2002 DL T5154 2012 2 新版本修订的依据 新版本与老版本的比较 新版本与美国标准的比较 关于轴心受压构件稳定计算的修改说明关于轴心受压构件稳定计算的修改说明 1 概述概述 现行版 架空送电线路杆塔结构设计技术规定 DL T5414 2002 以下简称中 国标准 对角钢压杆的选材采用类似 美国标准 的方法 将杆件分为六种支 承条件 即六条压力曲线 进行选材 但是 当时考虑到中国的设计经验和设 计标准的延续性 同时 美国标准 新版本 在编制现行 中国标准 送审稿 阶段才搜集到 尚未仔细分析比较 因此 美国标准 新版本中增加有关交叉 斜材设计等方面的内容没有研究吸收 杆件的有效长度系数的取值与 美国标 准 不尽相同 其结果从 Q345 材料两种标准的杆杆压力曲线比较中可以看出 图 1 六种支承条件的杆件容许设计应力 中国标准 均低於 美国标准 其中 120 时 中国标准 约低 19 在主材常用的细长比 50 80 范围 内约低 10 20 在斜材常用的细长比 150 200 范围内约低 21 24 Q235 材料也类似 以上还不包括两种标准中计算长度取值不同的影响 因此 本导 则编制大纲建议 在现行 中国标准 基础上 适当提高杆件的设计承载力 提高的幅度在 10 左右 与 美国标准 相比留有不小于 10 的裕度 设计方 法是 杆件的有效长度按 美国标准 杆杆压屈系数仍同 中国标准 采用 我国钢结构设计规范的数值 2 典型杆件的比较典型杆件的比较 从工程中一些典型杆件的分析比较中 表 1 也得到相同的结果 同样特 性的杆件 按 中国标准 计算的杆件容许承载力要低於 美国标准 双面 连接的主材 细长比 60 时 表 3 中序号 1 约低 13 单面连接的斜材 细长比 120 时 序号 2 5 9 约低 20 29 细长比 120 时 序号 6 8 约低 29 33 这里包括 中国标准 对带辅助材的交叉材 计算长度 乘以 1 1 系数的影响 其中 对双面连接的主材 按 中国标准 计算的杆件 承载力低於 美国标准 的原因是 中国标准 的压屈系数值低於 美国标准 以序号 1 为例 按 美国标准 K 59 6 Cc 107 Q345 3 1 0 5 k Cc 2 1 0 5 59 6 107 2 0 845 按 中国标准 由 k 59 6 查表得 0 738 两者比值 0 738 0 845 0 87 从表 1 中 中国标准 计算值与 美国标准 计算值的比较 中 美 以 及 本导则 计算值与 美国标准 计算值的比较 导 美 可以看出 在小 细长比范围 120 包括无辅助材的交叉材 本导则 建议值与现行 中国 标准 值相同 杆件的设计承载力没有提高 表中序号 1 2 4 9 杆件 小 细长比 120 的杆件 序号 3 5 6 7 8 本导则 建议值比现行 中国标准 提高了 5 11 但与 美国标准 相比 均有 10 以上的裕度 13 26 其中提高较大 11 是大细长比两端无约束的杆件 与 美国标准 相比还有 20 裕度 其次 裕度较大是在 100 120 之间 主要原因是在这细长比范围内 我国的 压屈系数与美国比较相差较大 图 2 偏於保守 3 结论结论 轴心受压构杆采用本导则推荐的设计方法 即构件 包括交叉材 的有效 长度按 美国标准 公式 压屈系数仍按现行 中国标准 采用我国钢结构设 计规范的数值 与现行 中国标准 相比 对带辅助材的交叉材以及 120 构 件 承载力提高了 10 左右 与 美国标准 相比有 13 26 的裕度 而且 使不同支承条件的构件 留的应力裕度相对比较接近 计算承载力值更为合理 4 5 表 1 典型杆件设计比较 序 号 杆号及内力杆件特性美国标准中国标准中 美导则建议导 美 500KV 江 黄线 ZT5 顶架主材 CIC N 15620 153 1KN 1 1 k 1 k 59 6 Cc 3 14 345 89 6 290002 106 9 k w t lim 345 62 280 11 3 w t 64 4 8 8 5 4 8 10 5 11 3 Fa 1 0 5 59 6 106 9 1 K 1 K 59 6 B 类 0 738 b t lim 202 310 11 47 b t 64 4 8 8 5 4 8 10 5 11 47 N 0 738 582 345 148183N 148 2KN 比值 153 1 148 2 1 03 超 3 148 2 169 6 0 87 同中国标准 148 2 169 6 0 87 6 2 345 291 38N mm2 N 291 38 582 169 6KN 比值 153 1 169 6 0 90 2 500KV 锡 车线 SJT1 无辅材的交 叉材 200 231 N 46 67KN L 175 5cm L75 5 Fy 235N mm2 A 741mm2 rz 1 5cm L rz 117 一端中心 一端偏心 2 k 0 75 30 117 1 006 k 1 006 117 117 7 118 Cc 3 14 235 89 6 290002 129 6 k w t lim 80 2 62 235 13 3 2 K 0 75 30 117 1 006 K 117 7 118 0 447 b t lim 202 215 13 78 b t 75 5 9 5 12 2 13 78 N 0 447 741 235 77838N 77 84KN 77 84 102 0 0 76 同中国标准 77 84 102 0 0 76 7 12 2 t W 5 9575 13 3 Fa 1 0 5 118 129 6 2 235 137 59N mm2 N 137 59 741 101954N 102 0KN 比值 46 67 102 0 0 46 比值 46 67 77 84 0 60 3 500KV 锡 车线 SJT1 带辅材的交 叉材 600 701 N 259 68KN L 217 8cm L110 8H Fy 345N mm2 A 1724mm2 rx 3 4cm L rx 64 04 一端偏心 一端中心 2 k 0 75 30 64 04 1 22 k 1 22 64 04 78 13 Cc 106 9 k w t lim 11 3 W t 8 128110 L 217 8 1 1 239 6cm L rx 70 47 2 k 0 75 30 70 47 1 175 k 82 85 83 0 551 327 7 435 8 0 75 L 217 8cm L rx 64 06 2 k 0 75 30 64 06 1 22 k 1 22 64 06 78 15 0 59 b t lim 202 350 9 435 8 0 81 8 11 2511 47 mN 1 677 47 11 2 13677 0 0 898 mN Fy 0 898 345 309 81N mm2 N 0 233 309 81 786 56738N 56 74kN 比值 72 37 56 74 56 74 80 27 0 71 6 k 0 615 46 2 151 0 92 k 0 92 151 138 96 0 253 b t lim 11 47 b t 80 5 9 5 13 2 11 47 mn 1 677 0 677 13 2 11 47 0 898 mn Fy 0 898 345 309 81N mm2 N 0 253 309 81 768 61608N 61 6KN 比值 72 37 61 6 1 17 超 17 61 6 80 65 0 76 12 1 28 超 28 7 500kv 锡 车线 SJT1 带辅材的交 叉材 2040 2101 N 196 02kN L 690 5cm L160 10 Fy 235N mm2 A 3150mm2 rx 4 98cm L rx 138 7 两端无约束 4 k 1 k 138 7 Cc 129 6 k Fa 2 7 138 89 62900087 9 102 51N mm2 N 102 51 315 0 322907N 322 91KN 比值 196 02 322 91 0 61 L 690 5 1 1 759 6cm L rx 152 5 4 k 1 k 152 5 0 30 b t lim 202 13 78215 b t 160 10 16 10 13 4 13 78 N 0 30 3150 235 222075N 222 1KN 比值 196 02 222 1 0 88 222 1 322 91 0 69 4 k 1 k 138 7 0 35 b t lim 13 78 b t 13 4 13 78 N 0 35 3150 235 259087N 259 1KN 比值 196 02 259 1 0 76 259 1 322 9 1 0 80 13 8 500kV 锡 车线 SKT2 带辅材的交 叉材 1100 1201 N 63 28kN L 928 4cm L160 10 Fy 235N mm2 A 3150mm2 rx 4 98cm L rx 186 4 一端有约束 一端无约束 5 k 0 762 28 6 186 4 0 92 k 0 92 186 4 171 5 Cc 129 6 k Fa 2 5 171 89 62900087 9 67 05N mm2 N 67 05 3150 211207N 211 2KN 比值 63 28 211 2 0 30 L 928 4 1 1 1021 2cm L rx 205 5 K 0 90 11 89 205 0 958 k 205 0 958 196 4 0 192 b t lim 202 215 13 78 b t 160 10 16 10 13 4 13 78 142 13 211 2 0 67L 928 4cm L rx 186 4 5 k 0 762 28 6 186 4 0 92 k 0 92 186 4 171 5 0 245 N 0 245 3150 235 181361N 181 4KN 比值 63 28 181 4 0 35 181 4 211 2 0 86 14 9 500kV 江 黄线 ZT4 横担正面斜 材 T14T N 6150kg 60 27kN L 181cm L55 4H FY 50KSi 345N mm2 A 4 26cm2 rx 1 67cm L rx 108 两端偏心 N0 3 K 0 5 60 108 1 056 K 1 056 108 114 Cc 106 9 K W t lim 11 3 w t 55 4 6 4 11 25 11 3 Fa 2 114 89 62900087 9 151 75N mm2 N 151 75 426 64646N 64 65kN mN 1 N 0 192 3150 235 142128N 142 13KN 比值 63 28 142 13 0 45 N0 3 K 0 5 60 108 1 056 K 1 056 108 114 B 类 0 352 b t lim 202 310 11 47 w t 11 25 11 47 N 0 352 426 345 51733N 中 美 51 73 64 65 0 80 N0 3 同中国标准 导 美 51 73 64 65 0 80 15 比值 60 27 64 65 0 93 51 73kN 比值 60 27 51 73 1 16 超 16 表注 1 杆件内力均为压力 原设计江黄线的内力 包括超载系数 1 5 对应材料的屈服应力 锡车线包括分项系数 1 4 对应材料的 设计强度 为了便於比较 等效地将锡车线杆件内力也视为包括超载系数 1 5 对应材料的屈服应力 2 角钢规格带 H 者为 Q345 相当於 ASTM A572 Gr50 不带 H 者为 Q235 3 美国标准 中的 Fa 为容许设计应力 单位换算 1ksi 6 9N mm2 4 序号 2 3 5 7 和 8 等交叉斜材均为一拉一压 即拉杆内力大於或等于压杆内力的 20 16 中心受压角钢六种支承条件的具体应用 2 1 杆件有效长度系数杆件有效长度系数 杆件的计算长度 L 乘以杆件有效长度系数 k 即得到杆件有效长度 KL 杆件有效长度是影响压杆承载力的重要因素 而杆端支承条件的判断 是确定杆件有效长度系数的关键 本标准同 美国标准 将杆端支承条件分为 六种情况 有六种有效长度系数 k 1 杆件两端均中心受力 K 1 0 L r 120 1 2 杆件一端偏心受力 另一端中心受力 17 K 30 L r 0 75 0 L r 120 2 3 杆件两端均偏心受力 k 60 L r 0 5 0 L r 120 3 4 杆件两端均无扭转约束 k 1 120 L r 200 4 5 杆件一端有扭转约束 k 28 6 L r 0 762 120 L r 225 5 6 杆件两端均有扭转约束 k 46 2 L r 0 615 120 L r 250 6 在小细长比范围 L rP2 K 0 75 0 25 P2 P1 2 当 P1 和 P2 分别为压力和拉力 K 0 75 0 25 P2 P1 然后 对杆件一端偏心或两端偏心的 K 值进行修正 KL r K K L r 2 2 4 交叉斜材的有效长度 交叉斜材按不带辅助材 交叉点以下带辅助材和交叉点上 下均带辅助材三种 布置型式 以及受拉材内力与受压材内力的比例不同 其有效长度 按表 2 2 4 确定 该表适用于等边角钢或不等边角钢 短边连接 两种情况 如 果只考虑等边角钢 表中带 者可省略 计算项目基本上同 中国标准 从不等边角钢与等边角钢的特性表中可以看出 虽然长边与等边角钢相同的不 等边角钢 截面积小于等边角钢 但对平行轴的迥转半径大于等边角钢 因此 有时交叉斜材选用不等边角钢比较经济合理 但是 不等边角钢的最小轴迥转 半径比等边角钢小 选用不等边角钢时 还要验算杆件绕最小轴稳定项目 如果选用不等边角钢 长边连接 拉杆内力 20 压杆内力时 计算长度应取 L L1 1 2L2 拉杆内力120 图例 LorKLorK 备注 L1rzN0 2L1rz单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合具有约 束条件 N0 5 否则 N0 4 L rzN0 2L rzN0 4当选用等边角 钢时 表中带 号计算项目 可略 L2rzN0 2L2rz L1rxN0 2L1rx 单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合具有约 束条件 N0 5 否则 N0 4 L rzN0 2L rzN0 4当选用等边角 钢时 表中带 号计算项目 可略 L1rxN0 2L1rx单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合具有约 束条件 N0 5 否则 N0 4 23 续表 2 2 4 交叉斜材的计算长度 Lo和长细比修正系数 K 拉杆内力120 图例 LorKLorK 备注 L1 rzN0 2L1 rz单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合纽转 约束条件采用 N0 5 否 则 N0 4 当选用等边角 钢时 表中带 号计算项目 可略 L3rxN0 3L3rx单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合纽转 约束条件采用 N0 6 否 则 N0 4 L rzN0 2L rzN0 4 L2 rzN0 2L2 rz单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合约束条件 采用 N0 5 否则 N0 4 当选用等边角 钢时 表中带 号计算项目 可略 L3rxN0 3L3rx单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合约束条件 采用 N0 6 否则 N0 4 L rzN0 2L rzN0 4 L1 rxN0 2 当选用等边角 钢时 表中带 号计算项目 可略 L3rxN0 3L3rx单个螺栓 N0 4多个螺栓且符合约束条件 采用 N0 6 否则 N0 4 24 2 2 5 杆件有效长度系数的应用 1 本标准 关於杆件有效长度系数 是假设角钢上的螺栓孔位置尽量靠近角钢的棱 边 且不大於肢宽的一半 如果不符合这要求 要考虑杆件受力偏心的影响 2 关於杆件端部具有扭转约束的建议 本文 2 2 2 可以理解为除了杆件节点平面内 应符合刚度要求外 被连接角钢不论是直接连接到提供约束的角钢上 还是被连接角钢 通过钢板连接到提供约束的角钢上 被连接角钢与提供约束角钢之间都至少要有两个螺 栓连接 但是 后者通过钢板连接的节点型式很多 节点刚性差别很大 以往曾经有设 计将被连接杆件端部多个螺栓中的一个螺栓连接到提供约束的角钢上即视为杆端有扭转 约束作用 通过了铁塔原型试验的实例 因此 对这条建议如何正确应用还有待於今后 在工程实践中积累经验 3 从交叉斜材有效长度系数的选用建议中可以看出 它只适用於一付交叉斜材规格完 全相同的情况 这是因为这些建议是建立在交叉材规格相同的试验条件的基础上 3 除 非有其他试验依据或者构造上与 本标准 有所差别而准备按 IEC 652 铁塔荷载试验 标准进行试验鉴定外 不能以交叉点为分界 分段设计采用不同的规格 4 输电塔的杆件端部支承条件比较复杂 六种支承条件只是归纳了杆端连接的一般情 况 如果试验和分析证明有些特殊的节点提供了与以上不同的扭转约束 这些杆件的有 效长度可以修改 因此 对於一些特殊节点的杆件有效长度还应结合试验和工程实践综 合考虑确定 如果无条件进行试验 应偏安全地选用杆件有效长度系数 3 增加组合角钢弯扭计算公式的意义增加组合角钢弯扭计算公式的意义 本规定计算公式 3 双轴对称十字形截面组合角钢构件 图 6 1 2 2 按式 6 1 2 5 计算其等 效回转半径 再按附录 C 确定 图 6 1 2 2 6 1 2 5 2 2 1 1 t 16 0 2 rLb b t 式中 十字断面形心至边缘的距离 mm 1 b 构件计算长度 mmL 注 或或时 取 或或 xt rr yt rr ut rr xt rr yt rr ut rr 本规定与国家钢结构规范的比较 换算长细比 入 5 07b t 25 避免组合角钢弯扭控制选材的措施与实例 实例一 选用截面积相当宽厚比较大的角钢 某工程转角塔 SJT154 60 90 杆件节点号 2200 2600 原 2 180 14 H L 150 6cm r 7 02cm 入 21 压力 N 2531 75KN 压屈应力 95 电算满足 扭弯 按中国钢规 入 5 07 187 14 67 72 21 不满足 按本规定同样不会满足 等效回转半径 r 14 2 167 1672 0 16 15062 26 20mm 等效细长比 入 150 6 2 62 57 25 21 不满足 如改用截面积相当的 2 160 16H 6 28cm 入 150 6 6 28 23 98 0 939 压屈承载力 N 0 939 2 4907 310 2856 7KN 2531 75 满足 扭弯 按中国钢规 入 5 07 167 16 52 92 0 784 扭弯承载力 N 0 784 2 4907 310 2385KN 2531 75 仍不满足 按本规定 等效迥转半径 16 2 167 1672 0 16 15062 29 9mm 等效细长比 入 150 6 2 99 50 37 0 802 扭弯承载力 N 0 802 4907 310 2439 96KN 2531 75 已接近 实例二 加大杆件节间 计算 长度 某典设 5H SZJC2 杆件节点号 1630 1650 原 2 180 12H L 229 8cm 入 33 压力 N 2088 78KN 压屈应力 95 电算满足 扭弯 按中国钢规 入 5 07 187 12 79 33 控制 如取消辅材 入放大一倍 用 2L160 16H 入 229 8 2 6 28 73 18 0 632 压弯承载力 N 0 632 2 4907 310 1922 7KN 2088 78 可以 扭弯 按中国钢规入 5 07 167 16 52 9 73 18 可以 按本规定 等效迥转半径 r 16 2 167 1672十 0 16 45962 88 43mm 等效细长比 入 459 6 8 84 52 73 8 可以 26 4 增加组合角钢填板计算方法的意义增加组合角钢填板计算方法的意义 计算公式的依据 纵向剪力按国家钢规第 5 1 6 格构式轴心受压柱缀板的计算原理推导并通过部件试 验 计算公式在工程中的应用 7 7 组合角钢填板计算 由二个或四个等边角钢组合而成的断面构件 如图 7 7 1 所示 图 7 7 1 三种常用角钢组合断面型式 7 7 1 填板或螺栓承受的剪力 7 7 1 1 2 1 3 sin sin 22 s fS V bnn 图 7 7 1a 所示 填板本身不需要计算 只需对连接螺栓进行计算 图 7 7 1b 所示 十字断面的填板和螺栓 焊缝 均要计算 绕 Y Y 虚轴屈曲时 挠曲产生的纵向剪力 Vs通过填板对螺栓群产生扭矩 图 7 7 1c 所示 填板本身不需要计算 只需对 X X 或 Y Y 一个方向的连接螺栓进行 计算 式中 f 钢材抗压强度设计值 组合角钢对应虚轴的压屈稳定系数 T 字断面 对应于图 7 7 1 a X X 轴 回转半径 十字断面 对应于图 7 7 1 b Y Y 27 轴回转半径 十字断面 对应于图 7 7 1 c X X 轴和 Y Y 轴回转半径相同 b 组合断面边缘屈服的宽度 构件计算长度的等分数 nl S 组合断面中和轴处半个断面绕虚轴的面积矩 如图 7 7 2 所示 A 为整个断面 的毛面积 t 为填板厚度 T 字和 十字断面 2 2 0 tz A S 7 7 1 2 十字断面 7 7 1 3 2 2 2 0 tz A S 图 7 7 2 图 b 所示 组成的十字断面 当填板在一个等分点上两个方向布置组成一 对时 则一块填板的纵向剪力 Vs为式 7 7 1 1 乘以 0 5 如下 7 7 1 4 2 1 3 sin sin 0 5 22 s fS V bnn 7 7 2 组合断面的连续杆件 如图 7 7 3 节点应采用十字焊接填板 图 7 7 1d 纵 向剪力 7 7 2 2 1 sin 2 s fS V bn 28 图 7 7 3 7 7 3 十字断面螺栓计算 7 7 3 1 2 VbMV 式中 螺栓群承受的扭矩 V M 螺栓群中心到填板中心的距离 mm 2 b 7 7 3 2 b v fdVVV 2 21max 4 式中 离螺栓群形心最远一个螺栓所承受的全部剪应值 max V 每个螺栓平均承受的剪力值 1 VnVV 1 离螺栓群形心最远的螺栓在轴方向承受的剪力值 2 Vxx RyMV V max2 n i i n i i yxR 22 7 7 4 十字断面填板计算 1 填板所受弯曲正应力 7 7 4 1 f I hM b Q 1 max 式中 填板断面扣孔后的惯性矩 1 b I 距填板形心较远的高度 mm max h 2 填板所受剪应力 7 7 4 2 v b f tI VS 01 式中 填板扣孔后的半个断面对形心的面积矩 S t0 填板的厚度 mm 29 图 7 7 4 组合角钢填板计算简图 工程上可参考的规格 双拼 字角钢 每点一块填板 2L160 10 H 及以下 2M20X2 16H 2L160X 14 H 4M20X2 16H 2L180X 16 H 及以上 6M20X2 16H 四拼 字角钢 每点二块填板 2L160X14 H 及以上 2M20X4 16H 注 根据试验结果 每点两块填板时 两块填板焊接与不焊接对构件承载力影响 不大 在 8 左右 因此 通常除构件计算长度的两端斜材或辅材与主材交点处焊接外 中间填板可不焊接 国家钢规的规定 填板的间距及设计原则 没有具体公式 5 增加斜材埃菲尔效应计算方法的意义增加斜材埃菲尔效应计算方法的意义 两种计算方法 A 1 斜材的埃菲尔效应 风速作为随机过程 在空间沿着三个方向都随着时间发生变化 由于杆塔结构具有很 30 大的空间尺度 因此不可能同时在不同的高度上达到最大风速 当杆塔某个高度处的风 速达到最大值时 离该点越远的高度处 风速达到最大值的概率就越小 风速变化的这 种特性 对曲线形杆塔斜材的受力影响很大 鉴于曲线形杆塔与埃菲尔杆塔外形相似 因此把这种影响称之为斜材的埃菲尔效应 曲线形杆塔斜材的埃菲尔效应 一般可采取 折减系数法和剪力比法进行计算 A 2 折减系数法 折减系数法是以杆塔变坡段主材的交点为界 将杆塔分成上下两大部分 并在其上 下分别作用设计风载和折减风载 从而求得风速最不利分布下斜材内力的一种方法 设 计风载是指按设计基本风速和相关系数计算确定的水平风荷载 折减风载是将设计风载 乘以折减系数后得到的风荷载 折减荷载法主要适用于 90 大风或 0 大风情况 计算 步序如下 1 首先确定杆塔每个变坡段主材交点的位置 2 分别以每个主材交点为界 将杆塔分成上下两个部分 3 在杆塔上下两个部分分别作用设计风荷载和折减风荷载 组成若干不同的荷载工 况 4 与其它荷载组合工况一起进行电算 即可求得斜材的最大内力 图 A 2 折减法荷载工况示意图 图 A 2 中情况 1 变坡段主材交点位于塔顶以上 不构成上下两部分的情况 仅需按 设计风载计算即可 情况 2 变坡段主材交点位于塔身内 将杆塔分成上下两部分 应按 图示荷载计算 3 个工况 情况 3 塔身有 3 个坡度段 主材的两个交点都位于塔身内 应 按图示荷载计算 5 个工况 当杆塔具有更多坡段时 可按以上方法类推 折减系数的数值可按表 A 2 取用 表 A 2 折减系数表 31 塔型风荷载线条张力 悬垂直线塔0 3 转角塔 包括悬垂转角塔 0 30 8 A 3 剪力比法 剪力比法是根据杆塔斜材和主材承担的剪力比 求得风速最不利分布时斜材内力的 一种方法 我国 2007 年开始实施的 高耸结构设计规范 GB 50135 2006 针对杆塔 斜材的埃菲尔效应列出了相应的计算公式 规定当计算所得四边形钢塔斜杆的剪力与同 层塔柱承担的剪力比时 斜杆内力取塔柱内力乘系数 见图 A 3 4 01 tan2 M bV 可按式 A 3 确定 A 3 h b 649 0228 0 图式中 V M 层顶剪力 弯矩 b 层顶宽度 塔柱与铅直线之夹角 h 计算截面以上塔体高度 系数 刚性斜杆取 1 0 柔性斜杆取 2 0 图 A 3 斜杆计算简图 A 4 当曲线形杆塔斜材没有按照 A 2 或 A 3 节规定的方法计及计及埃菲尔效应时 为了 保证斜材具有足够的承载能力 其设计内力不宜小于主材内力的 3 A 5 斜材的最小承载力要求 杆塔斜材不但要传递外部荷载产生的剪力 同时也对主材稳定起到关键的支撑作用 因此 斜材的内力不但应按外部荷载计算确定 而且还应满足维持主材稳定所必需的强 度和刚度要求 32 为了确保斜材对主材的有效支撑 应与辅助材一样 按主材内力的百分比值计算内 力 斜材不但自身起到支撑主材的作用 还要承受辅助材在维持主材稳定中产生的荷载 因此 斜材的最小承载力宜按 2 5 主材内力计算的荷载确定 计算时应将 2 5 的主材 内力作用在斜材平面内 垂直于主材轴线的节点上 对于受力斜材 应按 2 5 主材内力计算的荷载和与其相同的计算长度和长细比进行 最小承载力校验 对称荷载作用下不受力的斜材 如图 A 5 所示的左侧面斜材 应按 2 5 主 材内力计算的荷载和全长平行轴进行最小承载力校验 图 A 5 对称荷载示意图 适用条件 曲线型铁塔 6 6 增加受拉构件块剪计算公式的意义增加受拉构件块剪计算公式的意义 对于受拉构件 在被连接的角钢肢翼上的螺栓图型的中心线 如图 7 6 超出了角 钢形心线时 对这种连接必须要按以下方法作块剪 也叫破裂 校核 33 图 7 6 块剪 破裂 的确定 7 6 1 fAfAN tvv 7 6 2 2 batAv 7 6 3 ctAt 式中 钢材的抗剪强度设计值 v f 钢材的抗拉强度设计值f 角钢肢厚度 mmt 计算公式的依据 美国格构式输电塔设计规范 计算公式的适用条件 受拉角钢螺栓中心线离角钢形心线较远或者螺栓材质强度高螺栓数量较少或角钢材 质强度较低时块剪可能控制选材 以下是螺栓中心线位于角钢肢宽一半的一般情况 实例 1 70 5H 3M20 6 8 级 a 30 21 5 2 19 25 b 60 21 5 38 5 c 35 21 5 2 24 25 Av t a 2b 5 19 5 38 5 2 481 25 At t c 5 24 25 121 25 块剪承载力 N 481 25 180 121 25 310 124212N 124 21KN 受拉承载力 N 686 0 21 5 5 0 7 310 125751N 125 75KN 124 21 接近 螺栓剪承载力 N 314 2 240 3 226224N 226 22KN 124 21 螺栓孔壁承载力 N 20 5 510 3 153000N 153 00KN 124 21 实例 2 70 5S 2M20 6 8 级 a b c 同上 Av 5 19 25 38 5 288 75 At 121 25 34 块剪承载力 N 288 75 125 121 25 215 62 16KN 受拉承载力 N 687 0 21 5 5 0 7 215 87 21KN 62 16 控制 螺栓剪承载力 N 314 2 240 2 150 82KN 62 16 螺栓孔壁承载力 N 20 5 510 2 102 00KN 62 16 7 7 有劲塔脚板计算公式修改的意义有劲塔脚板计算公式修改的意义 图 7 5 1 无加劲塔脚板 图 7 5 2 有加劲塔脚板 7 5 2 有加劲方型塔脚板底板强度应按下列公式计算 图 7 5 2 1 受压时 1 底板的作用弯矩 7 5 2 1 2 06 0 aQM 式中 底板计算区段的自由边长度 mm a 2 底板厚度 7 5 2 2 t f M5 35 2 受拉时底板厚度 7 5 2 3 max 2 3 5 1 1 ii bY Bf T t 当 取 ii bY5 0 ii bY5 0 式中 底板上作用的拉力 N T 塔脚板宽度 mm B 第 个区隔地脚螺栓中心至主角钢的距离 mm i Yi 第 个区隔的宽度 mm i bi 新版本与老版本的比较 实例实例 按老版本 T 1000 kN S 140 L 120 Z0 40 Ymax Zo S 180 bmax S L Z0 300 Bmin S L Z0 140 120 40 220 t 43 7mm 取塔脚板厚度 t 46mm 按新版本 t 1 1 5 3 1000000 180 260 265 5202 1 1 5 44 26 29 5mm 36 8 增加高强度锚栓的意义增加高强度锚栓的意义 表 4 0 10 钢材 螺栓和锚栓的强度设计值 N mm2 类别 材料 厚度或直径 mm 抗拉抗压和抗弯抗剪孔壁承压 16215215125 16 40205205120 40 60200200115 Q235 60 100190190110 370 16310310180510 16 40305305175490 40 63295295170440 Q345 63 80285285165415 16350350205530 16 40335335190510 40 63315315180480 Q390 63 80295295170450 16380380220560 16 40360360210535 40 63340340195510 钢 材 Q420 63 80325325185480 37 16415415240595 16 40395395230575 40 63380380220560 Q460 63 80360360210535 4 8 级标称直径 d 39200 170420 5 8 级标称直径 d 39240 210520 6 8 级标称直径 d 39300 240600 8 8 级标称直径 d 39400 300800 镀锌 粗制螺 栓 C 级 10 9 级标称直径 d 39500 380 螺杆 承压 900 Q235 钢外径 16160 Q345 钢外径 16205 35 号优质碳素钢外径 16190 45 号优质碳素钢外径 16215 40Cr 合金结构钢外径 16260 锚栓 42CrM