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文档简介
1、输电杆塔及基础设计输电杆塔及基础设计主讲:陈祥和主讲:陈祥和第八章 铁塔内力计算 第一节铁塔内力计算假定及其计算方法第一节铁塔内力计算假定及其计算方法 一、计算假定一、计算假定 输电线路铁塔属于空间桁架结构,在大多数情况下为超静定结构。为了简化计算,一般在设计中作如下假定: (1)将空间桁架化为平面桁架,这是因为铁塔上所承受的荷载(纵向或横向)在铁塔的正、侧面上基本上是对称的; (2)构件的节点为理想铰,所有构件的轴线都是在同一平面内的直线,并在节点上交于节点中心,这种体系的构件只承受轴向力; (3)为了将铁塔简化为静定的平面桁架,一般可将因构造要求而设置的多余杆件略计,如辅助材可视为零杆,而
2、对于横隔材可只考虑承受扭矩; (4)打拉线的拉线铁塔,由于本身的刚度很大,一般在计算中不考虑因挠度而产生的附加弯矩; (5)铁塔腿部与基础的连接,假定为不动铰接; (6)将动力或冲击荷载视为静力荷载,在计算中引人动力系数和冲击系数; (7)采用平面桁架进行计算时,主材应力应将正、侧两面的应力相叠加。 第二节第二节 铁塔内力计算方法铁塔内力计算方法1、节点法、节点法计算时每次割取一个节点作为隔离体,根据节计算时每次割取一个节点作为隔离体,根据节点力系平衡原理,即所有汇交在被截出的节点上点力系平衡原理,即所有汇交在被截出的节点上的杆件和作用在这个节点上的外力相平衡条件的杆件和作用在这个节点上的外力
3、相平衡条件列出二个平衡式列出二个平衡式X=0、Y=0,见例,见例1。例例1,如图如图1,G100N,AB=400mm求求N1、N2 解:采用节点法,取解:采用节点法,取A节点节点 用用Y=0,求,求N1,将所有力向,将所有力向Y轴投影。轴投影。G+ N1 cos(1500900)0N1G/ cos(1200900)100/0.87115N负号说明力方向假设反了。负号说明力方向假设反了。同理用同理用X=0可求出可求出N2图图1将桁架选一适当的截面,而取其一部分作为隔将桁架选一适当的截面,而取其一部分作为隔离体,研究构件内力与外荷载的平衡,根据共面离体,研究构件内力与外荷载的平衡,根据共面力系平衡
4、条件,可列出三个平衡方程式:力系平衡条件,可列出三个平衡方程式:2截面截面法法例例2如例如例1,求,求N1、解:采截面法,如图2,取图图2截面,截面以上所有力对B点取矩400G+N1*400cos(1200-900)=0N1=400G/400cos(1200-900)=115N3、隔离体法、隔离体法例见酒杯型塔头计算N1第三节塔身的内力计算第三节塔身的内力计算 铁塔承受的水平荷载(除角度荷载外)其方向是铁塔承受的水平荷载(除角度荷载外)其方向是不定,因此各构件都有可能受压,故铁塔构件均按不定,因此各构件都有可能受压,故铁塔构件均按压杆设计。压杆设计。塔身内力计算与塔身的塔身内力计算与塔身的结构
5、布置方式有关结构布置方式有关。一、塔身受弯内力计算一、塔身受弯内力计算1单斜材桁架单斜材桁架如图如图83所示,图所示,图83a为主材无坡度,图为主材无坡度,图83b为主材有坡度。为主材有坡度。截取截取II截面,则:截面,则:图图3b.有坡度有坡度a.无坡度无坡度采用截面法采用截面法主材内力:主材内力:sin420GbMNiu斜材内力:斜材内力: icsdMN2式中 M0 II截面以上所有外力对0点力矩之和; MC一II截面以上所有外力对C点力矩之和; bi一主材内力Nu到O点的垂直距离; di斜材内力到C点的垂直距离(一般用作图 法量得);一主材与斜材夹角。注:当主材无坡度时,斜材内力可按下式
6、计算:注:当主材无坡度时,斜材内力可按下式计算:2cosSPNP一 II截面以上全部水平荷载之代数和,顶面横材承受P/2 。 斜材与水平面夹角。式中2双斜材桁架双斜材桁架sin420GbMNiu主材内力:主材内力:如图4斜材内力:斜材内力: icicsdMdMN422图图4式中式中 MC一一II截面以上所有外力对截面以上所有外力对C点力矩之和;点力矩之和; bi一主材内力一主材内力Nu到到O点的垂直距离;点的垂直距离; di斜材内力到斜材内力到C点的垂直距离(一般用作图点的垂直距离(一般用作图 法量得);法量得);一主材与斜材夹角。一主材与斜材夹角。M0 II截面以上所有外力对截面以上所有外力
7、对0点力矩之和;点力矩之和; 水平村内力水平村内力 icDdMN223K型斜材桁架型斜材桁架 如图如图5所示所示K型斜材桁架的型斜材桁架的斜材受力与双斜材拉压系统相斜材受力与双斜材拉压系统相同,而主材受力较小。同,而主材受力较小。主材内力:主材内力: sin420GbMNiu斜材内力斜材内力 :icsdMN14水平村内力水平村内力: icDdMN24图图54. 承受双向荷载单斜材桁架承受双向荷载单斜材桁架1224sinsinyxuiiMMGNab Mx横向风荷载使塔身产生的横向弯矩;横向风荷载使塔身产生的横向弯矩;My一顺线路张力,使塔身产生的纵向弯矩;一顺线路张力,使塔身产生的纵向弯矩;、1
8、铁塔正、侧面主材与水平面夹角。铁塔正、侧面主材与水平面夹角。式中式中 图图65.横向荷载引起的内力横向荷载引起的内力 塔身上的所有横隔材以及横担上的水平材,除按以塔身上的所有横隔材以及横担上的水平材,除按以上计算方法所求得的内力外,还要考虑安装和检修上计算方法所求得的内力外,还要考虑安装和检修时附加弯矩所产生的附加应力。时附加弯矩所产生的附加应力。横担主材支撑点为连续时:横担主材支撑点为连续时: 5plM 其他水平材:其他水平材: 4plM P一工人工具较重时,采用一工人工具较重时,采用1000N并乘以荷载并乘以荷载 组合系数组合系数0.75(事故检修)和(事故检修)和0.9(安装);(安装)
9、; l一斜材支撑长或主材的相邻两支撑点间的距离一斜材支撑长或主材的相邻两支撑点间的距离 (取最大值)。(取最大值)。式中式中 二、塔身受扭计算(断情况)二、塔身受扭计算(断情况) 在断边导线和不平衡张力作用下,塔身将同时在断边导线和不平衡张力作用下,塔身将同时受弯和受扭受弯和受扭. cabTDT= TDcTabD2TTTbaTD2TTD如图如图7,断线张力以剪力,断线张力以剪力TD和扭矩和扭矩TTDC传之塔传之塔身中心身中心图图7剪力:剪力:平均分配于两个侧面上平均分配于两个侧面上 1、塔身受扭分析、塔身受扭分析22CbCaDaDbT正面受力T =T侧面受力T式中式中 Ta、Tb一分配到正、侧
10、面上的力;一分配到正、侧面上的力;a、b塔身某分段顶部截面的正、侧面宽度;塔身某分段顶部截面的正、侧面宽度; 扭矩:扭矩:分配在塔身横截面上,计算如下:分配在塔身横截面上,计算如下:注:扭矩分配到注:扭矩分配到正、侧面各二分之一正、侧面各二分之一2、在扭矩作用下主材内力的计算、在扭矩作用下主材内力的计算(1)塔身为单斜材)塔身为单斜材如图如图8,以正面右侧主材受,以正面右侧主材受力为例力为例图图8 前片在前片在Ta作用下对作用下对0点取力点取力平衡方程式:平衡方程式:1sinaauiT hNa右片在右片在Tb作用下对作用下对0点取点取力平衡方程式:力平衡方程式:21sinbbuiT hNb合力
11、为:合力为:12uuuNNN 1sinsinaabbiiT hT hab式中式中 、1Ta、Tb作用桁架平面内主材与水平作用桁架平面内主材与水平 线之间的夹角;线之间的夹角;ai高度为高度为ha处,在处,在Ta作用平面内的塔宽;作用平面内的塔宽;bi高度为高度为hb处,在处,在TB作用平面内的塔宽;作用平面内的塔宽;(2)塔身为双料材)塔身为双料材 对双斜材,当正、侧面的斜材交于同一点时,对双斜材,当正、侧面的斜材交于同一点时,塔截面为正方形时,则主材受力为零。塔截面为正方形时,则主材受力为零。3、在扭矩作用下斜材内力计算、在扭矩作用下斜材内力计算如图如图9所示,塔身每一根斜所示,塔身每一根斜
12、材所要承受的水平力为:材所要承受的水平力为: 图图9aNT2N=T2N=TDDTTbb右侧面 左侧面 正、背面根据水平力和斜材与铁塔水平方向的夹角便可根据水平力和斜材与铁塔水平方向的夹角便可求得斜材内力。求得斜材内力。4、在扭矩作用下横隔材内力计算、在扭矩作用下横隔材内力计算如图如图9:当当a及及b立面第一档为单斜材时立面第一档为单斜材时2DaaDDbbNTTNT当当a及及b立面第一档为双斜材时立面第一档为双斜材时21()22aDaDDbbTNTNT5、横担平面内横隔斜材内力计算、横担平面内横隔斜材内力计算当横隔面内横隔斜材为单横隔斜材(图当横隔面内横隔斜材为单横隔斜材(图10a)时)时 co
13、saTN 当横隔面内横隔斜材为双横隔斜材(图当横隔面内横隔斜材为双横隔斜材(图9b)时)时cos2aTN 图图10当横隔面内横隔斜材为梅花状横隔斜材当横隔面内横隔斜材为梅花状横隔斜材(图图10c)时)时122cos0aTNN第四节塔头的内力计算第四节塔头的内力计算一、上字型塔头内力计算一、上字型塔头内力计算图图11计算内容计算内容地线支架、横担地线支架、横担处的横隔材处的横隔材 导线横担导线横担1、地线支架横隔材内力、地线支架横隔材内力受地线张力控制受地线张力控制TB1111312222BaBBBbT cNTaTT cTNTa正面受力 侧面受力 a1a1c1TB/2TB/2TaTaTbTbTB
14、TBC1TB地线张力地线张力式中式中(一)横担横隔材内力计算(一)横担横隔材内力计算图图12地线张力产生扭矩地线张力产生扭矩1BTT c 2、上、下横担上横隔面、上、下横担上横隔面横隔材内力横隔材内力N2、N4控制条件:控制条件:受覆冰、安装情况控制,受覆冰、安装情况控制,由前后面横隔材承担。由前后面横隔材承担。244122222hcGNhcGNDD图图13对对0取矩取矩N23、上、下横担下横隔面横隔材内力N3、N5。控制条件:受断导线张力控制。控制条件:受断导线张力控制。TDa3a3c3TD/2TD/2TaTaTbTDTDC3图图14Tb分析分析: (1)在在TD的作用下的作用下正面正面33
15、2DT ca3322DDT cTa侧面侧面如图如图14(2)在导线在导线GD的的作用下的的作用下正面正面侧面为侧面为0212DG Ch如图如图15如图如图1532331333545515552222()2222DDDDDDDDDT cG cNahT cTNaT cGGcNahT cTNa正面受力 侧面受力 正面受力 侧面受力 计算公式为计算公式为上横担下横隔面上横担下横隔面下横担下横隔面下横担下横隔面(二)(二) 导线横担(或地线支架)内力计算导线横担(或地线支架)内力计算导线横担有尖横担、鸭嘴横担和矩形截面横导线横担有尖横担、鸭嘴横担和矩形截面横担三种型式担三种型式尖横担尖横担鸭嘴横担鸭嘴横
16、担矩形横担矩形横担图图161、尖横担、尖横担 构造型式:上、下主材在挂线角点处相交于构造型式:上、下主材在挂线角点处相交于 一点,把横担视为由上下两片桁架组成。一点,把横担视为由上下两片桁架组成。 控制条件控制条件:受断线情况控制,断线后的力:受断线情况控制,断线后的力有断线张力有断线张力TD的垂直荷载的垂直荷载GD内力计算内力计算下平面主材内力:下平面主材内力:取隔离体,对取隔离体,对B点取矩,叠加得点取矩,叠加得N1图图17(1)在导线)在导线GD的的作用下的的作用下112DG lNh 取隔离体,对取隔离体,对A点取矩点取矩(2)在在TD的作用下的作用下11sinsinDT lNb 111
17、11111.1sin1.12sin2cDcDDDK T lK T lG lG lNhbhb N1N1N1”上平面主材内力:上平面主材内力: (1)在导线)在导线GD的的作用下的的作用下22sin2 sinDG lNh取隔离体,对取隔离体,对B点取矩点取矩侧面侧面取隔离体取隔离体,对对O点取矩点取矩 1222(1)sinsin2 sinsincDDK T lG lNhb122(1)2cDDK T lG lhb上平面上平面(2)在在TD的作用下的作用下22sinsinDT lNbN2N2N2”11131122AlAAl式中:式中:一下平面受力分配系数,并一下平面受力分配系数,并11,Al22,Al
18、下平面角钢的长度及其截面积;下平面角钢的长度及其截面积; 上平面角钢的长度及其截面积;上平面角钢的长度及其截面积;l.1受力不均匀系数;受力不均匀系数;cK断线张力冲击系数。断线张力冲击系数。 注:当尖横担上平面未布置斜材时,断线张力注:当尖横担上平面未布置斜材时,断线张力全部由下平面承受全部由下平面承受 1112cDDK T lG lNhb 2、鸭嘴横担、鸭嘴横担构造型式:上、下平面交于一条线,把横担构造型式:上、下平面交于一条线,把横担视为由上下两片桁架组成。视为由上下两片桁架组成。 控制条件:控制条件:受断线情况控制,断线后的力有受断线情况控制,断线后的力有断线张力断线张力TD的垂直荷载
19、的垂直荷载GD内力计算内力计算在在TD 、 GD的作用下,上、下平面主材的内的作用下,上、下平面主材的内力计算与尖横担相同。力计算与尖横担相同。不同点:不同点:但由于挂线点存在偏心距但由于挂线点存在偏心距e,在断线张力的作用下横担要产在断线张力的作用下横担要产生扭矩,扭矩由前后两垂直面生扭矩,扭矩由前后两垂直面承受,垂直面端点的反力为:承受,垂直面端点的反力为:图图19beTZD在在Z的作用下:的作用下:11111122221.12(1)2c DDDc DDDK T lG lT e lNhbbhK T lG lT e lNhbbh 下平面角钢主材受力上平面角钢主材受力上平面不布置斜材时,计算也
20、同尖横担。上平面不布置斜材时,计算也同尖横担。3、矩形截面横担、矩形截面横担构造型式:上、下平面交于一条线,把横担构造型式:上、下平面交于一条线,把横担视为由上下两片桁架组成视为由上下两片桁架组成控制条件:受断线情况控制,断线后的力有控制条件:受断线情况控制,断线后的力有断线张力断线张力TD的垂直荷载的垂直荷载GD内力计算内力计算计算与尖横担相同计算与尖横担相同 不同点:不同点:挂线点距横截面存在偏心距挂线点距横截面存在偏心距e+x,在断线张力,在断线张力的作用下横担要产生扭矩:的作用下横担要产生扭矩:TTD(e+x)图图20bTP21hTP22 在在 扭矩扭矩T作用下,横担端部产生作用下,横
21、担端部产生 P1、P2作用在四作用在四个平面上(如图个平面上(如图20)。)。x为偏心距,并为偏心距,并hAAAx211A1、A2为横担上、下平面主材的截面积。为横担上、下平面主材的截面积。式中:式中: x偏心距,偏心距, 112AxhAA并A1、A2一横担上、下平面主材的截面积。一横担上、下平面主材的截面积。 二、酒杯型铁塔塔头内力计算二、酒杯型铁塔塔头内力计算(一)酒杯型塔头的组成(如图(一)酒杯型塔头的组成(如图21所示)所示)地线支架导线横担上曲臂下曲臂组成组成图图21(二)内力计算(二)内力计算1正常情况内力计算正常情况内力计算假定上曲臂与下假定上曲臂与下曲臂连接点(如图曲臂连接点(
22、如图22所示)所示)A、B两点两点为铰接点,承受相为铰接点,承受相等的水平荷载,于等的水平荷载,于是是A、B两点两点以上以上的的头部为一个自由体,头部为一个自由体,其受力情况可按静其受力情况可按静定桁架结构分定桁架结构分析。析。图图22分析分析垂直反力:垂直反力:2424BaAbMGVbMGVbA、B两点的反力为:两点的反力为:水平反力水平反力 42321phPPRRDBbaMA、MB为为A、B两点以上所有水平两点以上所有水平力力PB、PD及塔头风压及塔头风压p对铰对铰接点接点A、B的力矩代数和;的力矩代数和; 式中式中G为为A、B两点以上所有垂直力两点以上所有垂直力GB、GD及及自重(包括塔
23、头自重在内)的总和。自重(包括塔头自重在内)的总和。 (1)上曲臂内力计算(右半部)上曲臂内力计算(右半部) 采用隔离体法,取采用隔离体法,取BDC 为隔离体,求上曲臂主材为隔离体,求上曲臂主材N1、N2的内力的内力对对D点取力矩平衡式点取力矩平衡式MD=0,得得N12111bbR hV bNr对对C点取力矩平衡式点取力矩平衡式2222bbR hV bNrMC=0,得得N2图图23(2)下曲臂内力计算(右半部)下曲臂内力计算(右半部)图图24取取BEF 为隔离体,求下曲为隔离体,求下曲臂主材臂主材N3、N4的内力的内力对对F点取力矩平衡式点取力矩平衡式MF=0,得得N33333bbR hV b
24、Nr对对E点取力矩平衡式点取力矩平衡式ME=0,得得N43444bbR hV bNr(3)地线支架内力计算)地线支架内力计算图图25取取WZL 为隔离体,求下曲为隔离体,求下曲臂主材臂主材N5、N6的内力的内力对对W点取力矩平衡式点取力矩平衡式MW=0,得得N555rMNW对对Z点取力矩平衡式点取力矩平衡式MZ=0,得得N666rMNZ式中式中 22454phbGhPMBBW24462zBBphMP hG b(4)横担部分主材及斜材内力)横担部分主材及斜材内力采用节点法采用节点法取节点取节点Gy=0,得,得NS111sin2DsGNX=0,得,得N8811cos2DsPNN图图26y=0,得,
25、得NS2X=0,得,得N7取节点取节点Z211512sinsinsinsinssNNNN2211517coscoscoscosssNNNNN图图27取塔头取塔头 II截面右半部为隔离体,截面右半部为隔离体, y=0,得,得NS333sin)(5 . 0bDBsVGGN90NDM ,对整个隔离体取对整个隔离体取D点力矩方程式点力矩方程式:hhRhbGbGhPNbDBB175592图图282事故情况(断右边导线)事故情况(断右边导线) 当断边导线时,塔头受弯同时受扭,此时受力情当断边导线时,塔头受弯同时受扭,此时受力情况较复杂,计算时可简为静定结构(见图况较复杂,计算时可简为静定结构(见图29)。
26、)。一般假定断线张力一般假定断线张力TD由外侧主、斜材承受,并参由外侧主、斜材承受,并参照以上计算方法近似计算主材及斜材的内力。照以上计算方法近似计算主材及斜材的内力。图图29(1)作用在曲臂上力)作用在曲臂上力分析分析1()TDabRK Tb在在TD作用下,作用下,C、D两点反力:两点反力:在横担平面产生的力矩:在横担平面产生的力矩:)2(2baTKTD2211012sinsinATK R lhTNbbbRTT/b0L2L30b1T/b0(2)上曲臂内力)上曲臂内力作用在上曲臂顶面的力作用在上曲臂顶面的力a 、反力、反力RTb、由扭矩、由扭矩T产生的力产生的力T/b0b0N1 上曲臂由上曲臂
27、由RT、 T/b0产生压力,产生压力,分别对分别对0取矩,得取矩,得N1sinsin222hl 2h22sinh22sinh如图如图31所示所示图图30图图31sinsin222hl (3)下曲臂内力)下曲臂内力作用在下曲臂顶面的力作用在下曲臂顶面的力a、反力、反力RT2)(4bbRTT1Tb产生力产生力b、反力、反力RT往下平移至往下平移至B点点在水平面引起的扭矩在水平面引起的扭矩c、反力、反力RT往下平移至往下平移至B点在点在垂直于水平面引起的力矩垂直于水平面引起的力矩2TMR h产生的力产生的力1MbRTT/b0L2L30b1T/b0b0N1图图32RT1/Tb1/Tb1/M b下曲臂下
28、曲臂11/M/TRTbb、1Mb1Tb三个力对主材产生的三个力对主材产生的b3rh3331bMNbr331hTNbrRT:332BTK R lNb1/Tb:1M/b:0如图如图3213MbNbr(对对0点取矩点取矩)图图33下曲臂分别由下曲臂分别由内力叠加内力叠加3333NNNN3333211BTK R lbhMTNbbrbr333sinsinhl(分析同分析同 )2l3、上、下曲臂斜材内力:、上、下曲臂斜材内力: 计算方法同塔身内力的计算,用截面法:计算方法同塔身内力的计算,用截面法:1412rhRKNTAs2422rhRKNTAs3432rhRKNTBs4442rhRKNTBs上曲臂上曲臂
29、下曲臂下曲臂以上式中以上式中 K1反力分配系数,计算上曲臂反力分配系数,计算上曲臂N1时,时, 取取K1=0.9 计算下曲臂计算下曲臂N3时,取时,取 K1=1.0; K2扭矩分配系数,上限值为扭矩分配系数,上限值为0.1(相应(相应K1=0.9 ) 下限值为下限值为0(相应(相应K1=1.0 ) KA、KB上、下曲臂外侧面剪力分配系数;上、下曲臂外侧面剪力分配系数;注:上、下曲臂内侧面主材内力,一般不由事故注:上、下曲臂内侧面主材内力,一般不由事故断导线情况控制,而由正常或其他情况决定。断导线情况控制,而由正常或其他情况决定。 KA、KB均按内侧面和外侧面的平面刚度决定;均按内侧面和外侧面的
30、平面刚度决定;如内、外侧面主材角钢规格相差一级或一级以下,如内、外侧面主材角钢规格相差一级或一级以下,则则KA0.55,KB0.7。三、猫头型塔头的内力计算三、猫头型塔头的内力计算与酒杯型铁塔塔头计算相同。图图34(一)猫头型塔头的组成如图34所示,由上横担、上曲臂、下曲臂和下横担组成。二、正常情况受力分析二、正常情况受力分析如果将猫头铁塔的下横担去掉,就与酒杯型塔头一样,因此在正常运行情况的内力计算下面主要分析断下导线时的内力计算。断下导线受力分析断下导线受力分析在断线张力的作用下,可将张力移至在断线张力的作用下,可将张力移至A点上,点上,在在A点产生纵向剪力点产生纵向剪力V和扭矩丁和扭矩丁
31、TK,如图,如图35。 图图35计算塔头各杆内力时,可采用由剪力和扭矩计算塔头各杆内力时,可采用由剪力和扭矩分别作用计算,然后再采用叠加的方法。分别作用计算,然后再采用叠加的方法。1在剪力的作用下在剪力的作用下在剪力在剪力V的作用下,假定仅由下曲臂承受的作用下,假定仅由下曲臂承受(如图(如图36),并将),并将A点上的剪力按下曲臂内外侧点上的剪力按下曲臂内外侧面主材的刚度进行分配,即:面主材的刚度进行分配,即:内侧面内侧面外侧面外侧面VV1外侧面外侧面内侧面内侧面A1A2L1L2bbV2内侧面分担:内侧面分担:11VV外侧面分担:外侧面分担:221(1)VVV图图36受力分析受力分析式中 1一
32、下平面受力分配系数,一下平面受力分配系数, 1131122LLAAA并L1、A1外侧面主角钢的长度及其截面积;外侧面主角钢的长度及其截面积;L2、A2内侧面主角钢的长度及其截面积。内侧面主角钢的长度及其截面积。1、2也可近似采用内外侧面各取也可近似采用内外侧面各取0.5。2在扭矩作用下在扭矩作用下受力分析受力分析TKAXM12X1 11M1MM2M2TK例例3某某110kV线路采用上字型直线铁塔,结线路采用上字型直线铁塔,结构尺寸,塔头设计荷载如图所示。构尺寸,塔头设计荷载如图所示。已知,导线采用已知,导线采用LGJ一一150,地线采用,地线采用GJ35型,型,线路通过线路通过气象区,塔头风荷
33、载气象区,塔头风荷载P1182Nm,塔身风荷载塔身风荷载P2285Nm,塔重为,塔重为 q600Nm。试进行该塔内力计算。试进行该塔内力计算。解:一、主材内力解:一、主材内力(采用截面法)(采用截面法)第一段第一段(11截面截面)24 . 53 . 24 . 04 . 24 . 52)30(0PGGPPMDBDB24 . 51823 . 242004 . 018204 . 228904 . 513802mN 274442669660728693674504 . 5qGGGDB(注:(注:89.489.40 090900 0,sin0),sin0)第二段(第二段(22截面)截面)MM0 0P P
34、B B9.5+P9.5+PD D6.5+26.5+2P PD D2.252.25 +G +GB B0.4+G0.4+GD D2.3+P2.3+P1 16.56.5(3+6.5/23+6.5/2) +P+P2 22.252.252 2/2/2 138013809.5+28909.5+28906.5+26.5+2289028902.25+18202.25+18200.4+42000.4+42002.3+1822.3+1826.56.5(3+6.5/23+6.5/2)+285+2852.252.252 2/2/260220N.m60220N.mN92604 . 5600420018200112744
35、49260179302315202602420.7654uMGNNDGGB+3GD+q9.5 91820+34200+6009.5)/4 5035N二、斜材内力如图:以11、22截面的斜材为例(采用截面法)。0126022050352420.9930410503535445uMGNDN求NS2:McPB6GB0.4+ P1(30) 2.17.05 1380618200.4+1822.17.05 10247N.m NS2 Mc/2d210247/(25.2)986N求NS4:McPB6GB0.4+PD3GD2.3+ P1(30) 5.48.7 1380618200.4 +2890342002.3
36、+1825.48.713818N.mNS4 Mc/2d4=13818/(28.9) 776N三、横担内力计算如图某铁塔上横担,上平面没布置斜材。正常覆冰时GD12120N断线情况时3850N,TD8100N h=900mm, L1=1985mm,L2=2180mm计算横担主材内力。解:正常情况经计算b=820mm拉力 压力DG1212120 19851467022 820DGlNNb1112120 1.98513366220.9DGlNNh断线情况如图:C=603mm,b=2286mm 压力对于猫头型铁塔的横担常用节点法和截面法计算。113850 1.9858100 2.28622 0.90.
37、603DDG lT CNhb30707425034957N一、正常运行情况下铁塔基础作用力的计算一、正常运行情况下铁塔基础作用力的计算 如图所示如图所示为正常运行情况下,为正常运行情况下,直线铁直线铁塔塔腿及塔塔腿及分体式基础示意图,作用在四个基础面上的力计分体式基础示意图,作用在四个基础面上的力计算如下:算如下: 第五节铁塔基础受力计算第五节铁塔基础受力计算1由力矩对基础产生的上拔力、下压力由力矩对基础产生的上拔力、下压力来自横向水平荷载、垂直荷载对塔腿平面中心来自横向水平荷载、垂直荷载对塔腿平面中心产生产生力矩力矩而引起的上拔和下压力,所有自重产生而引起的上拔和下压力,所有自重产生的下压力
38、的下压力2424xxMGNaMGNa 式中式中 Mx一所有水平荷载、垂直荷载对基础顶平一所有水平荷载、垂直荷载对基础顶平面中心点处的力矩和;面中心点处的力矩和; G一基础顶面以上垂直荷载(包括铁塔自一基础顶面以上垂直荷载(包括铁塔自重)总和。重)总和。下压力下压力:上拔力上拔力:如图如图2由横向水平荷载引起的水平推力由横向水平荷载引起的水平推力4PHp式中式中 P一基础顶面以上水平荷载总和。一基础顶面以上水平荷载总和。 3由塔腿坡度引起的水平推力由塔腿坡度引起的水平推力 xxHNctgHN ctg11yyHNctgHN ctg 式中式中、1铁塔正面、侧面主材与地面的水平铁塔正面、侧面主材与地面
39、的水平夹角。夹角。 NNx塔腿塔腿如图如图如图如图cabTDT=TDcTabD2TTTbaTD2TTDT T=TDC,由前片由前片.后片承担后片承担1/2.由左片由左片,右片承担右片承担1/2Ta=T/2bTb=T/2a力的转换力的转换二、事故断线情况铁塔基础作用力的计算二、事故断线情况铁塔基础作用力的计算 如图如图2来自断线张力和不平衡张力对塔腿平面来自断线张力和不平衡张力对塔腿平面中心产生力矩而引起的上拔和下压力,所有自重中心产生力矩而引起的上拔和下压力,所有自重产生的下压力产生的下压力2424yyMGNbMGNb 式中式中 My一所有纵向水平荷载对塔腿脚处的力矩和一所有纵向水平荷载对塔腿
40、脚处的力矩和 (包括断线张力及不平衡张力);(包括断线张力及不平衡张力);G一基础顶面以上垂直荷载(包括铁塔自重)一基础顶面以上垂直荷载(包括铁塔自重)总和。总和。 下压力下压力:上拔力上拔力如图如图1由力矩对基础的上拔力、下压力由力矩对基础的上拔力、下压力 2由纵向水平荷载引起的水平推力由纵向水平荷载引起的水平推力 4DDTH式中式中 TD一断线张力一断线张力 3塔腿坡度引起的水平推力塔腿坡度引起的水平推力 xxHNctgHN ctg11yyHNctgHN ctg 如图如图如图如图 4由扭矩产生水平推力由扭矩产生水平推力 断线张力断线张力TD在塔腿脚平面要产生力矩、剪力:在塔腿脚平面要产生力矩、剪力: 力矩:力矩: lTTD剪力:剪力:bTVa2aTVb2如图如图三、转角杆塔三、转角杆塔PJTx xy1、由、由PJ产生的力矩引起上拔力、下压力产生的力矩引起上拔力、下压力2、由、由T产生的力矩引起上拔力、下压力产生的力矩引起上拔力、下压力3、由、由PJ产生产生x方向的水平推力方向的水平推力4、由、由T产生产生y 方向的水平推力方向的水平推力5、由上拔力下压力引起的、由上拔力下压力引起的x方向、方向、 y 方向水平推力方向水平推力例例43已知条件见书例已知条件见书例81,试计算运
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