直线单杆转动横担强度计算

1、直线单杆转动横担强度计算许荣生一般直线单杆的横担多采用转动横担，转动横担的作用在于断线时，横担的剪切螺栓剪断，横担绕电杆旋转90°，从而减小对电杆的扭力，修复时只要换掉被剪切的螺栓就可以了，比较容易，同时采用转动横担有明显的经济效果，因此使用比较广泛。下图是35kV单回路的头部图，导线型号LGJ-240/30，导线重量9.0437N/m,垂直档距250m, 转动横担启动力：3000N；悬式绝缘子串垂重量：85.5N;槽钢横担自重=140N。试选择剪切螺栓，固定螺栓，横担截面。1. 上横担结构强度计算拔稍直线单杆头部尺寸图上横担尺寸图1. 1上横担剪切螺栓的截面计算：1.1.1剪切螺栓

2、的切力的设计值计算：当横担绕固定螺栓转动时，剪切螺栓承受切力的计算式为式： T=g0.y.gQiS(l+a)a式中g0=1，结构重要性系数，按架空送电线路杆塔结构设计技术规定DL/T 5154-2002第7.1.1规定取值。“一级：特别重要的杆塔结构应取g01.1；二级：各级电压线路的各类杆塔，应取g01.0；三级：临时使用的各类杆塔，应取g00.9”。式中y=0.75，直线型杆塔断线情况，可变荷载组合系数；（见GB 50061-201066kV及以下架空 1电力线路设计规范9.0.2条规定。（可变荷载组合系数，运行情况，应取1.0；耐张型杆塔断线工况和各类杆塔的安装工况应取.9；直线杆塔断线

3、情况和各类杆塔验算工况，应取0.75）。gQi=1.4，可变荷载的分项系数；S=3000N，转动横担启动力;l=1300-205-90=1005mm导线悬挂点至剪切螺栓的距离;a=90mm，固定螺栓与剪切螺栓的距离。代入式中得剪切螺栓的切力的设计值：T=g0.y.gQiS(l+a)a=1×0.75×1.43000(1005+90)90=1.05×36500=38325N。1.1.2剪切螺栓的截面A计算的计算式为A=Ttt式中tt=ttBd=380N/mm4.8级螺栓的单剪破坏强度值；T=38325N剪切螺栓的切力的设计值。代入式中得剪切螺栓的截面面积： 2A=Tt

4、t=38325380=100.85526mm， 2转换剪切螺栓的直径f1=2Ap=2.85526p=11.332mm。根据GB 50061-201066kV及以下架空电力线路设计规范第10.2.3的构造要求：螺栓直径不宜小于12mm,取剪切螺栓的直径f1=12mm。1.2固定螺栓的截面计算：1.2.1固定螺栓的因断线引起的切力的设计值计算：已知剪切螺栓选用f1=12mm，其截面积为S=pR=p6=113.1mm；M12剪切螺栓实际承受的剪力Ta=ttBd.A=380N/mm×113.1mm=42977N，为：按此M12剪切螺栓实际承受的剪力42977N，22222反推算其实际的启动力

5、Sh。根据力矩平衡原理：Sh.（i+a）=a.Ta，Sh=aTai+a=90´42977N1005+90=3532N。以剪切螺栓为支点，根据力矩平衡原理，TK.a=Sh.i，当启动力Sh=3532N，计算固定螺栓的切力TK：TK=Sh.ia=3532´100590=39441N，1.2.2固定螺栓的因横担、导线及绝缘子串的垂直荷载引起的切力的设计值按下列式计算：N=g0.gG.(Gnd+G/Q2).a2h5式中的g0=1，二级结构重要性系数；gG=1.2永久荷载分项系数（垂直荷载为永久荷载）； Gnd=Wd+GJ导线重量与绝缘子串重量之和； Wd=9.0437N/m

6、5;250m×23=1507N,导线重量；GJ=85.5N绝缘子串垂重量Gnd=Wd+GJ=1507N+85.5N=1593N导线重量与绝缘子串重量之和； G/Q=140N, 横担自重;a2=130cm,导线悬挂点与杆塔中心的距离； h5=60cm吊杆高度；G/Q代入得N=g0.gG.(Gnd+2).a2h5=1×1.2 (1593+1402)13060=4324 N；将横担方向的固定螺栓切力N=4324 N，及垂直横担方向的固定螺栓切力TK=39441N代入固定螺栓的总切力t=K+N=39677 N已知4.8级螺栓的抗剪设计强度为170N/mm，求固定螺栓的截面积Ab=2

7、22=394412+43242ttt=39677170=2mm2其直径f2=2A2p=2233p=17.247mm.近似取M20螺栓。1.3上横担强度计算上横担强度按下式计算 s=N+MmM.WXf.mN.A式中的N=4324N，因横担、导线及绝缘子串的垂直荷载作用产生的横担轴向压力设计值； 式中的M断导线启动力产生的弯矩设计值：M=g0.y.gQi.Sh.l =1.0×0.75×1.4×3000×1005=3165750N.mm=316.575kN.cm28号槽钢的截面积A=10.24cm，抗弯截面矩WX=25.3cm，回转半径ry=1.27，横担计算

8、长度l=100cm,构件的长细比l=1001.27=78.74，查表得f=0.795。式中mN压杆稳定强度折减系数，槽钢在此取1.0；mM受弯构件稳定强度折减系数，槽钢在此取1.0。按受压同时受弯的局部稳定计算：s=N+MmM.WX2f.mN.A=43240.795´1´10.24+316.5751.0´25.3=0.531+12.51=13.04kN/cm 2=130.4N/mm钢材Q235抗压和抗弯的强度设计值215N/mm。结论：横担采用8#普通槽钢安全。2.下横担结构计算：2下横担尺寸图2.1.下横担剪切螺栓的截面计算：2.1.1剪切螺栓的切力的设计值计算

9、：当横担绕固定螺栓转动时，剪切螺栓承受切力的计算式为式： T=g0.y.gQiS(l+a)a式中g0=1；式中y=0.75；gQi=1.4；S=3000;l=1500-205-90=1205mm导线悬挂点至剪切螺栓的距离;a=90mm，固定螺栓与剪切螺栓的距离。代入式中得剪切螺栓的切力的设计值：T=g0.y.gQiS(l+a)a=1×0.75×1.43000(1205+90)90=1.05×36500=43166N。2.1.2剪切螺栓的截面A计算的计算式为A=Ttt式中tt=ttBd=380N/mm4.8级螺栓的单剪破坏强度值；T=43166剪切螺栓的切力的设计值

10、。代入式中得剪切螺栓的截面面积： 2A=Ttt=43166380=113.6mm， 2转换剪切螺栓的直径f1=2Ap=2.6p=12mm。2.固定螺栓的截面计算：2.1固定螺栓的因断线引起的切力的设计值计算：已知剪切螺栓选用f1=12mm，其截面积为S=pR=p6=113.1mm；M12剪切螺栓实际承受的剪力Ta=ttBd.A=380N/mm×113.1mm=42977N，为：按此M12剪切螺栓实际承受的剪力42977N，22222反推算其实际的启动力Sh。根据力矩平衡原理：Sh.（i+a）=a.Ta，Sh=aTai+a=90´42977N1205+90=2987N。以剪切

11、螺栓为支点，根据力矩平衡原理，TK.a=Sh.i，当启动力Sh=2987N，计算固定螺栓的切力TK：TK=Sh.ia=2987´120590=39993N，2.2固定螺栓的因横担、导线及绝缘子串的垂直荷载引起的切力的设计值按下列 式计算：N=g0.gG.(Gnd+G/Q2).a2h5式中的g0=1，二级结构重要性系数；gG=1.2永久荷载分项系数（垂直荷载为永久荷载）；Gnd=Wd+GJ=1593N导线重量与绝缘子串重量之和；G/Q=159N, 横担自重;a2=150cm,导线悬挂点与杆塔中心的距离；h5=60cm吊杆高度；G/Q代入得N=g0.gG.(Gnd+2).a2h5=1&#

12、215;1.2 (1593+1402)15060=4989 N；将横担方向的固定螺栓切力N=4989N，及垂直横担方向的固定螺栓切力TK=39993 N代入固定螺 5栓的总切力t=TK+N=40303 N22=399932+49892已知4.8级螺栓的抗剪设计强度为170N/mm，求固定螺栓的截面积Ab=2ttt=40303170=2mm2其直径f2=2A2p=2237p=17.37mm.近似取M20螺栓。3.下横担强度计算下横担强度按下式计算 s=N+MmM.WXf.mN.A式中的N=4989 N，因横担、导线及绝缘子串的垂直荷载作用产生的横担轴向压力设计值； 式中的M断导线启动力产生的弯矩设计值：M=g0.y.gQi.Sh.l =1.0×0.75×1.4×3000×1205=3795750N.mm=379.575kN.cm28号槽钢的截面积A=10.24cm，抗弯截面矩WX=25.3cm，回转半径ry=1.27，横担计算长度l=100cm,构件的长细比l=31001.27=78.74，查表得f=0.795。式中mN压杆稳定