建筑输电线路设计应力弧垂计算ppt模版课件

1、1输电线路设计输电线路设计20112011年年0707月月0808日日张 鸣电线应力弧垂计算电线应力弧垂计算21、基本概念、基本概念2、临界档距计算及判定有效临界档距、临界档距计算及判定有效临界档距3、悬链线方程、弧垂、应力及线长、悬链线方程、弧垂、应力及线长4、斜抛物线、平抛物线相关公式、斜抛物线、平抛物线相关公式5、弧垂公式的选用、弧垂公式的选用6、应力状态方程公式、应力状态方程公式31、基本概念、基本概念l比载：电线单位长度、单位截面上承受的荷载称为比载。比载：电线单位长度、单位截面上承受的荷载称为比载。 常用符号常用符号g或或，单位用，单位用n/m.mm2 ，或，或mpa/m。l水平档

2、距：水平档距就是某杆两侧档距之水平档距：水平档距就是某杆两侧档距之和的算术平均值。它表示有多长导线的水平和的算术平均值。它表示有多长导线的水平荷载作用在某杆塔上。水平档距是用来计算荷载作用在某杆塔上。水平档距是用来计算导线传递给杆塔的水平荷载。常用符号导线传递给杆塔的水平荷载。常用符号lh。)coscos(212211lllhl应力：电线单位截面上承受的张力。应力：电线单位截面上承受的张力。 常用符号常用符号，单位用，单位用n/mm2 ，或，或mpa。)(2121ll hlvl4l垂直档距：就是计算杆塔两侧档导线最低点垂直档距：就是计算杆塔两侧档导线最低点o1、o2之间的水平距离之间的水平距离

3、 。常用符号。常用符号lv。1112mllv2222mllvlm1、m2分别为分别为l1档和档和l2档中导线最低点对档距中点的偏移值。档中导线最低点对档距中点的偏移值。l综合考虑各种高差情况，可得垂直档距的一般计算为综合考虑各种高差情况，可得垂直档距的一般计算为 ：l垂直档距表示了有多长导线的垂直荷载作用在某杆塔上。上式括号垂直档距表示了有多长导线的垂直荷载作用在某杆塔上。上式括号中正负的选取原则：以计算杆塔导线悬点高为基准，分别观测前后两中正负的选取原则：以计算杆塔导线悬点高为基准，分别观测前后两侧导线悬点，如对方悬点低取正，对方悬点高取负。侧导线悬点，如对方悬点低取正，对方悬点高取负。21

4、0tgtgglh5l连续档距：在实际工程中，一个耐张段往往包含多个不同的档距，如连续档距：在实际工程中，一个耐张段往往包含多个不同的档距，如l1、l2、l3 ，即一个耐张段中由若干个档距集合构成的档距，即一个耐张段中由若干个档距集合构成的档距，称为连续档距。实际上，在架空线路设计中我们经常遇到的是连续档的称为连续档距。实际上，在架空线路设计中我们经常遇到的是连续档的情况。情况。6l连续档距受力分析：连续档距受力分析：通常线路施工时是按一个耐张段对各档导线共同紧线的，通常线路施工时是按一个耐张段对各档导线共同紧线的，紧线之后各直线杆的悬垂绝缘子串均处于铅直的紧线之后各直线杆的悬垂绝缘子串均处于铅

5、直的平衡位置平衡位置，此现象表明悬垂绝缘子串两侧的拉力是相等的，或说各档导此现象表明悬垂绝缘子串两侧的拉力是相等的，或说各档导线的线的水平应力是相同水平应力是相同的。如果连续档中各档线长一致，以及的。如果连续档中各档线长一致，以及悬挂点均等高，那么当悬挂点均等高，那么当气象条件变化气象条件变化后，则各档导线应力将会按相同的规律变化，其结后，则各档导线应力将会按相同的规律变化，其结果是各档导线的果是各档导线的水平应力仍相等水平应力仍相等。此时绝缘子串仍处于铅直平衡位置，相应各档导线悬。此时绝缘子串仍处于铅直平衡位置，相应各档导线悬挂点的位置亦不变。各档的挂点的位置亦不变。各档的档距长短也不变档距

6、长短也不变。由此分析表明连续档导线的应力随气象条。由此分析表明连续档导线的应力随气象条件变化规律就如同一个孤立档的情况一样，这时连续档的力学分析完全可以仿效孤立档件变化规律就如同一个孤立档的情况一样，这时连续档的力学分析完全可以仿效孤立档的力学计算那样进行。但实际上，由于地形条件的限制，连续档的的力学计算那样进行。但实际上，由于地形条件的限制，连续档的各档长度及悬点高度各档长度及悬点高度并不完全相同并不完全相同。因此当。因此当气象条件变化后气象条件变化后，各档导线水平，各档导线水平应力并不是完全相等应力并不是完全相等的。的。结果引起绝缘子串顺线路方向结果引起绝缘子串顺线路方向发生偏移发生偏移，

7、导致相应导线悬挂点位置发生位移，进而，导致相应导线悬挂点位置发生位移，进而使各档的档距也发生了改变。由此得出连续档的两个特点为使各档的档距也发生了改变。由此得出连续档的两个特点为:1.连续档各档导线应力之间是相互影响的，应力是变化量；连续档各档导线应力之间是相互影响的，应力是变化量；2.连续档导线悬挂点位置不固定，档距也是变化量。连续档导线悬挂点位置不固定，档距也是变化量。综上所述，当气象条件改变后，连续档的应力和档距都是变量，而孤立档的档距总综上所述，当气象条件改变后，连续档的应力和档距都是变量，而孤立档的档距总是常数，只有应力是变量，如果连续档有是常数，只有应力是变量，如果连续档有k个档距

8、，则气象条件改变后，未知量数就有个档距，则气象条件改变后，未知量数就有2k个，在数学上则需列出个，在数学上则需列出2k个方程组来联立求解，其计算过程较为复杂。个方程组来联立求解，其计算过程较为复杂。 7l代表档距：又称为规律档距，它实际的含义是把连续档等值为一个孤代表档距：又称为规律档距，它实际的含义是把连续档等值为一个孤立档意义下的档距。立档意义下的档距。l代表档距的数学意义：当气象条件变化时，各档距应力变化不完全相代表档距的数学意义：当气象条件变化时，各档距应力变化不完全相同，但由于直线杆塔悬垂绝缘子串向张力大的一侧偏斜，使各档距应力同，但由于直线杆塔悬垂绝缘子串向张力大的一侧偏斜，使各档

9、距应力趋于相等，这个应力称为耐张段的代表应力，与该应力对应的档距就称趋于相等，这个应力称为耐张段的代表应力，与该应力对应的档距就称之为代表档距，它与导线的型号没有关系的。之为代表档距，它与导线的型号没有关系的。 8l临界档距：在档距由零逐渐增大的过程中，必然存在这样一相档距：临界档距：在档距由零逐渐增大的过程中，必然存在这样一相档距：气温的作用和比载的作用同等重要，最低气温和最大比载时架空线的应气温的作用和比载的作用同等重要，最低气温和最大比载时架空线的应力相等，即最低气温和最大比载两气象条件同时成为控制条件。两个及力相等，即最低气温和最大比载两气象条件同时成为控制条件。两个及以上气象条件同时

10、成为控制条件时的档距称为控制档距，即临界档距。以上气象条件同时成为控制条件时的档距称为控制档距，即临界档距。当实际档距小于该临界档距时，架空线的最大应力出现在最低气温气象，当实际档距小于该临界档距时，架空线的最大应力出现在最低气温气象，最低气温为控制条件；反之，最大比载为控制条件。最低气温为控制条件；反之，最大比载为控制条件。l最大风速和最大覆冰时气温并不相同，不能只从比载的大小来取定两最大风速和最大覆冰时气温并不相同，不能只从比载的大小来取定两者哪个可能成为控制条件；此外，架空线还应具有足够的耐振能力，这者哪个可能成为控制条件；此外，架空线还应具有足够的耐振能力，这取决于年平均运行应力的大小

11、，该应力是所平均气温计算的，因此，年取决于年平均运行应力的大小，该应力是所平均气温计算的，因此，年平均气温时架空线的应力不能大于平均运行应力的上限值。平均气温时架空线的应力不能大于平均运行应力的上限值。l实际上，最低气温、最大风速、最大覆冰和年平均气温四种气象条件实际上，最低气温、最大风速、最大覆冰和年平均气温四种气象条件都可能成为控制条件。四种气象条件中每两种之间存在一个临界档距，都可能成为控制条件。四种气象条件中每两种之间存在一个临界档距，共可得到共可得到6个临界档距。个临界档距。2、临界档距计算及判定有效临界档距临界档距计算及判定有效临界档距9l临界档距计算临界档距计算l无高差时无高差时

12、10l临界档距判定临界档距判定11l临界档距判定临界档距判定12l临界温度临界温度133、悬链线方程、弧垂、应力及线长悬链线方程、弧垂、应力及线长l悬链线方程的架空线弧垂、应力和线长悬链线方程的架空线弧垂、应力和线长 2个基本假设：铰接的柔软链条；电线上的荷载均指向同一方向且沿电线长度均布。个基本假设：铰接的柔软链条；电线上的荷载均指向同一方向且沿电线长度均布。由力的平衡原理可得到一下结论：1、架空线上任意一点c处的轴向应力 的水平分量等于弧垂最低点处的轴向应力 ，即架空线上轴向应力的水平分量处处相等。2、架空线上任意一点轴向应力的垂直分量等于该点到弧垂最低点间线长loc与比载之积。x00co

13、sxocxlsin一、悬链线方程和架空线弧垂一、悬链线方程和架空线弧垂 14ocldxdytg0 将上两式相比，求得电线任一点的切线斜率为：上式说明：当比值上式说明：当比值/0/0一定时，架空线上任一点处的斜率于该点至弧垂最一定时，架空线上任一点处的斜率于该点至弧垂最低点之间的线长成正比。低点之间的线长成正比。15 式（1-3）是悬链曲线方程的普遍式。式中的sh、ch分别是双曲线正弦、余弦函数符号，积分常数c1、c2根据所取坐标原点的位置及边界条件而定。当绘制弧垂曲线模板时，通常取坐标原点位于原低点处，y轴与荷载方向相平行，即x=0时 ，代入式（1-2）求得c1=0；由x=0、y=0、及c1=

14、0 代入式（1- 3）求得 。将c1、c2值代入式（1-3），便可推得，坐标原点位于曲线最低点的架空线悬链方程为0dxdy02c100 xchy1617181920212223242526272829二、悬链线架空线应力二、悬链线架空线应力 架空线任一点的应力公式30架空线两侧悬挂点的应力公式31三、悬链线架空线长度三、悬链线架空线长度 32334、斜抛物线、平抛物线相关公式斜抛物线、平抛物线相关公式34一、弧垂公式一、弧垂公式 坐标o点位于电线最低点坐标o点位于电线悬挂点a最大弧垂35二、档内线长、悬挂点应力二、档内线长、悬挂点应力 斜抛物线公式 平抛物线公式档内线长悬挂点应力365、弧垂公

15、式的选用、弧垂公式的选用l弧垂误差比较：若以悬链线弧垂公式作为准确公式，则在同样的条件下（即档距、比载、应力和高差相同），抛物线公式算得的弧垂偏小，且随着 的增加而误差增大。l弧垂公式的选择关系到架空线使用应力的误差及其对交叉跨越物的间距误差问题。由于悬链线公式计算复杂，故一般工程设计与施工常采用抛物线公式，即架空线偏于拉紧，使应力偏大。线路在一般使用档距和应力下， 约在0.1以下，弧垂减小值不超过2%，也可以近似的认为应力增大值不超过2%。由于架空线使用应力考虑了较大的安全系数，而且如此程度的应力增量同施工测量误差，悬挂点应力增量，振动附加应力，接头强度降低等因素比较，并不占明显的作用，故可认为是容许的。l在实际架线中，往往并不能保证均以