输电杆塔及基础设计课程教学大纲

输电杆塔及基础设计课程教学大纲课程中文名称：输电杆塔及基础设计课程英文名称：TowerandFoundationDesignofTransmissionLine课程编号：204T0251学分：2.5学时：40（其中：讲课学时：40）先修课程：输电线路力学基础、土力学与混凝土结构、架空输电线路设计适用专业：电气工程及其自动化（输电线路工程方向）课程类别：专业核心课程/必修使用教材：陈祥和.输电杆塔及基础设计（第3版）.北京：中国电力出版社，2020.开课单位：电气与新能源学院课程简介：本课程主要介绍输电杆塔及基础结构的不同类型及结构特点，基本设计理论与方法，课程具有较强的理论性与工程实践性。通过课程的学习，使学生对架空输电线路中的杆塔及基础结构的主要类型及设计方法有一个全面的了解，并能将相关理论应用于工程实践。一、课程性质本课程是电气工程及其自动化（输电线路工程方向）专业学生的专业核心课程和学位课程。本课程是电力系统中高压架空输电线路工程设计的重要组成部分，主要介绍输电杆塔设计及杆塔基础设计的理论和方法。本课程具有较强的理论性和工程实用性，并体现较强的学科交叉性。二、课程目标：课程目标1：通过本课程学习，强化学生的“四个自信”，帮助学生初步掌握科学的方法论和认识论，塑造学生正确的世界观、人生观和价值观。课程目标2：能够将输电杆塔及基础设计的理论与方法用于输电线路工程设计中，进行荷载计算、结构选型、内力计算、截面设计、强度刚度及稳定性校核，并进行设计方案的比较与综合。课程目标3：能够认识到输电线路杆塔及基础相关的复杂力学问题有多种方案可选择，通过专业文献阅读、课题研讨、数值仿真、实验测试等手段，寻求输电杆塔及基础强度、刚度及稳定问题可替代的解决方案。课程目标4：掌握输电线路杆塔及基础结构的承载能力及耐久性在全寿命周期内的变化特征，了解影响杆塔及基础可靠性的各种因素。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标对毕业要求的支撑关系1.工程知识指标点1.4：能够将数学、自然科学、工程科学的知识和数学模型方法用于输电线路专业工程问题解决方案的比较与综合。课程目标1课程目标22.问题分析指标点2.3：能认识到解决输电线路工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。课程目标1课程目标33.设计/开发解决方案指标点3.1：掌握输电线路工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。课程目标1课程目标4四、教学内容及要求第一章绪论1.教学内容（1）了解输电杆塔的作用；（2）掌握输电杆塔的分类方法与种类；（3）了解不同类型杆塔的结构特征与优缺点。2.重、难点：按照不同的分类标准对各种架空输电杆塔进行分类。3.课程思政融入点：建设大容量远距离输电线路是助力实现“双碳”目标的重要途径。输电杆塔及基础结构对保障输电线路安全与稳定起着十分重要的作用。4.考核要点：架空输电杆塔分类、输电杆塔的特点5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：通过文献或者网络资源查找新型杆塔，了解其类型及特点。第二章杆塔荷载的分析计算1.教学内容（1）杆塔荷载类型；（2）杆塔荷载组合；（3）杆塔设计原则；（4）杆塔荷载标准值的计算方法。2.重、难点：杆塔结构设计方法、荷载分析与计算。3.课程思政融入点：通过2008年冰灾对电力行业造成的重大损失的案例，让学生认识到荷载的重要性，培养学生严谨务实、精益求精的工匠精神。4.考核要点：荷载的种类及性质、杆塔设计原则、荷载计算。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：电杆荷载的计算（习题5）第三章杆塔外形尺寸的确定1.教学内容（1）杆塔高度的确定；（2）杆塔横担长度的确定；（3）地线支架高度计地线间水平距离的确定；（4）通用设计杆塔选用。2.重、难点：杆塔尺寸确定原则。3.课程思政融入点：从杆塔外形尺寸的确定要求方面的学习，让学生了解工程问题的复杂性，引导学生全面考虑问题，通过规范的介绍，让学生养成严格遵守规范规程的习惯，培养良好的行为习惯，提高对法律法规的认识，培养良好的职业道德。4.考核要点：杆塔尺寸确定原则。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：杆塔横担长度的确定（习题1）第四章环形截面钢筋混凝土电杆1.教学内容（1）单杆直线电杆的内力计算；（2）门型直线电杆的内力计算；（3）耐张型电杆的内力计算；（4）电杆横担计算。2.重、难点：各结构型式电杆的计算模型及计算方法。3.课程思政融入点：结构设计过程中，在满足可靠性的前提下，尽可能地减少材料用量，节省成本。同时，结构的安全与否关系到人民的生命财产，输电线路学子将背负着巨大的社会责任。4.考核要点：结构型式电杆的计算模型及计算方法。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：单杆直线电杆的内力计算（习题3）第五章环形截面钢筋混凝土构件承载能力计算1.教学内容（1）环形截面钢筋混凝土构件强度计算；（2）环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算；（3）预应力钢筋混凝土强度、抗裂计算。2.重、难点：普通钢筋混凝土结构构件的设计计算。3.课程思政融入点：从波特兰水泥的发明到钢筋混凝土结构大规模应用的历史案例，让学生了解工程技术发展的历程，培养学生自由探索，不断创新的科学精神。4.考核要点：环形截面钢筋混凝土构件强度计算。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：电杆弯矩承载力计算（习题1）第六章铁塔材料及其构件的计算1.教学内容（1）铁塔构件的计算；（2）铁塔节点连接计算；（3）铁塔的结构布置；2.重、难点：钢结构构件的强度、刚度计算，铁塔的结构布置。3.课程思政融入点：通过我国钢铁产量及冶炼技术从落后到领先的案例，让学生了解我国科学技术自力更生、艰难奋进的历程，树立学生的爱国情怀。4.考核要点：钢结构构件的强度、刚度计算，铁塔的结构布置。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：习题1第七章铁塔的结构布置及选择原则1.教学内容（1）铁塔布置的要求；（2）自立塔主材与斜材的布置；（3）铁塔的选型。2.重、难点：铁塔的构建的布置，铁塔的选择原则。3.课程思政融入点：通过我国最高铁塔工程案例，让学生更深入体会铁塔力学上的优点外，让学生接受爱国主义的熏陶，激发学生的专业自豪感。4.考核要点：铁塔的构建的布置，铁塔的选择原则。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：制作铁塔模型。第八章铁塔的内力计算1.教学内容（1）塔身的内力计算方法；（2）铁塔塔头的内力计算方法；2.重、难点：铁塔的计算模型及计算假定；铁塔主材、斜材内力的计算方法。3.课程思政融入点：从铁塔分析方法与计算假定的介绍，引申出面对复杂的工程问题，需要通过建立合适的抽象模型才能解决，且在建模过程中需要体现出创造性。同时，在科学研究和日常学习中，解决复杂问题时需要抓住主要矛盾，而忽略次要矛盾，以此培养学生的辩证唯物主义精神。4.考核要点：铁塔的计算模型及计算假定；铁塔主材、斜材内力的计算方法。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：塔头的内力计算（习题5）第九章铁塔的稳定计算1.教学内容（1）等截面格构式柱的强度和稳定计算；（2）变截面格构式柱的强度和稳定计算。2.重、难点：铁塔的整体稳定计算；欧拉临界力。3.课程思政融入点：以铁塔失稳事故为案例，重视工程失败的教训，多维度地分析工程事故原因。通过案例和数据的分析让学生理解土木工程师的工作与人民的生命安全、经济财产等方面息息相关，让学生从内心深处建立职业的敬畏感，增强学生的专业使命感和社会责任感。同时强调如果在今后的工作中有一丝马虎大意，一点弄虚作假都可能带来我们无法弥补的伤亡和损失，因此作为一名土木工程师在工作中一定要有严谨认真的工作态度、一丝不苟的工作作风，培养学生认真严谨的工作态度，提高学生的职业道德意识。4.考核要点：铁塔的整体稳定的影响因素。5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：欧拉临界力（习题2）第十章钢管杆的设计1.教学内容（1）钢管杆的承载力计算，包括强度及稳定计算；（2）钢管杆的挠度计算。2.重、难点：钢管杆的材料强度设计值。3.考核要点：钢管杆的承载力计算，包括强度及稳定计算，钢管杆的挠度验算。4.课程思政融入点：5.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。6.作业安排：钢管杆的挠度计算（习题2）第十一章杆塔基础设计1.教学内容（1）倾覆基础的计算；（2）上拔基础的计算；（3）下压基础的计算。2.重、难点：不同杆塔基础的结构特点；杆塔基础的上拔、下压及倾覆稳定计算。3.课程思政融入点：以“万丈高楼平地起”等谚语引入，让学生体会到工程结构中基础的重要性，同时引申到做什么事情，都是从最基本的事情开始，一点一滴地积累，打好基础，练好基本功，才能成功。3.考核要点：不同杆塔基础的结构特点；杆塔基础的上拔、下压及倾覆稳定计算。4.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。5.作业安排：杆塔基础的上拔、下压稳定计算（习题1，2）第十二章计算机辅助设计在输电杆塔中的应用1.教学内容（1）计算机辅助设计的基本原理；（2）计算机辅助设计的软件操作。2.重、难点：计算机辅助设计的基本理论。3.课程思政融入点：工业软件是智能制造的基础，而中国工业软件市场主导权却一直为国外企业所掌控。近年来华为、哈工大等企事业单位都在不同程度上遭遇了工业软件“卡脖子”难题。作为设计研发类工业软件的CAD(计算机辅助设计)软件，同样存在类似的情况。以道亨软件为代表的国内电力行业计算机辅助设计软件，致力于突破技术壁垒，努力实现电力设计软件自主可控。依次为案例，让学生认识到科技领域独立自主、自力更生的重要性，树立为国家科技创新贡献力量的决心。3.考核要点：杆塔建模、满应力计算。4.教学方法：基于雨课堂+学堂在线的线上线下混合式教学。5.作业安排：杆塔设计大作业。五、教学内容对课程目标的支撑关系章节教学内容学时分配支撑的课程目标讲课实验实践第一章绪论21、2第二章杆塔荷载的分析计算21、2、3第三章杆塔外形尺寸的确定41、2、3、4第四章环形截面钢筋混凝土电杆内力计算41、2、3、4第五章环形截面钢筋混凝土构件承载力计算61、2、3、4第六章铁塔材料及其构件的计算21、2、3、4第七章铁塔的结构布置及选择原则21、2、3、4第八章铁塔的内力计算81、2、3、4第九章铁塔的稳定计算21、2、3、4第十章钢管杆的设计21、2、3、4第十一章杆塔基础设计41、2、3、4第十二章计算机辅助设计在输电杆塔中的应用21、2、3六、考核方式及成绩评定标准1.课程考核方式：闭卷考试占60%，平时成绩占40%。平时成绩包括课堂表现和雨课堂15%、课堂讨论5%、课程作业10%、单元测试10%，其中单元测试在线上完成。支撑毕业要求课程目标考核与评价方式合计平时成绩（40%）期末考试（60%）课堂表现15%课堂讨论5%课程作业10%单元测试10%闭卷考试课程目标155指标点1.4课程目标2153045指标点2.3课程目标3102030指标点3.1课程目标4101020总分占比%40601002.课程考核评分标准课程目标考核要求评分标准高于预期达到预期低于预期优秀良好合格不合格1.通过本课程学习，强化学生的“四个自信”，帮助学生初步掌握科学的方法论和认识论，塑造学生正确的世界观、人生观和价值观。（5分）平时表现课堂讨论543<32.能够将输电杆塔及基础设计的理论与方法用于输电线路工程设计中，进行荷载计算、结构选型、内力计算、截面设计、强度刚度及稳定性校核，并进行设计方案的比较与综合。（45分）平时表现课程作业单元测试课堂讨论课程考试41-4536-4027-35<273.能够认识到输电线路杆塔及基础相关的复杂力学问题有多种方案可选择，通过专业文献阅读、课题研讨、数值仿真、实验测试等手段，寻求输电杆塔及基础强度、刚度及稳定问题可替代的解决方案。（30分）平时表现课程作业单元测试课堂讨论课程考试27-3024-2618-23<184.掌握输电线路杆塔及基础结构的承载能力及耐久性在全寿命周期内的变化特征，了解影响杆塔及