杆塔受力分析(2009.09.21)

杆塔受力分析与计算2009.09.21柳州培训基地杆塔受力分析与计算

杆塔在运行中要承受拉、压、弯、剪各种外力的作用，常将这些作用力称为杆塔的荷载，根据荷载在电杆的作用方向，可分为：一、杆塔的荷载分类

1．垂直荷载垂直荷载G包括：（1）导线、避雷线的质量(包括绝缘子、金具、横担与附属设备质量；

（2）电杆本身和基础的质量；（3）安装、检修时的垂直荷载(包括作业人员、工具及附件质量)等。

杆塔受力分析与计算一、杆塔的荷载分类根据荷载在杆塔的作用方向，可分为：

2．横向水平荷载横向水平荷载W包括：（1）导线、避雷线上的风压(包括绝缘子、金具及附属设备风压)；（2）电杆风压；（3）转角电杆上导线、避雷线的角度力；（4）电杆两侧垂直荷载的差异对电杆产生弯距的水平的折合力等。

杆塔受力分析与计算一、杆塔的荷载分类根据荷载在电杆的作用方向，电杆荷载可分为：

3．纵向荷载纵向荷载T包括：（1）导线、避雷线的不平衡张力(对耐张杆、直线杆该张力方向为顺线路方向，对转角杆该张力方向则为线路内角二等分线方向)；．（2）导线、避雷线的断线张力，以及断导线时避雷线对电杆的支持力；（3）安装时的紧线张力等。杆塔受力分析与计算一、杆塔荷载的计算方法

1、架空线比载的计算在进行架空线机械计算时，需先计算架空线的机械荷载(以下简称荷载)。档距内架空线的总荷载为：

G＝qL＝gSL(kg)(2—1)

式中L——架空线档距，m；

g——架空线荷载，kg/(m.mm2)；

q——架空线比载，kg/m；

S——架空线的截面，mm2

架空线的比载主要有自重比载、冰重比载和风压比载等。杆塔受力分析与计算1、架空线比载的计算

（1）自重比载：即架空线本身质量的比载，用下式计算：

kg/(m.mm2)(2-2)式中q1——每千米导线、避雷线的质量，kg；

S——架空线的计算总截面mm2，即架空线的实际截面，对钢芯铝绞线为铝和钢的截面之和，对绝缘导线，由于绝缘层的质量是由线芯承担的，因此，绝缘导线的计算截面为导线线芯的实际截面。

杆塔受力分析与计算1、架空线比载的计算（2）冰重比载：当架空线覆冰时，其冰筒质量由架空线来承受，1m长度的冰筒的质量为：

(g)(2-3)式中r——冰的容重，r取0.9g/mm2；

b——覆冰厚度，mm；

d——架空线的计算直径，mm；冰重比载为：（2-4）

式中g2——冰重比载，kg/（m.mm2）；

杆塔受力分析与计算1、架空线比载的计算

（3）垂直总比载：即自重比载与冰重比载之和，用下式计算：

g3=g1+g2

(2-5)式中g3——垂直总比载，kg/（m.mm2）

；

杆塔受力分析与计算1、架空线比载的计算

（4）风压比载：对于10kV及以下电压线路、导线、电杆的风荷载：

(2-7)式中W——导线或杆塔的风荷载，N，若要变换kg，只要将W除以9.8即可

；

C——风载体型系数，采用的数值：环形截面的钢筋混凝土电杆，取0.6；矩形截面的钢筋混凝土电杆，取1.4；线径＜17mm取1.2，线径≥17mm取1.1；导线覆冰（不论直径大小）取1.2；

F——导线直径与水平档距的乘积，m；

v——设计风速，m/s

杆塔受力分析与计算1、架空线比载的计算

10kV及以下配电线路的各种电杆，均按风向与线路方向垂直的情况（转角杆按转角等分线方向）计算。风压比载为：无冰时：g4=W/SLh

(2-8a)

式中W——无冰时风荷载

覆冰时：g5=W1/SLh(2-8a)

式中W1——覆冰时风荷载

杆塔受力分析与计算1、架空线比载的计算（5）综合总比载：

无冰时：

(2-9)

覆冰时：

(2-10)

杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（1）导线、避雷线的垂直荷载G：无冰时：G1=g1SLn+GJ1

(2-11)

覆冰时：G2=g3SLn+GJ2(2-12)

式中g1——自重比载；

g3——垂直总比载；

Ln——垂直档距，m；

GJ1——绝缘子、金具质量，kg；

GJ2——绝缘子、金具及其覆冰质量，kg；

GJ2=KGJ1；冰厚b=5mm时，K=1.075；冰厚b=10mm时，

K=1.15；冰厚b=15mm时，K=1.225；安装时，垂直荷载还应包括工人、工具和附件质量。

杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（2）导线、避雷线的风荷载W：无冰时：W1=g4SLh·cosα/2+PJ1

(2-13)

覆冰时：W1=g5SLh·cosα/2+PJ2(2-14)

式中α——线路转角0；

PJ1——无冰时绝缘子串风压，PJ1=n(v/25)2η，N；

n——每串绝缘子个数；

η——屏蔽系数，绝缘子串为单串时取1.0，双串时取1.5；

PJ2——覆冰时绝缘子串风压，PJ2=n(v/25)2，N；

杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（3）角度荷载：转角电杆及兼有小转角的直线、耐张电杆等，除承受水平荷载外，在横向还承受由架空线张力引起的角度力，如图所示。角度荷载可用下式计算：

Tj=(T1+T2)sinα/2

(2-15)

式中T1、T2——电杆两侧的张（kg），当T1=T2=T时，Tj=2Tsin（α/2）

杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（4）不平衡张力、断线张力和避雷线支持力，还承受导线的不平衡张力，即：

△T=(T1-T2)cosα/2

(2-16)

当T1=T2时，△T

=0;

当α=0时，△T=

T1-T2

杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（5）电杆风压荷载：各类电杆的杆身、导线及避雷线上的风压均应按以下三种风向计算：

a.与线路上方向垂直(转角杆为电杆风角等分线方向)；

b.与线路方向的夹角成60’和90’方向；

c.与线路方向同向。其中，电杆、导线及避雷线顺线路方向的风压荷载的总和，可取为导线在线路垂直方向的风压的20％-25%。当风向与线路方向垂直时，电杆的风压为：

P=CFv2/16（2-17）风向与线路方向的夹角θ为450和600时，作用于的风压可分解为：垂直于线路方向的风压：PX=ψPsinθ

顺线路方向的风压：PY=ψPcosθ

（2-18）

杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（5）式中：

P——风向垂直于杆身侧面的风压，对于矩形电杆和铁塔，计算PX用侧面计算，计算Py用正面算对于圆形杆和方形塔，二者是相等的；

C——风荷载体系系数，环形截面电杆取0.6，矩形截面电杆取1.4（1+η），钢管塔取1.2（1+η）；

η——空间桁架背风面的风荷载降低系数,见下表:

F0.10.20.30.40.50.61.0η1.00.850.660.500.330.150.15杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（5）式中：

F——杆身构件侧面（或正面）的投影面积，m2，对于电杆杆身：F=h〔（D1+D2）/2〕，对塔身：

F=K1h〔（b1+b2）/2〕；

D1、D2——电杆计算风压段的梢径和根径，m,锥度为

1/75锥形杆，D2=D1+h/75；

b1、b2——塔身计算风压段内侧面桁架（或正面桁架）的上宽和下宽，m；

K1——铁塔构架的填充系数，窄塔身和塔头一般取

0.2-0.3宽塔身一般取0.15-0.2，但考虑到节点板挡风面积的影响，应乘以风压增大系数，则窄塔身取1.2，宽塔身取1.1；杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算（5）式中：

ψ——试验系数，当主材为单肢构件时取1.1，当主材为组合构件时，取1.2。对高杆杆身的风荷载应分段进行计算，以离地面15m高度为基准，按不同高度分风压高度增大系数K2，K2值取下表所列数值；而导线、避雷线的曲荷载则应按其平均高度考虑，配电线路架空线的平均高度一般取10m。

计算60m以上高杆，还应考虑阵风的振动作用，即杆身的风荷载还应乘以风振系数夕。风振系数，铁塔取1.5，拉线杆取1.25。离地高度10152030405060708090100150200250系数K20.871.01.091.231.311.421.491.551.601.651.71.92.072.2杆塔受力分析与计算2、电杆荷载计算

(6)电杆安装荷载：安