建筑輸電線路設(shè)計(jì)應(yīng)力弧垂計(jì)算ppt模版課件

1、1輸電線路設(shè)計(jì)輸電線路設(shè)計(jì)20112011年年0707月月0808日日張 鳴電線應(yīng)力弧垂計(jì)算電線應(yīng)力弧垂計(jì)算21、基本概念、基本概念2、臨界檔距計(jì)算及判定有效臨界檔距、臨界檔距計(jì)算及判定有效臨界檔距3、懸鏈線方程、弧垂、應(yīng)力及線長(zhǎng)、懸鏈線方程、弧垂、應(yīng)力及線長(zhǎng)4、斜拋物線、平拋物線相關(guān)公式、斜拋物線、平拋物線相關(guān)公式5、弧垂公式的選用、弧垂公式的選用6、應(yīng)力狀態(tài)方程公式、應(yīng)力狀態(tài)方程公式31、基本概念、基本概念l比載：電線單位長(zhǎng)度、單位截面上承受的荷載稱為比載。比載：電線單位長(zhǎng)度、單位截面上承受的荷載稱為比載。 常用符號(hào)常用符號(hào)g或或，單位用，單位用n/m.mm2 ，或，或mpa/m。l水平檔

2、距：水平檔距就是某桿兩側(cè)檔距之水平檔距：水平檔距就是某桿兩側(cè)檔距之和的算術(shù)平均值。它表示有多長(zhǎng)導(dǎo)線的水平和的算術(shù)平均值。它表示有多長(zhǎng)導(dǎo)線的水平荷載作用在某桿塔上。水平檔距是用來計(jì)算荷載作用在某桿塔上。水平檔距是用來計(jì)算導(dǎo)線傳遞給桿塔的水平荷載。常用符號(hào)導(dǎo)線傳遞給桿塔的水平荷載。常用符號(hào)lh。)coscos(212211lllhl應(yīng)力：電線單位截面上承受的張力。應(yīng)力：電線單位截面上承受的張力。 常用符號(hào)常用符號(hào)，單位用，單位用n/mm2 ，或，或mpa。)(2121ll hlvl4l垂直檔距：就是計(jì)算桿塔兩側(cè)檔導(dǎo)線最低點(diǎn)垂直檔距：就是計(jì)算桿塔兩側(cè)檔導(dǎo)線最低點(diǎn)o1、o2之間的水平距離之間的水平距離

3、 。常用符號(hào)。常用符號(hào)lv。1112mllv2222mllvlm1、m2分別為分別為l1檔和檔和l2檔中導(dǎo)線最低點(diǎn)對(duì)檔距中點(diǎn)的偏移值。檔中導(dǎo)線最低點(diǎn)對(duì)檔距中點(diǎn)的偏移值。l綜合考慮各種高差情況，可得垂直檔距的一般計(jì)算為綜合考慮各種高差情況，可得垂直檔距的一般計(jì)算為 ：l垂直檔距表示了有多長(zhǎng)導(dǎo)線的垂直荷載作用在某桿塔上。上式括號(hào)垂直檔距表示了有多長(zhǎng)導(dǎo)線的垂直荷載作用在某桿塔上。上式括號(hào)中正負(fù)的選取原則：以計(jì)算桿塔導(dǎo)線懸點(diǎn)高為基準(zhǔn)，分別觀測(cè)前后兩中正負(fù)的選取原則：以計(jì)算桿塔導(dǎo)線懸點(diǎn)高為基準(zhǔn)，分別觀測(cè)前后兩側(cè)導(dǎo)線懸點(diǎn)，如對(duì)方懸點(diǎn)低取正，對(duì)方懸點(diǎn)高取負(fù)。側(cè)導(dǎo)線懸點(diǎn)，如對(duì)方懸點(diǎn)低取正，對(duì)方懸點(diǎn)高取負(fù)。21

4、0tgtgglh5l連續(xù)檔距：在實(shí)際工程中，一個(gè)耐張段往往包含多個(gè)不同的檔距，如連續(xù)檔距：在實(shí)際工程中，一個(gè)耐張段往往包含多個(gè)不同的檔距，如l1、l2、l3 ，即一個(gè)耐張段中由若干個(gè)檔距集合構(gòu)成的檔距，即一個(gè)耐張段中由若干個(gè)檔距集合構(gòu)成的檔距，稱為連續(xù)檔距。實(shí)際上，在架空線路設(shè)計(jì)中我們經(jīng)常遇到的是連續(xù)檔的稱為連續(xù)檔距。實(shí)際上，在架空線路設(shè)計(jì)中我們經(jīng)常遇到的是連續(xù)檔的情況。情況。6l連續(xù)檔距受力分析：連續(xù)檔距受力分析：通常線路施工時(shí)是按一個(gè)耐張段對(duì)各檔導(dǎo)線共同緊線的，通常線路施工時(shí)是按一個(gè)耐張段對(duì)各檔導(dǎo)線共同緊線的，緊線之后各直線桿的懸垂絕緣子串均處于鉛直的緊線之后各直線桿的懸垂絕緣子串均處于鉛

5、直的平衡位置平衡位置，此現(xiàn)象表明懸垂絕緣子串兩側(cè)的拉力是相等的，或說各檔導(dǎo)此現(xiàn)象表明懸垂絕緣子串兩側(cè)的拉力是相等的，或說各檔導(dǎo)線的線的水平應(yīng)力是相同水平應(yīng)力是相同的。如果連續(xù)檔中各檔線長(zhǎng)一致，以及的。如果連續(xù)檔中各檔線長(zhǎng)一致，以及懸掛點(diǎn)均等高，那么當(dāng)懸掛點(diǎn)均等高，那么當(dāng)氣象條件變化氣象條件變化后，則各檔導(dǎo)線應(yīng)力將會(huì)按相同的規(guī)律變化，其結(jié)后，則各檔導(dǎo)線應(yīng)力將會(huì)按相同的規(guī)律變化，其結(jié)果是各檔導(dǎo)線的果是各檔導(dǎo)線的水平應(yīng)力仍相等水平應(yīng)力仍相等。此時(shí)絕緣子串仍處于鉛直平衡位置，相應(yīng)各檔導(dǎo)線懸。此時(shí)絕緣子串仍處于鉛直平衡位置，相應(yīng)各檔導(dǎo)線懸掛點(diǎn)的位置亦不變。各檔的掛點(diǎn)的位置亦不變。各檔的檔距長(zhǎng)短也不變檔距

6、長(zhǎng)短也不變。由此分析表明連續(xù)檔導(dǎo)線的應(yīng)力隨氣象條。由此分析表明連續(xù)檔導(dǎo)線的應(yīng)力隨氣象條件變化規(guī)律就如同一個(gè)孤立檔的情況一樣，這時(shí)連續(xù)檔的力學(xué)分析完全可以仿效孤立檔件變化規(guī)律就如同一個(gè)孤立檔的情況一樣，這時(shí)連續(xù)檔的力學(xué)分析完全可以仿效孤立檔的力學(xué)計(jì)算那樣進(jìn)行。但實(shí)際上，由于地形條件的限制，連續(xù)檔的的力學(xué)計(jì)算那樣進(jìn)行。但實(shí)際上，由于地形條件的限制，連續(xù)檔的各檔長(zhǎng)度及懸點(diǎn)高度各檔長(zhǎng)度及懸點(diǎn)高度并不完全相同并不完全相同。因此當(dāng)。因此當(dāng)氣象條件變化后氣象條件變化后，各檔導(dǎo)線水平，各檔導(dǎo)線水平應(yīng)力并不是完全相等應(yīng)力并不是完全相等的。的。結(jié)果引起絕緣子串順線路方向結(jié)果引起絕緣子串順線路方向發(fā)生偏移發(fā)生偏移，

7、導(dǎo)致相應(yīng)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)位置發(fā)生位移，進(jìn)而，導(dǎo)致相應(yīng)導(dǎo)線懸掛點(diǎn)位置發(fā)生位移，進(jìn)而使各檔的檔距也發(fā)生了改變。由此得出連續(xù)檔的兩個(gè)特點(diǎn)為使各檔的檔距也發(fā)生了改變。由此得出連續(xù)檔的兩個(gè)特點(diǎn)為:1.連續(xù)檔各檔導(dǎo)線應(yīng)力之間是相互影響的，應(yīng)力是變化量；連續(xù)檔各檔導(dǎo)線應(yīng)力之間是相互影響的，應(yīng)力是變化量；2.連續(xù)檔導(dǎo)線懸掛點(diǎn)位置不固定，檔距也是變化量。連續(xù)檔導(dǎo)線懸掛點(diǎn)位置不固定，檔距也是變化量。綜上所述，當(dāng)氣象條件改變后，連續(xù)檔的應(yīng)力和檔距都是變量，而孤立檔的檔距總綜上所述，當(dāng)氣象條件改變后，連續(xù)檔的應(yīng)力和檔距都是變量，而孤立檔的檔距總是常數(shù)，只有應(yīng)力是變量，如果連續(xù)檔有是常數(shù)，只有應(yīng)力是變量，如果連續(xù)檔有k個(gè)檔距

8、，則氣象條件改變后，未知量數(shù)就有個(gè)檔距，則氣象條件改變后，未知量數(shù)就有2k個(gè)，在數(shù)學(xué)上則需列出個(gè)，在數(shù)學(xué)上則需列出2k個(gè)方程組來聯(lián)立求解，其計(jì)算過程較為復(fù)雜。個(gè)方程組來聯(lián)立求解，其計(jì)算過程較為復(fù)雜。 7l代表檔距：又稱為規(guī)律檔距，它實(shí)際的含義是把連續(xù)檔等值為一個(gè)孤代表檔距：又稱為規(guī)律檔距，它實(shí)際的含義是把連續(xù)檔等值為一個(gè)孤立檔意義下的檔距。立檔意義下的檔距。l代表檔距的數(shù)學(xué)意義：當(dāng)氣象條件變化時(shí)，各檔距應(yīng)力變化不完全相代表檔距的數(shù)學(xué)意義：當(dāng)氣象條件變化時(shí)，各檔距應(yīng)力變化不完全相同，但由于直線桿塔懸垂絕緣子串向張力大的一側(cè)偏斜，使各檔距應(yīng)力同，但由于直線桿塔懸垂絕緣子串向張力大的一側(cè)偏斜，使各檔

9、距應(yīng)力趨于相等，這個(gè)應(yīng)力稱為耐張段的代表應(yīng)力，與該應(yīng)力對(duì)應(yīng)的檔距就稱趨于相等，這個(gè)應(yīng)力稱為耐張段的代表應(yīng)力，與該應(yīng)力對(duì)應(yīng)的檔距就稱之為代表檔距，它與導(dǎo)線的型號(hào)沒有關(guān)系的。之為代表檔距，它與導(dǎo)線的型號(hào)沒有關(guān)系的。 8l臨界檔距：在檔距由零逐漸增大的過程中，必然存在這樣一相檔距：臨界檔距：在檔距由零逐漸增大的過程中，必然存在這樣一相檔距：氣溫的作用和比載的作用同等重要，最低氣溫和最大比載時(shí)架空線的應(yīng)氣溫的作用和比載的作用同等重要，最低氣溫和最大比載時(shí)架空線的應(yīng)力相等，即最低氣溫和最大比載兩氣象條件同時(shí)成為控制條件。兩個(gè)及力相等，即最低氣溫和最大比載兩氣象條件同時(shí)成為控制條件。兩個(gè)及以上氣象條件同時(shí)

10、成為控制條件時(shí)的檔距稱為控制檔距，即臨界檔距。以上氣象條件同時(shí)成為控制條件時(shí)的檔距稱為控制檔距，即臨界檔距。當(dāng)實(shí)際檔距小于該臨界檔距時(shí)，架空線的最大應(yīng)力出現(xiàn)在最低氣溫氣象，當(dāng)實(shí)際檔距小于該臨界檔距時(shí)，架空線的最大應(yīng)力出現(xiàn)在最低氣溫氣象，最低氣溫為控制條件；反之，最大比載為控制條件。最低氣溫為控制條件；反之，最大比載為控制條件。l最大風(fēng)速和最大覆冰時(shí)氣溫并不相同，不能只從比載的大小來取定兩最大風(fēng)速和最大覆冰時(shí)氣溫并不相同，不能只從比載的大小來取定兩者哪個(gè)可能成為控制條件；此外，架空線還應(yīng)具有足夠的耐振能力，這者哪個(gè)可能成為控制條件；此外，架空線還應(yīng)具有足夠的耐振能力，這取決于年平均運(yùn)行應(yīng)力的大小

11、，該應(yīng)力是所平均氣溫計(jì)算的，因此，年取決于年平均運(yùn)行應(yīng)力的大小，該應(yīng)力是所平均氣溫計(jì)算的，因此，年平均氣溫時(shí)架空線的應(yīng)力不能大于平均運(yùn)行應(yīng)力的上限值。平均氣溫時(shí)架空線的應(yīng)力不能大于平均運(yùn)行應(yīng)力的上限值。l實(shí)際上，最低氣溫、最大風(fēng)速、最大覆冰和年平均氣溫四種氣象條件實(shí)際上，最低氣溫、最大風(fēng)速、最大覆冰和年平均氣溫四種氣象條件都可能成為控制條件。四種氣象條件中每?jī)煞N之間存在一個(gè)臨界檔距，都可能成為控制條件。四種氣象條件中每?jī)煞N之間存在一個(gè)臨界檔距，共可得到共可得到6個(gè)臨界檔距。個(gè)臨界檔距。2、臨界檔距計(jì)算及判定有效臨界檔距臨界檔距計(jì)算及判定有效臨界檔距9l臨界檔距計(jì)算臨界檔距計(jì)算l無高差時(shí)無高差時(shí)

12、10l臨界檔距判定臨界檔距判定11l臨界檔距判定臨界檔距判定12l臨界溫度臨界溫度133、懸鏈線方程、弧垂、應(yīng)力及線長(zhǎng)懸鏈線方程、弧垂、應(yīng)力及線長(zhǎng)l懸鏈線方程的架空線弧垂、應(yīng)力和線長(zhǎng)懸鏈線方程的架空線弧垂、應(yīng)力和線長(zhǎng) 2個(gè)基本假設(shè)：鉸接的柔軟鏈條；電線上的荷載均指向同一方向且沿電線長(zhǎng)度均布。個(gè)基本假設(shè)：鉸接的柔軟鏈條；電線上的荷載均指向同一方向且沿電線長(zhǎng)度均布。由力的平衡原理可得到一下結(jié)論：1、架空線上任意一點(diǎn)c處的軸向應(yīng)力 的水平分量等于弧垂最低點(diǎn)處的軸向應(yīng)力 ，即架空線上軸向應(yīng)力的水平分量處處相等。2、架空線上任意一點(diǎn)軸向應(yīng)力的垂直分量等于該點(diǎn)到弧垂最低點(diǎn)間線長(zhǎng)loc與比載之積。x00co

13、sxocxlsin一、懸鏈線方程和架空線弧垂一、懸鏈線方程和架空線弧垂 14ocldxdytg0 將上兩式相比，求得電線任一點(diǎn)的切線斜率為：上式說明：當(dāng)比值上式說明：當(dāng)比值/0/0一定時(shí)，架空線上任一點(diǎn)處的斜率于該點(diǎn)至弧垂最一定時(shí)，架空線上任一點(diǎn)處的斜率于該點(diǎn)至弧垂最低點(diǎn)之間的線長(zhǎng)成正比。低點(diǎn)之間的線長(zhǎng)成正比。15 式（1-3）是懸鏈曲線方程的普遍式。式中的sh、ch分別是雙曲線正弦、余弦函數(shù)符號(hào)，積分常數(shù)c1、c2根據(jù)所取坐標(biāo)原點(diǎn)的位置及邊界條件而定。當(dāng)繪制弧垂曲線模板時(shí)，通常取坐標(biāo)原點(diǎn)位于原低點(diǎn)處，y軸與荷載方向相平行，即x=0時(shí) ，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 。將c1、c2值代入式（1-3），便可推得，坐標(biāo)原點(diǎn)位于曲線最低點(diǎn)的架空線懸鏈方程為0dxdy02c100 xchy1617181920212223242526272829二、懸鏈線架空線應(yīng)力二、懸鏈線架空線應(yīng)力 架空線任一點(diǎn)的應(yīng)力公式30架空線兩側(cè)懸掛點(diǎn)的應(yīng)力公式31三、懸鏈線架空線長(zhǎng)度三、懸鏈線架空線長(zhǎng)度 32334、斜拋物線、平拋物線相關(guān)公式斜拋物線、平拋物線相關(guān)公式34一、弧垂公式一、弧垂公式 坐標(biāo)o點(diǎn)位于電線最低點(diǎn)坐標(biāo)o點(diǎn)位于電線懸掛點(diǎn)a最大弧垂35二、檔內(nèi)線長(zhǎng)、懸掛點(diǎn)應(yīng)力二、檔內(nèi)線長(zhǎng)、懸掛點(diǎn)應(yīng)力 斜拋物線公式 平拋物線公式檔內(nèi)線長(zhǎng)懸掛點(diǎn)應(yīng)力365、弧垂公

15、式的選用、弧垂公式的選用l弧垂誤差比較：若以懸鏈線弧垂公式作為準(zhǔn)確公式，則在同樣的條件下（即檔距、比載、應(yīng)力和高差相同），拋物線公式算得的弧垂偏小，且隨著 的增加而誤差增大。l弧垂公式的選擇關(guān)系到架空線使用應(yīng)力的誤差及其對(duì)交叉跨越物的間距誤差問題。由于懸鏈線公式計(jì)算復(fù)雜，故一般工程設(shè)計(jì)與施工常采用拋物線公式，即架空線偏于拉緊，使應(yīng)力偏大。線路在一般使用檔距和應(yīng)力下， 約在0.1以下，弧垂減小值不超過2%，也可以近似的認(rèn)為應(yīng)力增大值不超過2%。由于架空線使用應(yīng)力考慮了較大的安全系數(shù)，而且如此程度的應(yīng)力增量同施工測(cè)量誤差，懸掛點(diǎn)應(yīng)力增量，振動(dòng)附加應(yīng)力，接頭強(qiáng)度降低等因素比較，并不占明顯的作用，故可認(rèn)為是容許的。l在實(shí)際架線中，往往并不能保證均以