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文檔簡介

1、目錄1. 計算說明31.1 計算目的31.2 基本資料32. 計算結(jié)果33. 計算過程43.1 構(gòu)架橫梁計算43.1.1 橫梁計算簡圖43.1.2 橫梁荷載43.1.3 內(nèi)力計算53.1.4 截面特性計算73.1.5 應(yīng)力計算83.1.6 梁撓度計算93.2 構(gòu)架計算93.2.1 截面特性計算103.2.2 構(gòu)架內(nèi)力計算113.2.3 應(yīng)力計算153.2.4 撓度計算:163.3 中間跨構(gòu)架163.3.1 內(nèi)力計算163.3.2 應(yīng)力計算203.3.3 撓度計算:213.4 基礎(chǔ)設(shè)計223.4.1 地基承載力驗算223.4.2 基礎(chǔ)抗拔安全系數(shù)與抗傾覆安全系數(shù)驗算244. 計算成果分析245.

2、 附表及附圖24 開關(guān)站進(jìn)出線構(gòu)架結(jié)構(gòu)計算及其基礎(chǔ)設(shè)計1. 計算說明 1.1 計算目的本計算書為xxxxxxx擴建220kv開關(guān)站進(jìn)出線構(gòu)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算及其基礎(chǔ)設(shè)計。1.2 基本資料互提資料卡:;參考資料:變電架構(gòu)設(shè)計手冊(電力工業(yè)部中南電力設(shè)計院)、水工鋼結(jié)構(gòu)(武漢水力電力大學(xué)等合編 第3版)、電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊(中國電力出版社 第2版)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊(中國建筑工業(yè)出版社 第2版)。2. 計算結(jié)果 出線構(gòu)架橫梁弦桿和腹桿擬采用角鋼,弦桿和腹桿夾角為 o,截面為一正三角形;格構(gòu)架柱采用角鋼 ,所有鋼材均用q235鋼。鋼構(gòu)架結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足規(guī)范要求,截面見計算簡圖。地基應(yīng)力及基礎(chǔ)抗拔抗傾

3、滿足要求,截面見計算簡圖。3. 計算過程 3.1 構(gòu)架橫梁計算桁架弦初步選用l80×7的角鋼,腹桿選用l70×7的角鋼3.1.1 橫梁計算簡圖橫梁按簡支梁計算,如下圖所示。3.1.2 計算工況 出線構(gòu)架按終端構(gòu)架計算,根據(jù)互提資料運行工況、安裝工況和檢修工況單根導(dǎo)線荷載見下表。 狀 態(tài) 水平拉力 單位 垂 直 荷 載 單位 h ra rb 最大荷載 7872.166 n 255.712 224.415 kgf 最大風(fēng)速 7746.296 n 243.600 212.117 kgf 最低溫度 8833.393 n 297.973 266.688 kgf 施工安裝 7707.1

4、79 n 255.712 224.415 kgf 三相上人 12799.909 n 305.712 274.415 kgf 單相上人 15248.137 n 330.712 299.415 kgf3.1.3橫梁荷載3.1.3.1恒荷載計算1) 自重計算,恒載系數(shù)1.2, q=1.2*(4*12.3*16+44*1.05*9.42+40*1.95*9.42+22*1.5*9.42)*10-4*78.5/16=1.34kn/m 垂直面每榀框架自重近似為q1/2*1.340.67 kn/m2) 活荷載計算,活載系數(shù)1.4a. 單根導(dǎo)線最大水平拉力單根導(dǎo)線最大水平拉力s1.4×15.25=2

5、1.35knb. 導(dǎo)線垂直荷載單根導(dǎo)線垂直荷載為p=1.4×3.5=4.90knc.風(fēng)荷載根據(jù)電力工程高壓送電線路設(shè)計手冊p326風(fēng)荷載計算:風(fēng)速v0=32m/s,初步估算基本風(fēng)壓00.65 kn/m2風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按13m高,取為1.1風(fēng)載體型系數(shù)s,s1.3單榀桁架體型系數(shù)為st=s,桁架桿件及節(jié)點擋風(fēng)的靜投影面積約為: an=2*0.08*16+11*1.05*0.07+10*1.95*0.07=4.74m2桁架輪廓面積約為:a=(1.05+0.08)*16=18.08m2有桁架擋風(fēng)系數(shù):=an/a=4.74/18.08=0.26st=s=0.26*1.3=0.34 風(fēng)振調(diào)

6、整系數(shù)為1.0 則風(fēng)荷載設(shè)計值為:w=st z*t *w0=0.34*1.1*1*1=0.374kn/m2那么,梁上線荷載為:qw=0.374*(1.05+0.08)*1.4=0.60 kn/m 3.1.3 內(nèi)力計算根據(jù)變電架構(gòu)設(shè)計手冊p4647,橫梁按簡支梁進(jìn)行計算梁自重產(chǎn)生的跨中最大彎矩mq=導(dǎo)線張力及風(fēng)荷載產(chǎn)生的跨中最大彎矩 全部垂直荷載產(chǎn)生的跨中最大彎矩 (p1為絕緣子串重量,由于缺乏資料,其設(shè)計值據(jù)類似工程取為0.5kn)支座處水平桁架平面內(nèi)的剪力qh=1.5s+1/2*q1*l=1.5×21.35+0.5*0.6*16=36.83kn支座處垂直面桁架平面內(nèi)的剪力梁按正三角

7、形布置上弦桿內(nèi)力下弦桿內(nèi)力其中h為截面高度,為636mm;b為截面寬度,為900mm。斜材內(nèi)力水平桁架的斜材傾斜桁架的內(nèi)力由于qv值較小,不以計算。3.1.4 截面特性計算橫梁主材擬采用108×6鋼管,斜材擬采用l56x5。截面特性通過計算,結(jié)果如下: 截面:三根鋼管組合格構(gòu)式截面 鋼管截面 d*t=108*6 截面高:636,截面寬:900 截面材料:鋼截面特性 下肢截面特性 a=3.845e-003; xc =0.0000e+000; 上肢截面特性 a=1.923e-003; xc =0.0000e+000; 單個鋼管截面特性 a=1.923e-003; ix =2.509e-0

8、06; iy =3.2.509e-006; ix =33.612e-002; iy =3.612e-002; wx =4.646e-005; 整體截面特性(對形心)利用慣性軸平移軸公式計算在進(jìn)行疊加: a=5.769e-003; xc =0.000e-000; yc =2.120e-001; ix =0.526e-003; iy=0.786e-003; ix =3.020e-001; iy =3.691e-001;整個構(gòu)件對x及y軸的長細(xì)比為:格構(gòu)式構(gòu)件的換算長細(xì)比為:查變電構(gòu)件設(shè)計手冊附錄iv,偏于安全取=0.888對單肢的長細(xì)比為:單角鋼:查附錄iv,對上弦桿偏于安全取0.888;其中16

9、00mm為兩腹桿節(jié)點間距離。3.1.5 應(yīng)力計算按軸心構(gòu)件計算主材、斜材的應(yīng)力受拉: 受壓:單根鋼管截面積為2513mm2,單根角鋼截面積為541mm2上弦桿下弦桿斜材3.1.6 梁撓度計算bg=0.9ei(采用較小剛度進(jìn)行計算,偏于安全)=0.9×206000×0.786×109=1.457×1014將自重及出線荷載按同一方向計算,偏于安全。3.2 構(gòu)架計算 進(jìn)線構(gòu)架為二至七跨連續(xù)構(gòu)架,邊跨簡化為單跨進(jìn)行計算,計算構(gòu)架尺寸如下圖所示r1=2.95kn,h1=9.41kn,h2=4*1.4=5.6knr2=2*1.4+3*1.2=6.4kn,根據(jù)前面計算

10、,橫梁自重按1.2kn/m為簡化計算,將梁自重的均布荷載轉(zhuǎn)化為集中荷載加入到導(dǎo)線垂直荷載中計算。梁自重轉(zhuǎn)化為垂直荷載每個點的集中力為:1.2×13÷3=5.2kn所以r1=5.2+2.95=8.15kn計算風(fēng)荷載風(fēng)荷載體型系數(shù)0d2=1×0.32=0.09 s=1.2風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)及風(fēng)壓高度系數(shù)均為1設(shè)計值為p=1.2×1×1×0.3×1.4=0.50kn/m計算參考變電架構(gòu)設(shè)計手冊3.2.1 截面特性計算根據(jù)前面所算,橫梁的慣性矩(門型鋼架平面內(nèi))i1為:5.26×108mm4;主材截面積為1.923×1

11、03mm2;人字架采用300×8鋼管,慣性矩i2為7.75×107mm4截面積為7.314×103mm2橫梁的慣性矩修正系數(shù)為: 3.2.2 構(gòu)架內(nèi)力計算(1) 作用于門型剛架及人字柱節(jié)點上的外力由于無法提供出線與橫梁水平方向角度,故認(rèn)為導(dǎo)線出線在水平方向與橫梁垂直(2)門型剛架內(nèi)力計算f1a=0.944 f1b=0.207a) 水平力wbx、p及m產(chǎn)生的彎矩b) 垂直力r1產(chǎn)生的彎矩:c) 在水平力wbx、彎矩m、水平力p及垂直力r1共同作用下產(chǎn)生的彎矩(3) 字柱在水平力wcy及wby作用下的內(nèi)力計算h=14.5m 取i1/10b=0.3m 300等徑桿查附錄

12、iii-表3 tab=8.61 kbw=0.646 kbm=0.431 kaw=0.369 kam=0.246 w=wcy+wby=5.6+14.12=19.72kn m= wcy*h2=5.6*4.5=25.2knmb1a1y=kbw·w-kbm·m=0.646×19.72-0.431×25.2=1.88kn·mma1b1y=-kaw·w+kam·m=-0.369×19.72+0.246×25.2=-1.08kn·m(4) 人字柱軸力和彎矩計算a) 人字柱頂部的垂直荷載計算橫梁重按q=1.2k

13、n/m計算p1=ql=0.5*1.2*13=7.8kn梁間垂直荷載p2=3/2×r1=3/2*2.95=4.43kn地線柱及避雷針重地線柱重約3kn避雷針重約1knp3=3+1=4kn*1.2=4.8kn避雷線垂直荷載為p4=2*1.4=2.8kn人字柱頂垂直荷載p為p=p1+p2+p3+p4 =7.8+4.43+4.8+2.8=19.83knb) 人字柱自重g0=0.58*14.5=8.41kn 設(shè)計值為g8.41×1.210.09(5)綜合構(gòu)架xy兩個方向的內(nèi)力及垂直荷載:拉桿:nb1=na1b1-p=96.57-19.83=76.74kn(拉)na1=nb1-g0=7

14、6.74-10.09=66.65kn(拉)壓桿:nb1=na1b1-p=-96.57-19.83=-116.4kn(壓)na1=nb1-g0=-116.4-10.09=-126.49kn(壓)壓桿 柱頂 mbx=0.5×mb1x=0.5×43.96=21.98kn·mmby=mb1a1y=1.88kn·m n=-116.4kn 柱腳 max=0.5×ma1x=0.5×(-59.68)=-29.84kn·mmay=ma1b1y=-1.08kn·m n=-126.49kn拉桿 柱頂 mbx=0.5×mb1x=

15、0.5×82.02=41.01kn·mmby=mb1a1y=1.88kn·m n=76.74kn 柱腳 max=0.5×ma1x=0.5×(-59.68)=-29.84kn·mmay=ma1b1y=-1.08kn·m n=66.65kn3.2.3 應(yīng)力計算 人字柱按壓彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件計算壓桿 柱頂 rx=ry=1.15根據(jù)前面計算,n=-116.4kn 柱腳 rx=ry=1.15根據(jù)前面計算,n=-126.49kn 根據(jù)前面所算內(nèi)力,拉桿應(yīng)力同樣滿足規(guī)范要求。3.2.4 撓度計算:根據(jù)變電所建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)定當(dāng)人字柱平面外

16、一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置端撐時,可將人字柱示為一端固定,一端為不動鉸支承柱計算分析,所以無須計算人字柱平面外的位移。3.3 中間跨構(gòu)架3.3.1 內(nèi)力計算 連續(xù)多跨門型架中間跨構(gòu)架按等徑桿雙孔門型架中間構(gòu)架計算:(簡化為兩跨計算)a) 在彎矩及水平力作用下:根據(jù)前面計算梁柱線剛度比 b) 垂直力r1產(chǎn)生的彎矩:中間跨人字柱在垂直集中力作用下彎矩為0。c) 人字柱在水平力wcy及wby作用下的內(nèi)力計算 h=14.5m 取i1/10b=0.3m 300等徑桿查附錄iii-表3 tab=8.61 kbw=0.646 kbm=0.431 kaw=0.369 kam=0.246 w=wcy+wby=11.2+28

17、.23=39.43kn m= wcy*h2=11.2*4.5=50.4knmb1a1y=kbw·w-kbm·m=0.646×39.43-0.431×50.4=3.75kn·mma1b1y=-kaw·w+kam·m=-0.369×39.43+0.246×50.4=-2.15kn·md) 人字柱頂部荷載及人字柱重與前計算方法相同: 人字柱頂部的垂直荷載計算橫梁重按q=1.2kn/m計算p1=ql=1.2*13=15.6kn梁間垂直荷載p2=3×r1=3*2.95=8.85kn地線柱及避雷針

18、重地線柱重約3kn避雷針重約1knp3=3+1=4kn*1.2=4.8kn避雷線垂直荷載為p4=2*1.4=2.8kn人字柱頂垂直荷載p為p=p1+p2+p3+p4=15.6+8.85+4.8+2.8=32.05kn 人字柱自重g0=0.58*14.5=8.41kn 設(shè)計值為g8.41×1.210.09e)綜合內(nèi)力拉桿:nb1=na1b1-p=193.10-32.05=161.05kn(拉)na1=nb1-g0=161.05-10.09=150.96kn(拉)根據(jù)前面的計算結(jié)果:壓桿:nb1=na1b1-p=-193.1032.05=-225.15kn(壓)na1=nb1-g0=-2

19、25.15-10.09=-235.24kn(壓)壓桿 柱頂 mb1=mbx=37.76kn·mmb1a1y mby=3.75kn·m n=-225.15kn 柱腳 ma1=max=-56.37kn·mmay=ma1b1y=-2.15kn·m n=-235.24kn拉桿 柱頂 mbx=37.76kn·mmby=3.75kn·m n=161.05kn 柱腳 max=-56.37kn·mmay=ma1b1y=-2.15kn·m n=150.96kn3.3.2 應(yīng)力計算 人字柱按壓彎構(gòu)件及拉彎構(gòu)件計算壓桿 柱頂 rx=ry

20、=1.15根據(jù)前面計算,n=-225.15kn 柱腳 rx=ry=1.15根據(jù)前面計算,n=-235.24kn 根據(jù)前面所算內(nèi)力,拉桿應(yīng)力同樣滿足規(guī)范要求。3.3.3 撓度計算:根據(jù)變電架構(gòu)設(shè)計手冊計算剛架的撓度時,略去梁的變形對撓度的影響: 單根鋼管剛度為:b=ei=2.06×106×7.75×107=1.6×1014構(gòu)架柱撓度計算:計算撓度滿足規(guī)范要求。3.4 基礎(chǔ)設(shè)計本變電站進(jìn)出線構(gòu)架邊跨均設(shè)有端支撐,本計算書只對中跨人字架基礎(chǔ)進(jìn)行計算,基礎(chǔ)截面擬采用下圖形式:3.4.1 地基承載力驗算 按雙偏心受壓計算地基最大壓應(yīng)力。計算條件:土的容重為19.5kn/m3 地基承載力r220kpa荷載:作用于基礎(chǔ)上的垂直荷載:np+2g32.05+2×10.0952.23

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