10千伏水泥桿計算

1、10kV單回路直線電桿荷載計算實例工程概況本工程為單回路10kV架空配電線路工程，其中X號直線采用單回直線環(huán)型鋼筋混凝土電桿（以下簡稱電桿），電桿高度15m,由上下兩節(jié)組成，上面一節(jié)長9m，下面一節(jié)長為6m，主桿頂徑為D0=190mm底徑為DH=390mm,埋深2.5m（桿型圖見下圖）；導線采用JKLYJ-101X185型架空絕緣線，安全系數(shù)K=5;假設(shè)根據(jù)該塔明細表知該基直線桿水平檔距為70m,垂直檔距80nl通過計算判斷應該采用什么等級的環(huán)型鋼筋混凝土電桿（本計算中未考慮絕緣子的影響）。上象條件2導線垂直比載a)導線直重比載Y1(0,0)=qg/AX10-3=769X9.80665+193

2、.43X10-3=38.99x10-3Mpa/mb)導線覆冰比載丫2(10,0)=27.728b(b+d)/AX10-3=27.728X10X(24.6+10)+193.43x10-3=49.60x10-3Mpa/mc)導線垂直總比載丫3(10,0)=丫1(0,0)+丫2(10,0)=38.99x10-3+49.60X10-3=88.59x10-3Mpa/m式中:q-導線的單位長度質(zhì)量，kg/km;g-重力加速度；A-導線截面，mmd-導線外徑,mm；b-覆冰厚度,mm。nm線水平比載a)導線無冰風壓比載I)大風風壓比載丫4(0,25)="科SdW0/A=0.85X1.1X24.6X

3、252+(1600X193.43)=46.45x10-3Mpa/mn)安裝風壓比載丫4(0,10)=a叱SdW0/A=1.0X1.1X24.6X102+(1600X193.43)=8.74x10-3Mpa/mb)導線覆冰風壓比載丫5(10,10)=a科s(b+d)W0/A=1.0X1.2X(10+24.6)X102-(1600x193.43)=13.42x10-3Mpa/m式中：a-風荷載檔距系數(shù)，應根據(jù)設(shè)計基本風速查下表；S-導線或地線的體型系數(shù)：線徑小于17mm覆冰時(不論線彳5大小)應取s=1.2;線徑大于或等于17mms取1.1；W0-基準風壓標準值，kN/m2,應根據(jù)基準高度的風速V

4、(m/s)計算。計算如下：Wo/=V2/1600V-基本風速，m/s;A-導線截面，mm2;d-導線外徑,mm;b-覆冰厚度,mm。線綜合比載a)導線無冰綜合比載I)大風綜合比載丫6(0,25)=(丫12(0,0)+丫42(0,25)1/2=(38.99X10-3)2+(46.45X10-3)2)1/2=60.64X10-3Mpa/mn)安裝有風綜合比載丫6(0,10)=(丫12(0,0)+丫42(0,10)1/2=(38.99X10-3)2+(8.74X10-3)2)1/2=39.96X10-3Mpa/mb)導線覆冰綜合比載丫7(10,10)=(丫32(10,0)+丫52(10,10)1/2

5、=(88.59X10-3)2+(13.42X10-3)2)1/2=89.60X10-3Mpa/m3恒行工況荷載計算根據(jù)GB50061-2010第8.1.9條強條規(guī)定，各類桿塔的運行工況計算最大風速（無冰、未斷線）、覆冰（相應風速、未斷線）及最低氣溫（無風無冰、未斷線）。根據(jù)計算條件的實際情況本次僅計算最大風速與覆冰運行工況的荷載（最低溫荷載為導線重力）。a）大風工況I）導線重力G=t1（0,0）ALv=38.99x10-3X193.43X80=603.35Nn）導線風壓P=T4（0,25）ALp=46.45X10-3x193.43X70=628.94Na）覆冰工況I）導線重力G=t3（10,0

6、）ALv=88.59X10-3x193.43X80=1370.88Nn）導線風壓P=T5（10,10）ALp=13.42X10-3X193.43X70=181.71N式中：A-導線截面，mm2;Lv垂直檔距,mm;Lp水平檔距,mm。注：實際工況中大風與覆冰的垂直檔距值是有差異的，為計算方便，本次采用相同值，下同。線工況荷載計算根據(jù)GB50061-2010第8.1.10條規(guī)定，直線單回桿塔的斷線工況荷載主要計算斷1根導線（10kV無地線，所以計算未考慮地線）、無風、無冰。第8.1.13條規(guī)定，重冰區(qū)應按覆冰、無風，-5C計算。本工程計算條件為10mm中冰區(qū)，故氣象條件按無風無冰考慮。I）導線重

7、力G=603.35Nn）導線斷線張力T=TmaxX%=TPX%/k=26732x35%+5=1871.24N式中：Tmax-最大使用張力，N;Tmax=TP/kTP-最小破壞拉斷力，N;K-導線安全系數(shù)；X%-導線最大使用張力百分數(shù)。具體見下表：慳裝工況荷載計算根據(jù)GB50061-2010第8.1.15條規(guī)定，安裝工況是相應風速、無冰條件下計算。a）安裝上導線I）導線重力G=603.35Nn）導線風壓P=T4（0,10）ALp=8.74X10-3X193.43X70=118.34N掛上導線時，導線越過下橫擔須向外拉開，其拉力丁2與水平線的夾角假設(shè)為20。，并假設(shè)上下橫擔間導線水平拉開1.2m。

8、（如下圖）：Ex=0,則：12y=0,則：解得Ti=1140.10N,T2=1009.50NTi引起的垂直荷載Gti和橫向荷載Pti為:EG=K(G+Gi)+Gf=1.1X(603.35+632.41)+300=1659.34NEP=KPTi+P=1.1X948.62+118.34=1161.82Nb)安裝下導線I)導線重力G=603.35Nn)導線風壓P=t4(0,10)ALp=8.74X10-3x193.43X70=118.34NEG=KG+G=1.1x603.35+300=963.685N匯p=P=118.34N1行大風工況風壓計算I)橫擔處(圖中標記1處)單位長度桿身風壓Pi(0,25

9、)=3wspZW0A=3wspZW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.14X(0.19+0.19+0.8+75)+2X25)橫擔處單位長度桿身風壓P1(0,25)=3wspZW0A=3wspZW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.14X(0.19+0.19+0.8+75)+2X102+1600=9.74N/mn)電桿接頭處單位長度桿身風壓P2(0,25)=3科$科zW0A=3sszW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+9+75)+2X102+1600=10.94N/mm)地面處單位長度桿身風壓a)大風工況M=1.15丫geG+丫q.(Eph+qxhx

10、z)Mi=1.15X1.4X1.0X(628.94X0.8+60.89X0.8X0.53)=851.64NmM2=1.15X1.4X1.0X628.94X9+628.94X(9-0.8)X2+68.36X9X6=31663.09NmM3=1.15X1.4X1.0X628.94X13.33+628.94X(13.33-0.8)X2+74.74X12.5X(8.33+0.83)=52651.41Nm式中:丫g-永久荷載分項系數(shù)，宜取1.2,對結(jié)構(gòu)構(gòu)件有利時可取1.0;丫Q-可變荷載分項系數(shù)，宜取1.4;匯G-所有垂直荷載準荷載對任意截面x處的彎矩標準值，N-m；匯ph-所有橫向荷載準荷載對任意截面

11、x處的彎矩標準值，N-m；M=1.15丫gG+yQ'(Eph+qxhxz)I)安裝上導線M1=1.15X1.0X1.4X0.9X(1161.82X0.8+9.74X0.8X0.53)=1352.77N-mM2=1.15X1.0X1.4X0.9X(1161.82X9+10.94X9X6)=16007.31N-mM3=1.15X1.0X1.4X0.9X(1161.82X13.33+11.96X12.5X(8.33+0.83)=24425.04N-mn)安裝下導線M1=1.15X1.0X1.4X0.9X(118.34X0.8+9.74X0.8X0.53)=143.16NmM2=1.15X1.

12、0X1.4X0.9X(118.34X9+118.34X(9-0.8)X2+10.94X9X6)=5211.47N-mM3=1.15X1.0X1.4X0.9X(118.34X13.33+118.34X(13.33-0.8)X2+11.96X12.5X(8.33+0.83)=8567.20N-m+1600=60.89N/mn)電桿接頭處(圖中標記2處)單位長度桿身風壓P2(0,25)=3wspZW0A=3ssZW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+9+75)+2X252+1600=68.36N/mm)地面處單位長度桿身風壓P3(0,25)=3wspzW0A=3ssz

13、W0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+12.5+75)+2X252+1600=74.74N/m式中：3-風振系數(shù)，應根據(jù)桿塔總高度查下表；s-風荷載體型系數(shù)，環(huán)型電桿取0.7;Z-風壓高度變化系數(shù)；根據(jù)地形粗糙程度按下表選??；W0-基準風壓標準值，kN/m：應根據(jù)基準高度的風速V(m/s)計算。計算如下：W0/=V2/1600V-基本風速，m/s;A-桿塔結(jié)構(gòu)構(gòu)件迎風面的投影面積，mm2。裝工況風壓計算P3(0,25)=3wSpzW0A=3科szW0(D0+Dx)/2=1.0X0.7X1.0X(0.19+0.19+12.5+75)+2X102+1600=11.9

14、6N/m壓作用點高度計算i)橫擔處風壓作用點高度n)電桿接頭處風壓作用點高度m)地面風壓作用點高度式中：D-主桿頂徑，mmDX-任意截面x處的桿徑，mmhx-桿頂至任意截面x處垂直距離，mm埋深受力點h0/3=2.5/3=0.83m，桿頂至埋深受力點h3=12.5+0.83=13.33m區(qū)行工況彎矩計算e-可變荷載組合系數(shù)，運行工況宜取1.0,耐張型桿塔斷線工況和各類桿塔的安裝工況宜取0.9,直線型桿塔斷線工況和各類桿塔的驗收工況宜取0.75;qx-任意截面x處以上桿身單位長度風壓標準值，N/m。hx-桿頂至任意截面x處垂直距離，mmZ-任意截面x處以上的風壓合力作用點的高度，mi5lllf線

15、工況彎矩計算因為斷上導線對桿身產(chǎn)生的彎矩比斷下導線要大得多(即斷上導線起控制作用)，故只計算斷上導線時桿柱的彎矩(按固定橫擔考慮)。M=1.15tq*KCTh)Mi=1.15X1.4X0.75X1.0X1871.24X0.8=1807.62N-mM2=1.15X1.4X0.75X1.0X1871.24X9=18528.08N-mM3=1.15X1.4X0.75X1.0X1871.24X13.33=28311.81N-m式中：KC-斷線時的沖擊系數(shù)5H裝工況彎矩計算安裝時產(chǎn)生的最大彎矩Mi=1352.77Nm,M2=16007.31Nm,M3=24425.04N-m。注：mi為橫擔處的彎矩，計算

16、該彎矩的目的是校核電桿該處鋼筋及混凝土強度是否滿足要求，本次不講訴，感興趣的可以查閱相關(guān)書籍或私下與小編交流。另外在實際工程中一般都采用典設(shè)桿型，校核典設(shè)桿型是夠滿足強度要求就是通過計算出以上彎矩來對電桿的強度進行校核，當以上計算不大于電桿的強度時說明滿足，否則不滿足。電桿的強度（抵抗彎矩）計算參考DL/T5154-2012公式（6.2.1-3）。以上計算彎矩不適合用于桿塔結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形、裂縫和抗裂計算。如果要進行該類計算是在上面計算中將YG、TQ值取1,既公式為M=1.15£G+'（£ph+qxhxz）進行計巢根據(jù)以上計算知道上段在最大彎矩為31.663kN-m（大風工況），下段的最大彎矩為52.65kN0t大風）。根據(jù)環(huán)形混凝土電桿（GB46