輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計課程教學(xué)大綱

輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計課程教學(xué)大綱課程中文名稱：輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計課程英文名稱：TowerandFoundationDesignofTransmissionLine課程編號：204T0251學(xué)分：2.5學(xué)時：40（其中：講課學(xué)時：40）先修課程：輸電線路力學(xué)基礎(chǔ)、土力學(xué)與混凝土結(jié)構(gòu)、架空輸電線路設(shè)計適用專業(yè)：電氣工程及其自動化（輸電線路工程方向）課程類別：專業(yè)核心課程/必修使用教材：陳祥和.輸電桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計（第3版）.北京：中國電力出版社，2020.開課單位：電氣與新能源學(xué)院課程簡介：本課程主要介紹輸電桿塔及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的不同類型及結(jié)構(gòu)特點，基本設(shè)計理論與方法，課程具有較強的理論性與工程實踐性。通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對架空輸電線路中的桿塔及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要類型及設(shè)計方法有一個全面的了解，并能將相關(guān)理論應(yīng)用于工程實踐。一、課程性質(zhì)本課程是電氣工程及其自動化（輸電線路工程方向）專業(yè)學(xué)生的專業(yè)核心課程和學(xué)位課程。本課程是電力系統(tǒng)中高壓架空輸電線路工程設(shè)計的重要組成部分，主要介紹輸電桿塔設(shè)計及桿塔基礎(chǔ)設(shè)計的理論和方法。本課程具有較強的理論性和工程實用性，并體現(xiàn)較強的學(xué)科交叉性。二、課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過本課程學(xué)習(xí)，強化學(xué)生的“四個自信”，幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)的方法論和認識論，塑造學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價值觀。課程目標(biāo)2：能夠?qū)⑤旊姉U塔及基礎(chǔ)設(shè)計的理論與方法用于輸電線路工程設(shè)計中，進行荷載計算、結(jié)構(gòu)選型、內(nèi)力計算、截面設(shè)計、強度剛度及穩(wěn)定性校核，并進行設(shè)計方案的比較與綜合。課程目標(biāo)3：能夠認識到輸電線路桿塔及基礎(chǔ)相關(guān)的復(fù)雜力學(xué)問題有多種方案可選擇，通過專業(yè)文獻閱讀、課題研討、數(shù)值仿真、實驗測試等手段，尋求輸電桿塔及基礎(chǔ)強度、剛度及穩(wěn)定問題可替代的解決方案。課程目標(biāo)4：掌握輸電線路桿塔及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力及耐久性在全壽命周期內(nèi)的變化特征，了解影響桿塔及基礎(chǔ)可靠性的各種因素。三、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系1.工程知識指標(biāo)點1.4：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的知識和數(shù)學(xué)模型方法用于輸電線路專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.問題分析指標(biāo)點2.3：能認識到解決輸電線路工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)33.設(shè)計/開發(fā)解決方案指標(biāo)點3.1：掌握輸電線路工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設(shè)計/開發(fā)方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)4四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章緒論1.教學(xué)內(nèi)容（1）了解輸電桿塔的作用；（2）掌握輸電桿塔的分類方法與種類；（3）了解不同類型桿塔的結(jié)構(gòu)特征與優(yōu)缺點。2.重、難點：按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)對各種架空輸電桿塔進行分類。3.課程思政融入點：建設(shè)大容量遠距離輸電線路是助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。輸電桿塔及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對保障輸電線路安全與穩(wěn)定起著十分重要的作用。4.考核要點：架空輸電桿塔分類、輸電桿塔的特點5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：通過文獻或者網(wǎng)絡(luò)資源查找新型桿塔，了解其類型及特點。第二章桿塔荷載的分析計算1.教學(xué)內(nèi)容（1）桿塔荷載類型；（2）桿塔荷載組合；（3）桿塔設(shè)計原則；（4）桿塔荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算方法。2.重、難點：桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、荷載分析與計算。3.課程思政融入點：通過2008年冰災(zāi)對電力行業(yè)造成的重大損失的案例，讓學(xué)生認識到荷載的重要性，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹務(wù)實、精益求精的工匠精神。4.考核要點：荷載的種類及性質(zhì)、桿塔設(shè)計原則、荷載計算。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：電桿荷載的計算（習(xí)題5）第三章桿塔外形尺寸的確定1.教學(xué)內(nèi)容（1）桿塔高度的確定；（2）桿塔橫擔(dān)長度的確定；（3）地線支架高度計地線間水平距離的確定；（4）通用設(shè)計桿塔選用。2.重、難點：桿塔尺寸確定原則。3.課程思政融入點：從桿塔外形尺寸的確定要求方面的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解工程問題的復(fù)雜性，引導(dǎo)學(xué)生全面考慮問題，通過規(guī)范的介紹，讓學(xué)生養(yǎng)成嚴格遵守規(guī)范規(guī)程的習(xí)慣，培養(yǎng)良好的行為習(xí)慣，提高對法律法規(guī)的認識，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德。4.考核要點：桿塔尺寸確定原則。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：桿塔橫擔(dān)長度的確定（習(xí)題1）第四章環(huán)形截面鋼筋混凝土電桿1.教學(xué)內(nèi)容（1）單桿直線電桿的內(nèi)力計算；（2）門型直線電桿的內(nèi)力計算；（3）耐張型電桿的內(nèi)力計算；（4）電桿橫擔(dān)計算。2.重、難點：各結(jié)構(gòu)型式電桿的計算模型及計算方法。3.課程思政融入點：結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在滿足可靠性的前提下，盡可能地減少材料用量，節(jié)省成本。同時，結(jié)構(gòu)的安全與否關(guān)系到人民的生命財產(chǎn)，輸電線路學(xué)子將背負著巨大的社會責(zé)任。4.考核要點：結(jié)構(gòu)型式電桿的計算模型及計算方法。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：單桿直線電桿的內(nèi)力計算（習(xí)題3）第五章環(huán)形截面鋼筋混凝土構(gòu)件承載能力計算1.教學(xué)內(nèi)容（1）環(huán)形截面鋼筋混凝土構(gòu)件強度計算；（2）環(huán)形截面鋼筋混凝土構(gòu)件變形和裂縫計算；（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土強度、抗裂計算。2.重、難點：普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計計算。3.課程思政融入點：從波特蘭水泥的發(fā)明到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大規(guī)模應(yīng)用的歷史案例，讓學(xué)生了解工程技術(shù)發(fā)展的歷程，培養(yǎng)學(xué)生自由探索，不斷創(chuàng)新的科學(xué)精神。4.考核要點：環(huán)形截面鋼筋混凝土構(gòu)件強度計算。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：電桿彎矩承載力計算（習(xí)題1）第六章鐵塔材料及其構(gòu)件的計算1.教學(xué)內(nèi)容（1）鐵塔構(gòu)件的計算；（2）鐵塔節(jié)點連接計算；（3）鐵塔的結(jié)構(gòu)布置；2.重、難點：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、剛度計算，鐵塔的結(jié)構(gòu)布置。3.課程思政融入點：通過我國鋼鐵產(chǎn)量及冶煉技術(shù)從落后到領(lǐng)先的案例，讓學(xué)生了解我國科學(xué)技術(shù)自力更生、艱難奮進的歷程，樹立學(xué)生的愛國情懷。4.考核要點：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、剛度計算，鐵塔的結(jié)構(gòu)布置。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：習(xí)題1第七章鐵塔的結(jié)構(gòu)布置及選擇原則1.教學(xué)內(nèi)容（1）鐵塔布置的要求；（2）自立塔主材與斜材的布置；（3）鐵塔的選型。2.重、難點：鐵塔的構(gòu)建的布置，鐵塔的選擇原則。3.課程思政融入點：通過我國最高鐵塔工程案例，讓學(xué)生更深入體會鐵塔力學(xué)上的優(yōu)點外，讓學(xué)生接受愛國主義的熏陶，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)自豪感。4.考核要點：鐵塔的構(gòu)建的布置，鐵塔的選擇原則。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：制作鐵塔模型。第八章鐵塔的內(nèi)力計算1.教學(xué)內(nèi)容（1）塔身的內(nèi)力計算方法；（2）鐵塔塔頭的內(nèi)力計算方法；2.重、難點：鐵塔的計算模型及計算假定；鐵塔主材、斜材內(nèi)力的計算方法。3.課程思政融入點：從鐵塔分析方法與計算假定的介紹，引申出面對復(fù)雜的工程問題，需要通過建立合適的抽象模型才能解決，且在建模過程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性。同時，在科學(xué)研究和日常學(xué)習(xí)中，解決復(fù)雜問題時需要抓住主要矛盾，而忽略次要矛盾，以此培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義精神。4.考核要點：鐵塔的計算模型及計算假定；鐵塔主材、斜材內(nèi)力的計算方法。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：塔頭的內(nèi)力計算（習(xí)題5）第九章鐵塔的穩(wěn)定計算1.教學(xué)內(nèi)容（1）等截面格構(gòu)式柱的強度和穩(wěn)定計算；（2）變截面格構(gòu)式柱的強度和穩(wěn)定計算。2.重、難點：鐵塔的整體穩(wěn)定計算；歐拉臨界力。3.課程思政融入點：以鐵塔失穩(wěn)事故為案例，重視工程失敗的教訓(xùn)，多維度地分析工程事故原因。通過案例和數(shù)據(jù)的分析讓學(xué)生理解土木工程師的工作與人民的生命安全、經(jīng)濟財產(chǎn)等方面息息相關(guān)，讓學(xué)生從內(nèi)心深處建立職業(yè)的敬畏感，增強學(xué)生的專業(yè)使命感和社會責(zé)任感。同時強調(diào)如果在今后的工作中有一絲馬虎大意，一點弄虛作假都可能帶來我們無法彌補的傷亡和損失，因此作為一名土木工程師在工作中一定要有嚴謹認真的工作態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生認真嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，提高學(xué)生的職業(yè)道德意識。4.考核要點：鐵塔的整體穩(wěn)定的影響因素。5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：歐拉臨界力（習(xí)題2）第十章鋼管桿的設(shè)計1.教學(xué)內(nèi)容（1）鋼管桿的承載力計算，包括強度及穩(wěn)定計算；（2）鋼管桿的撓度計算。2.重、難點：鋼管桿的材料強度設(shè)計值。3.考核要點：鋼管桿的承載力計算，包括強度及穩(wěn)定計算，鋼管桿的撓度驗算。4.課程思政融入點：5.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。6.作業(yè)安排：鋼管桿的撓度計算（習(xí)題2）第十一章桿塔基礎(chǔ)設(shè)計1.教學(xué)內(nèi)容（1）傾覆基礎(chǔ)的計算；（2）上拔基礎(chǔ)的計算；（3）下壓基礎(chǔ)的計算。2.重、難點：不同桿塔基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點；桿塔基礎(chǔ)的上拔、下壓及傾覆穩(wěn)定計算。3.課程思政融入點：以“萬丈高樓平地起”等諺語引入，讓學(xué)生體會到工程結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)的重要性，同時引申到做什么事情，都是從最基本的事情開始，一點一滴地積累，打好基礎(chǔ)，練好基本功，才能成功。3.考核要點：不同桿塔基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點；桿塔基礎(chǔ)的上拔、下壓及傾覆穩(wěn)定計算。4.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。5.作業(yè)安排：桿塔基礎(chǔ)的上拔、下壓穩(wěn)定計算（習(xí)題1，2）第十二章計算機輔助設(shè)計在輸電桿塔中的應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容（1）計算機輔助設(shè)計的基本原理；（2）計算機輔助設(shè)計的軟件操作。2.重、難點：計算機輔助設(shè)計的基本理論。3.課程思政融入點：工業(yè)軟件是智能制造的基礎(chǔ)，而中國工業(yè)軟件市場主導(dǎo)權(quán)卻一直為國外企業(yè)所掌控。近年來華為、哈工大等企事業(yè)單位都在不同程度上遭遇了工業(yè)軟件“卡脖子”難題。作為設(shè)計研發(fā)類工業(yè)軟件的CAD(計算機輔助設(shè)計)軟件，同樣存在類似的情況。以道亨軟件為代表的國內(nèi)電力行業(yè)計算機輔助設(shè)計軟件，致力于突破技術(shù)壁壘，努力實現(xiàn)電力設(shè)計軟件自主可控。依次為案例，讓學(xué)生認識到科技領(lǐng)域獨立自主、自力更生的重要性，樹立為國家科技創(chuàng)新貢獻力量的決心。3.考核要點：桿塔建模、滿應(yīng)力計算。4.教學(xué)方法：基于雨課堂+學(xué)堂在線的線上線下混合式教學(xué)。5.作業(yè)安排：桿塔設(shè)計大作業(yè)。五、教學(xué)內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配支撐的課程目標(biāo)講課實驗實踐第一章緒論21、2第二章桿塔荷載的分析計算21、2、3第三章桿塔外形尺寸的確定41、2、3、4第四章環(huán)形截面鋼筋混凝土電桿內(nèi)力計算41、2、3、4第五章環(huán)形截面鋼筋混凝土構(gòu)件承載力計算61、2、3、4第六章鐵塔材料及其構(gòu)件的計算21、2、3、4第七章鐵塔的結(jié)構(gòu)布置及選擇原則21、2、3、4第八章鐵塔的內(nèi)力計算81、2、3、4第九章鐵塔的穩(wěn)定計算21、2、3、4第十章鋼管桿的設(shè)計21、2、3、4第十一章桿塔基礎(chǔ)設(shè)計41、2、3、4第十二章計算機輔助設(shè)計在輸電桿塔中的應(yīng)用21、2、3六、考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式：閉卷考試占60%，平時成績占40%。平時成績包括課堂表現(xiàn)和雨課堂15%、課堂討論5%、課程作業(yè)10%、單元測試10%，其中單元測試在線上完成。支撐畢業(yè)要求課程目標(biāo)考核與評價方式合計平時成績（40%）期末考試（60%）課堂表現(xiàn)15%課堂討論5%課程作業(yè)10%單元測試10%閉卷考試課程目標(biāo)155指標(biāo)點1.4課程目標(biāo)2153045指標(biāo)點2.3課程目標(biāo)3102030指標(biāo)點3.1課程目標(biāo)4101020總分占比%40601002.課程考核評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核要求評分標(biāo)準(zhǔn)高于預(yù)期達到預(yù)期低于預(yù)期優(yōu)秀良好合格不合格1.通過本課程學(xué)習(xí)，強化學(xué)生的“四個自信”，幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)的方法論和認識論，塑造學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價值觀。（5分）平時表現(xiàn)課堂討論543<32.能夠?qū)⑤旊姉U塔及基礎(chǔ)設(shè)計的理論與方法用于輸電線路工程設(shè)計中，進行荷載計算、結(jié)構(gòu)選型、內(nèi)力計算、截面設(shè)計、強度剛度及穩(wěn)定性校核，并進行設(shè)計方案的比較與綜合。（45分）平時表現(xiàn)課程作業(yè)單元測試課堂討論課程考試41-4536-4027-35<273.能夠認識到輸電線路桿塔及基礎(chǔ)相關(guān)的復(fù)雜力學(xué)問題有多種方案可選擇，通過專業(yè)文獻閱讀、課題研討、數(shù)值仿真、實驗測試等手段，尋求輸電桿塔及基礎(chǔ)強度、剛度及穩(wěn)定問題可替代的解決方案。（30分）平時表現(xiàn)課程作業(yè)單元測試課堂討論課程考試27-3024-2618-23<184.掌握輸電線路桿塔及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力及耐久性在全壽命周期內(nèi)的變化特征，了解影響桿塔及