架空输电线路插接式钢管杆自动设计与绘图

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1、华北电力大学硕士学位论文第二章钢管杆的常规计算钢管杆的常规计算包括导地线杆身绝缘子等的风荷载导地线杆身绝缘子等的自重计算钢管杆插接长度的计算根据设计标准给出计算公式编制程序以实现计算机辅助计算本文中常规计算除插接计算外全部采用了文献[1]此标准是我国钢管杆设计的最新标准2.1钢管杆荷载组合分析2.1.1钢管杆荷载分类作用在钢管杆上的荷载按性质可分为永久荷载可变荷载永久荷载包括导线及地线绝缘子串及其附件和结构构件与杆上的各种固定设备等的重力荷载可变荷载包括风和冰雪荷载导线张力地线张力安装检修的各种附加荷

2、载结构变形引起的次生荷载以及各种振动动力荷载按荷载分解后的分力方向分可将它们分为横向荷载纵向荷载和垂直荷载横向荷载是沿着横担方向上的荷载如直线杆导地线风荷载以及杆身风荷载纵向荷载是垂直于横担方向的荷载如直线杆导地线不平衡张力垂直荷载是垂直于地面方向的荷载如导地线绝缘子串以及钢管杆重力2.1.2钢管杆荷载组合分析钢管杆的荷载计算应考虑钢管杆正常运行情况断线含分裂导线时纵向不平衡力情况和安装情况下的荷载组合必要时应验算重冰区不均匀覆冰等稀有情况钢管杆正常运行情况下各种荷载组合包括最大风速无冰未断线最大覆冰

3、相应风速及气温未断线最低气温无冰无风未断线适用于终端杆和转交杆钢管杆断线情况下包括以下各种荷载组合单回路和双回路杆断任一根导线或分裂导线时任一相有不平衡张力且地线未断无风无冰单导线断线张力按文献[1]471页表5-3-1选用两分裂导线纵向不平衡张力应取一相导线最大使用张力的20%两分裂以上导线纵向不平衡张力应取一相导线最大使用张力的15%且不小于20kN多回路杆单导线断任两根导线或分裂导线任意两相有纵向不平衡张力且地线未断无风无冰断线张力或纵向不平衡张力按单回路和双回路杆规定选用任一根地线有不平衡张力

4、导线未断无不平衡张力无风无冰地线不平衡张力取最大使用张力的20%耐张转角型杆66kV及以下钢管杆单回路时同挡内断任意两相导线双回路及多回路时同挡内断导线数量为钢管杆上全部导线数量的三分之一地线未断无风无冰6华北电力大学硕士学位论文耐张转角型杆110~220kV钢管杆同挡内断两相导线单回路终端杆考虑剩两相的情况地线未断无风无冰耐张转角型钢管杆断任一根地线导线未断无风无冰断线时所有导线地线的张力均分别取最大使用张力的70%80%且都按静态荷载计算安装情况下荷载按以下要求计算各类杆的安装情况均按10m/s风

5、速无冰相应气温的气象条件导线或地线及其附件的起吊安装荷载应包括提升重力一般按两倍计算特殊情况也可按1.5倍计算但需在施工说明中加以说明安装工人及工具的附加荷载提升时应考虑动力系数1.1附加荷载按文献[1]472页表5-4-1计算2.1荷载计算2.1.1导地线风荷载标准值的计算导线地线风荷载的标准值按下式计算[1]Wx=a·Wo·Uz·Usc·d·Lp·sin22-1Wo=V2/16002-2式中Wx垂直于导线地线方向的水平风荷载标准值kNa风压不均匀系数根据设计基准风速按文献[1]473页表5.5.1

6、-1取值当档距小于200m时a宜取1.0Wo基准风压标准值kN/m2Uz风压高度变化系数按文献[1]473页表5.5.1-2取值Usc导线地线的体型系数线径小于17mm或覆冰时不论线径大小应取1.2线径大于或等于17mm时应取1.1d导线地线的外径或覆冰时的计算 Uz(x)外径分裂导线取所有子导线外径的总和m风压高度变化系数Lp钢管杆的水平档距m风向与导线地线之间的夹角xV基准高度的风速m/s取最大设计10203040风速图2-1风压高度变化系数Uz在计算导地线风荷载中处理风压高度变化系数时考虑到该系

7、数的实际值对该系数取值做了适当的简化即把离散取值简化为两条相连的不同斜率的直线(最大误差小于4%)如图2-1其方程如下7华北电力大学硕士学位论文2.1+0.022(x-10)当10x20Uz(x)=2.1.1+0.0115(x-20)当20x60此处理便于系数选取易于编程风向与导线和地线的之间的夹角由于必须考虑在最大风荷载情况下钢管杆的安全性因此在实际计算导地线风荷载时此夹角一般取90计算由于需要分别计算风速为最大和零时的风荷载因此编程时将风速作为函数变量来传递2.2.2杆身风荷载Wg的计算杆身风荷载

8、的标准值按下式计算[1]:Ws=Wo·Uz·Us·Bz·D2-3式中Ws作用在杆身单位长度上的风荷载标准值kN/mUs风载体型系数按按文献[1]474页表5.6.1-1取值Bz杆身风荷载调整系数按文献[1]474页表5.6.1-2取值D杆身直径的平均值m由于上式计算的只是钢管杆杆身单位长度上的风荷载若要计算出整个钢管杆杆身所受风荷载可采用分段积分法来求得所受风荷载精确值我们以钢管杆与地面交点作为积分零点以平行钢管杆轴线为积分轴以x为积分变量从下向上增加如