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杆塔荷载及材料

富沃技术2019-01-10 11:10:49

一、杆塔荷载一般规定


1.1、杆塔荷载一般可分为:

a)永久荷载:导线及地线、绝缘子及其附件、杆塔结构、各种固定设备等的重力荷载;拉线或纤绳的初始张力、预应力等荷载。
b)可变荷载:风和冰(雪)荷载;导线、地线及拉线的张力;安装检修的各种附加荷载;结构变形引起的次生荷载以及各种振动动力荷载。


1.2、荷载作用方向应符合:

a)杆塔的作用荷载一般分解为横向荷载、纵向荷载和垂直荷载。
b)悬垂型杆塔应计算与铁塔线路方向轴线成0°、45°(或60°)及90°的三种基本风速的风向;一般耐张型杆塔可只计算90°和45°两个风向;终端杆塔除计算90°和45°风向外,还需计算0°风向;悬垂转角杆塔和小角度耐张转角杆塔还应考虑与导、地线张力的横向分力相反的风向;特殊杆塔应计算最不利风向。


1.3、各类杆塔均应计算线路正常运行情况、断线(含分裂导线纵向不平衡张力)情况、不均匀覆冰情况和安装情况下的荷载组合,必要时尚应验算地震等稀有情况。


1.4、各类杆塔的正常运行情况,应计算下列荷载组合:

a)基本风速、无冰、未断线(包括最小垂直荷载和最大横向荷载组合)。
b)设计覆冰、相应风速及气温、未断线。
c)最低气温、无冰、无风、未断线(适用于终端和转角杆塔)。


1.5、悬垂型杆塔(不含大跨越悬垂型杆塔)的断线(含分裂导线的纵向不平衡张力)情况,应按-5℃、有冰、无风的气象条件,计算下列荷载组合:

a)单回路杆塔:单导线断任意一相导线(分裂导线任意一相有不平衡张力),地线未断;断任意一根地线,导线未断。
b)双回路杆塔:同一档内,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相有纵向不平衡张力),地线未断;同一档内,断一根地线,单导线断任意一相导线(分裂导线任意一相有纵向不平衡张力)。
c)多回路杆塔:同一档内,单导线断任意三相导线(分裂导线任意三相导线有纵向不平衡张力),地线未断;同一档内,断一根地线,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相有纵向不平衡张力)。


1.6、耐张型杆塔的断线情况应按-5℃、有冰、无风的气象条件,计算下列荷载组合:

a)单回路和双回路杆塔:同一档内,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相有纵向不平衡张力),地线未断;断任意一根地线,单导线断任意一相导线(分裂导线任意一相有纵向不平衡张力)。
b)多回路杆塔:同一档内,单导线断任意三相导线(分裂导线任意三相有纵向不平衡张力),地线未断;同一档内,断一根地线,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相有纵向不平衡张力)。


1.7、10mm及以下冰区导线、地线断线张力(或分裂导线纵向不平衡张力)的取值应不小于下表规定的导、地线最大使用张力的百分数,同时垂直冰荷载取100%设计覆冰荷载。

10mm及以下冰区导线、地线断线张力(或分裂导线纵向不平衡张力)(%)


1.8、10mm及以下冰区不均匀覆冰情况的导、地线不平衡张力取值应不低于下表规定的导、地线最大使用张力的百分数,同时垂直冰荷载按75%设计覆冰荷载计算。相应的气象条件按-5℃、有不均匀冰、10m/s风速计算。

10mm及以下冰区不均匀覆冰情况的导、地线不平衡张力(%)


1.9、各类杆塔均应计算所有导、地线同时同向有不均匀覆冰的不平衡张力。


1.10、各类杆塔在断线情况下的断线张力(分裂导线纵向不平衡张力),以及不均匀覆冰情况下的不平衡张力均应按静态荷载计算。


1.11、各类杆塔的安装情况,应按10m/s风速、无冰、相应气温的气象条件考虑下列荷载组合:


a)、悬垂型杆塔的安装荷载:

1)、提升导、地线及其附件时的作用荷载。包括提升导线、地线、绝缘子和金具等重量(一般按2.0倍计算)、安装工人和工具的附加荷载,应考虑动力系数1.1,附加荷载标准值宜按下表选用。

附加荷载标准值(kN)

2)、导线及地线锚线作业时的作用荷载。锚线对地夹角不宜大于20°,正在锚线相的张力应考虑动力系数1.1。挂线点垂直荷载取锚线张力的垂直分量和导、地线重力和附加荷载之和,纵向不平衡张力分别取导、地线张力与锚线张力纵向分量之差。


b)、耐张型杆塔的安装荷载:

1)、导线及地线荷载:

锚塔:锚地线时,相邻档内的导线及地线均未架设;锚导线时,在同档内的地线已架设。紧线塔:紧地线时,相邻档内的地线已架设或未架设,同档内的导线均未架设;紧导线时,同档内的地线已架设,相邻档内的导、地线已架设或未架设。

2)、临时拉线所产生的荷载:

锚塔和紧线塔均允许计及临时拉线的作用,临时拉线对地夹角不应大于45°,其方向与导、地线方向一致,临时拉线一般可平衡导、地线张力的30%。500kV及以上杆塔,对4分裂导线的临时拉线按平衡导线张力标准值30kN考虑,6分裂及以上导线的临时拉线按平衡导线张力标准值40kN考虑,地线临时拉线按平衡地线张力标准值5kN考虑。

3)、紧线牵引绳产生的荷载:

紧线牵引绳对地夹角宜按不大于20°考虑,计算紧线张力时应计及导、地线的初伸长、施工误差和过牵引的影响。

4)、安装时的附加荷载宜按下表选用。


 风压不均匀系数α和导地线风载调整系数 βc

c)、导、地线的架设次序,宜考虑自上而下地逐相(根)架设。
d)、
与水平面夹角不大于30°且可以上人的铁塔构件,应能承受设计值1000N人重荷载,且不应与其他荷载组合。


1.12、双回路及多回路杆塔,应按实际需要,考虑分期架设的情况。


1.13、终端杆塔应计及变电站(或升压站)一侧导线及地线已架设或未架设的情况。


1.14、防串倒的加强型悬垂型杆塔,除按常规悬垂型杆塔工况计算外,还应按所有导、地线同侧有断线张力(分裂导线纵向不平衡张力)计算。


1.15、各类杆塔的验算覆冰荷载情况,按验算冰厚、-5℃、10m/s风速,所有导、地线同时同向有不平衡张力。覆冰区线路跨越高速铁路、高速公路、重要输电通道时,导线最大设计验算覆冰厚度应比同区域常规线路增加10mm,地线设计验算覆冰厚度增加15mm;对历史上曾出现过超设计覆冰的地区,还应按稀有覆冰条件进行验算。


1.16、计算曲线型铁塔时,应考虑沿高度方向不同时出现最大风速的不利情况。


1.17、位于地震烈度为7度及以上地区的混凝土高塔和位于地震烈度9度及以上地区的各类杆塔均应进行抗震验算。验算条件:有风(风荷载最大设计值的30%),无冰、未断线。


1.18、外壁坡度小于2%的圆筒形结构或圆管构件,应根据雷诺数Re的不同情况进行横风向风振(旋涡脱落)校核。


1.19、导线及地线的水平风荷载标准值和基准风压标准值,应按下式计算:

式中:Wx——垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值,kN;

a——风压不均匀系数,应根据设计基本风速,设计杆塔时按下表选取,

风压不均匀系数α和导地线风载调整系数 βc

校验杆塔电气间隙时根据水平档距按下表选取;

   风压不均匀系数α随水平档距变化取值 

mz——风压高度变化系数,基准高度为10m的风压高度变化系数按下表选取;


msc——导线或地线体型系数,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,取1.1;

bc——500kV和750kV线路导线及地线风荷载调整系数,仅用于计算作用于杆塔上的导线及地线风荷载(不含导线及地线张力弧垂计算和风偏角计算),应按下表选取。其它电压等级的线路bc取1.0;

d——导线或地线的外径或覆冰时的计算外径;分裂导线取所有子导线外径的总和,m;

Lp——杆塔的水平档距,m;

B1——导、地线及绝缘子覆冰后风荷载增大系数,5mm冰区取1.1,10mm冰区取1.2,15mm冰区取1.3,20mm及以上冰区取1.5~2.0;
q——风向与导线或地线方向之间的夹角,°;

Wo——基准风压标准值,kN/m2
V——基准高度为10m的风速,m/s。


1.20、杆塔风荷载的标准值,应按下式计算:

式中:

WS——杆塔风荷载标准值,kN;

ms  ——构件的体型系数,按现行国家标准GB50009确定;

bz  ——杆塔风荷载调整系数;

B2——构件覆冰后风荷载增大系数,5mm冰区取1.1,10mm冰区取1.2,15mm冰区取1.6,20mm冰区取1.8,20mm以上冰区取2.0~2.5;
AS——构件承受风压的投影面积计算值,m2。


1.21、杆塔风荷载调整系数βz应符合下列规定:

a)杆塔设计时,当杆塔全高不超过60m时,杆塔风荷载调整系数βz(用于杆塔本身)应按照下表的规定对全高采用一个系数;当杆塔全高超过60m时,应按现行国家标准GB50009采用由下到上逐段增大的数值,但其加权平均值对自立式铁塔不应小于1.6,对单柱拉线杆塔不应小于1.8。

b)对基础,当杆塔全高不超过60m时,杆塔风荷载调整系数βz应取1.0;当杆塔全高超过60m时,宜采用由下到上逐段增大的数值,但其加权平均值对自立式铁塔不应小于1.3。


1.22、绝缘子串风荷载的标准值, 应按下式计算:


式中:WI——绝缘子串风荷载标准值, kN;

A I——绝缘子串承受风压面积计算值, m2 。


1.23、对于平坦或稍有起伏的地形,风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按下表的规定确定。



1.24、转动横担或变形横担的启动力,应满足运行和施工的安全要求。一般110kV线路采用标准值2kN~3kN;220kV线路采用标准值5kN~6kN;330kV~750kV按实际选择。

二、结构材料


2.1、钢材的材质应根据结构的重要性、结构型式、连接方式、钢材厚度和结构所处的环境及气温等条件进行合理选择。钢材等级宜采用Q235、Q345、Q390和Q420,有条件时也可采用Q460。钢材的质量应分别符合现行国家标准GB/T700和GB/T1591的规定。


2.2、钢材质量等级:所有杆塔结构的钢材均应满足不低于B级钢的质量要求。当采用40mm及以上厚度的钢板焊接时,应采取防止钢材层状撕裂的措施。


2.3、T形、十字形、角接接头或厚度方向受力的焊接构件,其翼缘板厚度等于或大于40mm时宜采用抗层状撕裂的Z向钢材,其材质应符合现行国家标准GB/T5313的规定。


2.4、结构连接宜采用4.8、5.8、6.8、8.8级热浸镀锌螺栓,有条件时也可使用10.9级螺栓,其材质和机械特性应分别符合现行国家标准GB/T3098.1、GB/T3098.2和行业标准DL/T284的有关规定。


2.5、环形断面的普通混凝土杆及预应力混凝土杆的钢筋,宜按下列规定采用:

a)普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB300级和RRB400级钢筋;
b)预应力钢筋宜采用预应力钢丝,也可采用热处理钢筋。


2.6、环形断面的普通混凝土杆和预应力混凝土杆的混凝土强度等级应分别不低于C40和C50。其他混凝土预制构件不应低于C30。混凝土和钢筋的强度标准值和设计值以及各项物理特性指标,应按现行国家标准GB50010的有关规定确定。


2.7、钢材、螺栓和锚栓的强度设计值,应按下表的规定确定。

2.8、拉线宜采用镀锌钢绞线,其强度设计值,应按照下表的规定确定。 


2.9、拉线金具的强度设计值,应取国家标准金具的强度标准值或特殊设计金具的最小试验破坏强度值除以1.8的抗力分项系数确定。


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