第三講鋼筋混凝土電桿 第一節(jié)電桿桿型環(huán)型截面鋼筋混凝土電桿 因具有耐久性好 運行維護方便 節(jié)約鋼材等優(yōu)點 在220kV及以下的輸電線路中應用極為廣泛 部分在500kV的線路中也得到使用 一 電桿的分類1 按截面不同分 等徑電桿 錐型 矩型電桿2 按受力不同可分 直線型電桿和耐張型電桿3 按主桿的布置型式分 分為單桿電桿 A字型及門型電桿 帶叉梁門型電桿 撇腿門型電桿等4 按組立方式可為分 自立電桿和拉線電桿 二 常用電桿桿型1 直線型電桿 1 35 110kV直線電桿特點 a 一般采用單桿直線電桿 主桿頂徑為 150 190 桿高15 18m 埋深2 5 3 0m b 桿頭型式為鳥骨型 斜三角型和上字型三種型式 三種型式的導線布置均為三角形布置 C 橫擔型式多為轉動橫擔或壓屈橫擔優(yōu)點 結構簡單 耗鋼量少 比門型電桿少20 并且占地面積很少 便于施工 導線可采用三角型布置 電氣性能較好 缺點 是主桿埋深較大 3m左右 如果導線截面和檔距較大時 也常采用帶拉線單桿直線電桿和雙桿直線電桿 但拉線電桿占地面積大 影響耕作 2 220 330kV直線電桿特點 a 大多采用雙桿帶叉梁門型電桿 帶叉梁V型拉線門型電桿和V型拉線撇腿門型電桿也有荷載較小時采用拉線單桿電桿 b 桿柱型式采用有錐型和等徑兩種型式C 帶叉梁可調整桿柱上下段彎矩 從而使其配筋合理 同時增強了橫向穩(wěn)定性和整體剛度 V型拉線撇腿門型電桿 桿柱撇腿的作用是提高橫向穩(wěn)定性 而V型拉線的作用是抵抗順線路方向 張力和提高縱向剛度和穩(wěn)定性 優(yōu)點 橫向穩(wěn)定性好 承載能力大 防雷性能較好 適用于大檔距 粗導線 重冰區(qū)及多雷區(qū) 缺點 路徑走廊較寬 不省材 2 耐張型電桿 加拉線 V型拉線 見P83面圖4 25 八字型拉線 見P85面圖4 27 拉線主要承受縱向荷載 同時兼承受較小的橫向荷載增加橫向穩(wěn)定性 常和帶叉梁或撇腿桿柱配合使用 八字型拉線 承受斷避雷線的斷線張力X型 見P85面圖4 27 拉線 既能承受縱向荷載 又能承受部分橫向荷載 3 轉角電桿轉角電桿通常分為小轉角電桿 30 以下 中轉角電桿 30 60 和大轉角電桿 60 90 轉角拉線 角度荷載的反方向加拉線 平衡角度荷載 反向內拉線 30 以內的小轉角電桿常裝有反向內拉線 防止反向風荷載過大時 電桿向拉線方向傾斜 分角拉線 大轉角電桿在內角反方向加裝一根分角拉線 防止轉角桿在長期角度荷載作用下向內角方向傾斜 第二節(jié)電桿應用對于運輸和施工條件較好的平地 丘陵地區(qū) 應優(yōu)先采用鋼筋混凝土電桿或預應力混凝土電桿 并且要大力推廣使用預應力混凝土電桿 逐步用預應力混凝土電桿代替普通鋼筋混凝土電桿 1 直線電桿 1 110KV以下a 一般采用單桿直線電桿 主桿頂徑為 150 190 桿高15 18m 埋深2 5 3 0m b 桿頭型式為鳥骨型 斜三角型和上字型三種型式 三種型式的導線布置均為三角形布置 C 橫擔型式多為轉動橫擔或壓屈橫擔 2 220 330kV直線電桿a 大多采用雙桿帶叉梁門型電桿 帶叉梁V型拉線門型電桿和V型拉線撇腿門型電桿也有荷載較小時采用拉線單桿電桿 b 桿柱型式采用有錐型和等徑兩種型式2 耐張型電桿 加拉線 采用加V型拉線 八字型拉線 X型拉線的門型電桿 3 轉角電桿采用加轉角拉線 平衡角度荷載 反向內拉線 分角拉線的門型電桿 第三節(jié)電桿電桿內力計算一 單桿直線電桿的內力計算如圖 單桿直線電桿因埋入土中較深 所以計算時可視為一端嵌固的懸臂梁 其嵌固點一般假定在地面以下三分之一埋深處 一 正常運行情況下桿柱的內力計算計算公式 式中 Ga 垂直荷載引起的彎矩 Ph 橫向集中荷載引起的彎矩 PxhxZ 桿塔風載引起的彎矩 Z為力作用點高度 1 15 考慮垂直荷載產(chǎn)生的附加彎短矩 例3 1如圖 PB 1100N GB 1500N PD 2400N GD 3560N 桿身風載p 94N m 正常運行情況下的最大彎矩發(fā)生在何處 并求之 解 最大彎矩發(fā)生嵌固點 MD 1 15 Ga Ph phZ 1 15 1500 250 3560 1250 1100 16000 2400 13800 2 2400 11300 94 160002 2 12521555000126252750N mm 126 3kN m 二 斷線情況下桿柱的內力計算單桿直線電桿事故斷線斷上導線起控制作用 故只計算斷上導線時引起的內力對于有地線單桿直線電桿在斷導線情況下必須考慮地線支持力的作用 但不考慮未斷線的支持作用 設最大和最小地線支持力為 Tmax Tmin 內力計算如下 1 電桿上橫擔處的彎矩2 電桿嵌固點處的彎矩若為固定橫擔 若為轉動橫擔a 橫擔轉動前b 橫擔轉動后 若不考慮GD引起的彎矩 式中KC 斷導線時的沖擊系數(shù) 荷載組合系數(shù)GF 荷載組合系數(shù) 例3 2已知某110kV線路斷線情況GB 1260N GD 2913N 斷線張力TD 9300N 地線最小支持力 Tmin 4658N 最大支持力 Tmax 4710N 地線支架寬度aB 250mm 地線支架高度hB 2500mm 計算斷線情況上橫擔處的彎矩 解 斷線情況荷載組合系數(shù) 0 75MA 8 84kN m 二 拉線直線電桿的內力計算 一 拉線的計算如圖 1 正常情況下拉線的受力式中R 拉線點反力 按簡支梁計算 并b1 電桿正視圖 拉線在地面上的投影 拉線的長度1 05 考慮拉線自重 風荷載及溫度等因素引起拉線受力增大的系數(shù) 2 斷上導線時拉線的受力式中Ry 拉線點的縱向 順電路方向 反力 對轉動橫擔 Rx 拉線點的橫向 垂直線路方向 反力 3 選擇拉線截面式中Tmax 正常情況和斷線情況下計算拉線所受最大的力 KL 拉線強度設計安全系數(shù) 一般不應小于2 0 p 鋼鉸線的瞬時破壞強度N mm2 二 正常情況下桿柱的彎矩計算拉線點以上桿柱按受彎構件計算 計算方法與錐形單桿相同 但因撓度較小 可不考慮附加彎矩 拉線點以下的桿柱按壓彎構件計算 由于拉線電桿埋深一般較淺 h0 1 0 1 5m 電桿下端可視為鉸接 沿桿柱任意截面x處的彎矩包括主彎矩和附加彎矩兩部分 主彎矩主要是由桿頭風荷載產(chǎn)生 在主彎矩和拉線點以下的桿身風荷載等作用下 桿柱產(chǎn)生撓曲變形 撓曲變形后 軸向力與撓度的乘積又產(chǎn)生附加彎矩 其任意截面的總彎矩為 式中 三 事故斷線情況下桿柱彎矩計算事故斷線情況時在拉線點以上部分的桿柱彎矩 計算方法與錐形電桿相同 在拉線點以下部分 在桿頭彎矩和拉線的垂直分力的作用下 桿柱按壓彎構件計算 但一般壓彎彎矩對電桿配筋不起控制作用 例3 3 三 門型直線電桿計算對于承受荷載較大的桿塔 為了滿足強度和剛度的要求 輸電線路中常采用雙桿 即門型電桿 門型電桿分為無叉梁門型電桿 圖5 21 和帶叉梁門型直線電桿兩種 一 無叉梁門型直線電桿無叉梁門型直線電桿的計算與單柱直線電桿基本相同 不同之處是兩桿受力的分配問題 正常運行和斷線情況時 兩桿受力的分配見表5 3規(guī)定分配系數(shù) 另外因門型電桿剛度較好 可不考慮垂直荷載所產(chǎn)生的附加彎矩 二 帶叉梁的門型電桿如圖 1 正常運行當電桿埋置較深時 式中 P 零力矩點以上所有水平荷載及桿身風荷載之和 K0 零力矩點的位置偏離系數(shù) 可取K0 1 1 1 2 h4 零力矩的高度 對等徑電桿 h4 h5 2 叉梁軸向力為 式中 M0 所有水平力對零力矩點的力矩和N m 叉梁與地面夾角 當電桿埋置較淺時 2 斷邊導線情況下的計算斷邊導線情況力的方向為縱向水平荷載 與叉梁無關 因此計算與無叉梁的門型桿相同 三 拉線門型直線電桿計算由表5 3門型電桿桿柱受力分配看出 斷邊導線時桿柱受力很大 為了避免斷邊導線情況 電桿嵌固處彎矩較大 而引起電桿破壞 同時也增強對電桿在順線路方向的穩(wěn)定性 可將門型直線電桿增設拉線 以承受斷導線張力 拉線門型直線電桿有三種形式 1 有V型拉線帶叉梁門型直線電桿 圖5 5a 2 有V型拉線無叉梁門型直線電桿 圖5 b 兩種桿型采用深埋式基礎 由于采用V型拉線 拉線與橫擔夾角角較大 一般大于70 所以拉線平衡橫向水平荷載的能力很低 故電桿正常情況下的計算一般不考慮V型拉線的受力 拉線受力T 式中Ry 拉線結點的縱向反力Ry TD TD取表5 3門型電桿桿柱受力分配系數(shù)大的A桿驗算 3 有交叉拉線無叉梁門型直線電桿 圖5 25c 有交叉拉線無叉梁門型直線電桿 角度可以小于70 基礎一般采用淺埋式 正常運行情況的橫向水平荷載由交叉拉線平衡 故在正常運行情況下 電桿及拉線的受力計算均與拉線單柱直線電桿同 四 耐張型電桿計算耐張型電桿拉線的布置方式根據(jù)電桿受力情況和轉角大小而定 小轉角電桿和耐張電桿一般采用X型拉線 即交叉拉線 大轉角電桿采用八字形拉線 耐張型電桿的桿柱埋入土中的深度一般為1 5 m左右 除特殊原因 例如土壤冰凍 外 桿柱與地連接方式均可按鉸接考慮 故水平力全部由拉線承受 對不帶地線的耐張型電桿的桿柱 可近似地按中心受壓或壓彎構件計算 對帶地線的耐張型電桿的桿柱 其拉線點以上 按受彎構件計算 拉線點以下 按壓彎構件計算 其計算方法基本與直線電桿相同 兼 小轉角的耐張型門型電桿如圖 28所示 這種電桿布有兩層拉線 在導線橫擔處安裝四根交叉布置的拉線 稱導線拉線 也叫下層拉線 在避雷橫擔處安裝四根 八字型 布置的拉線 稱地線拉線 也叫上層拉線 導線拉線與橫擔的水平投影角 約為65 在正常運行情況下 拉線承受導線 地線的桿身風荷載的水平力及角度荷載或導線的不平衡張力 斷線及安裝情況時 承受安裝或斷線時的水平荷載或順路線方向的荷載 上層拉線與橫擔夾角較大 主要用于承受縱向荷載 下層拉線與橫擔角度較小 可承受縱向和橫向荷載 無上層拉線時 全部縱向和橫向荷載均由下層拉線承受 上層拉線的強度不受正常情況控制 故正常情況只考慮下層拉線受力 而在斷線情況下 上 下層拉線均受力 但主要仍由下層拉線受力