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1、输电杆塔及基础设计输电杆塔及基础设计主讲：陈祥和主讲：陈祥和电话：电话：第一节第一节 杆塔荷载分类杆塔荷载分类第三节杆塔标准荷载计算方法第三节杆塔标准荷载计算方法一、自重荷载一、自重荷载二、二、张力引起的荷载计算张力引起的荷载计算三、风荷载的计算三、风荷载的计算 四、杆塔安装荷载四、杆塔安装荷载习题习题第二节杆塔设计原则第二节杆塔设计原则主要内容：主要内容：1 1、荷载分类、荷载分类 2 2、荷载组合的原则、荷载组合的原则 3 3、各类标准荷的计算方法、各类标准荷的计算方法 永久荷载：永久荷载：导线及地线、绝缘子及其附件、杆塔结构、各种导线及地线、绝缘子及其附件、杆塔结构、各种固定设备、基础、
2、以及土石方等的重力荷载；拉线固定设备、基础、以及土石方等的重力荷载；拉线或纤绳的初始张力，土压力及预应力等荷载。或纤绳的初始张力，土压力及预应力等荷载。可变荷载：可变荷载：风和冰风和冰(雪雪)荷载；导线、地线及拉线的荷载；导线、地线及拉线的张力张力；安；安装检修的各种附加荷载；结构变形引起的次生荷载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。以及各种振动动力荷载。特殊荷载：特殊荷载：地震引起的地震荷载，以及在山区或特殊地形地震引起的地震荷载，以及在山区或特殊地形地段，由于不均匀结冰所引起的不平衡张力等荷地段，由于不均匀结冰所引起的不平衡张力等荷载。载。据计算需要，将它们分
3、解成作用在杆塔上三个据计算需要，将它们分解成作用在杆塔上三个方向的力方向的力,即即1 1、垂直荷载、垂直荷载G G：（垂直地面方向的力）：（垂直地面方向的力）如图如图2 21 1（1 1）导线、地线重量；）导线、地线重量；（2 2）绝缘子串和金具的重量等重量）。）绝缘子串和金具的重量等重量）。（3 3）杆塔自重荷载；）杆塔自重荷载；（4 4）安装、检修时的垂直荷载（包括工人、工）安装、检修时的垂直荷载（包括工人、工具及附件具及附件2 2、横向水平荷载、横向水平荷载P P：（与横担方向平行的力）：（与横担方向平行的力）如图如图2 21 1（1 1）导线、地线风压；）导线、地线风压；（2 2）绝缘
4、子串和金具的风压）绝缘子串和金具的风压（3 3）杆塔身风载）杆塔身风载;（4 4）转角杆塔上导线及地线的角度力。）转角杆塔上导线及地线的角度力。3 3、纵向水平荷载、纵向水平荷载T T：（垂直横担方向的力）：（垂直横担方向的力）如图如图2 21 1（1 1）导线、地线的不平衡张力（对无转角的杆）导线、地线的不平衡张力（对无转角的杆塔不平衡张力为顺线路方向，对有转角的杆塔不平塔不平衡张力为顺线路方向，对有转角的杆塔不平衡张力则与杆塔横担垂直）；衡张力则与杆塔横担垂直）；图图21荷载示意图荷载示意图（2 2）导线、地线的断线张力和断导线时地线对）导线、地线的断线张力和断导线时地线对杆塔产生的支持力
5、；杆塔产生的支持力；（3 3）安装导线时的紧线张力）安装导线时的紧线张力特别说明特别说明:荷载有荷载标准值和荷载设计值之分荷载有荷载标准值和荷载设计值之分:1 1、荷载标准值、荷载标准值（用于变形和裂缝计算用于变形和裂缝计算）按照荷载标准规定公式计算而得的荷载叫标准荷按照荷载标准规定公式计算而得的荷载叫标准荷,如杆塔塔身自重为体积乘容重如杆塔塔身自重为体积乘容重,风载为基本风压乘风载为基本风压乘挡风面积挡风面积.2 2、荷载设计值（用于强度计算）、荷载设计值（用于强度计算）荷载标准值乘分项系数，得荷载设计值荷载标准值乘分项系数，得荷载设计值一般分项系数取一般分项系数取:永久荷载取永久荷载取1.
6、21.2 可变荷载取可变荷载取1.41.4杆塔设计除了要保证合理的结构外，还要保证杆塔设计除了要保证合理的结构外，还要保证结构的强度、刚度符合要求等，其计算内容有：结构的强度、刚度符合要求等，其计算内容有：结构承载能力极限状态计算结构承载能力极限状态计算，该计算是用来，该计算是用来核算结构或构件在核算结构或构件在各种不同荷载各种不同荷载作用下会不会发生作用下会不会发生破坏。它包括破坏。它包括强度强度、稳定稳定与承载重复荷载时的与承载重复荷载时的疲劳疲劳计算。显然此项计算是非常重要的。计算。显然此项计算是非常重要的。结构正常使用极限状态计算结构正常使用极限状态计算该计算是用来该计算是用来核算结构
7、或构件是否核算结构或构件是否满足满足正常使用情况下的各项正常使用情况下的各项规规定的限值定的限值。比如。比如变形变形、裂缝裂缝等。等。荷载组合是荷载组合是荷载效应组合荷载效应组合的的简称简称，是根据杆塔，是根据杆塔特特性性、使用要求使用要求及杆塔所处的及杆塔所处的自然条件自然条件、荷载发、荷载发生频生频率率等，由规范规定，在设计时应等，由规范规定，在设计时应考虑可能考虑可能发生发生在结构上在结构上同时出现的若干荷载同时出现的若干荷载。杆塔荷载组合要考虑以下四种情况：杆塔荷载组合要考虑以下四种情况：a a、正常运行正常运行情况的荷载组合情况的荷载组合b b、断线断线情况的荷载组合情况的荷载组合C
8、 C、不均匀覆冰不均匀覆冰情况的荷载组合情况的荷载组合d d、安装安装情况的荷载组合情况的荷载组合1 1、正常运行情况、正常运行情况 （各类杆塔都要考虑各类杆塔都要考虑）规范规定三种组合：规范规定三种组合：（1 1）基本风速、无冰基本风速、无冰、未断线、未断线(包括最小垂直包括最小垂直荷载和最大水平荷载组合荷载和最大水平荷载组合)。（2 2）设计覆冰、相应风速设计覆冰、相应风速及气温、未断线。及气温、未断线。（3 3）最低气温、无冰、无风最低气温、无冰、无风、未断线、未断线(适用于适用于终端和转角杆塔终端和转角杆塔)。以上看出：正常组合主要是气象条件的变化。以上看出：正常组合主要是气象条件的变
9、化。2 2、断线情况断线情况 (不含大跨越直线型杆塔不含大跨越直线型杆塔)气象条件气象条件：均应按：均应按有冰、无风有冰、无风、-5-5的气象条件的气象条件（1 1）直线型塔）直线型塔（四种情况的荷载组合）（四种情况的荷载组合）1 1）单回路杆塔单回路杆塔，单导线断任意一相导线，单导线断任意一相导线(分裂分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力）导线任意一相导线有纵向不平衡张力）,地线未地线未断；断任意一根地线，导线未断。断；断任意一根地线，导线未断。2 2）双回路杆塔）双回路杆塔，同一档内，单导线断任意两相导同一档内，单导线断任意两相导线（分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力）；线（分裂导线任意
10、两相导线有纵向不平衡张力）；同一档内，断一根地线，单导线断任意一相导线同一档内，断一根地线，单导线断任意一相导线（分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力）。（分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力）。3 3）多回路杆塔）多回路杆塔，同一档内，单导线断任意三相导同一档内，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）；线（分裂导线任意三相导线有纵向不平衡张力）；同一档内，断一根地线，单导线断任意两相导线同一档内，断一根地线，单导线断任意两相导线（分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力）。（分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力）。(2)(2)耐张型杆塔耐张型杆塔 1 1）单回路和双回路杆塔
11、）单回路和双回路杆塔，同一档内，单导线断同一档内，单导线断任意任意两相两相导线（分裂导线任意两相导线有纵向不平导线（分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力）、地线未断；同一档内，断任意一根地线，衡张力）、地线未断；同一档内，断任意一根地线，单导线断任意一相导线（分裂导线任意一相导线有单导线断任意一相导线（分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力）。纵向不平衡张力）。2 2）对多回路塔对多回路塔，同一档内，单导线断任意三相同一档内，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）、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，断任意一根地线，单导线断地线未断；同一档内，
12、断任意一根地线，单导线断任意两相导线（分裂导线任意两相导线有纵向不平任意两相导线（分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力）。衡张力）。以上看出：断线情况组合主要是断线数量的的变化。以上看出：断线情况组合主要是断线数量的的变化。（注意与直线杆塔的区别）（注意与直线杆塔的区别）3 3、安装情况安装情况安装情况安装情况气象条件气象条件：各类杆塔的安装情况，应考：各类杆塔的安装情况，应考虑虑10m10ms s风速、无冰，同时还要风速、无冰，同时还要考虑附加荷载考虑附加荷载（附（附加荷载见加荷载见表表2 21 14 4、其它规定、其它规定（1 1）10mm 10mm 及以下冰区断导、地线情况的垂直冰及以下
13、冰区断导、地线情况的垂直冰荷载取荷载取100100设计覆冰荷载。设计覆冰荷载。（2 2）10mm 10mm 冰区不均匀覆冰情况的导、地线的垂冰区不均匀覆冰情况的导、地线的垂直冰荷载按直冰荷载按75%75%设计覆冰荷载计算。相应的气象条设计覆冰荷载计算。相应的气象条件按件按55、10m/s 10m/s 风速的气象条件计算。风速的气象条件计算。（3 3）对地线，除无冰区段外，设计冰厚应较导）对地线，除无冰区段外，设计冰厚应较导线冰厚增加线冰厚增加5mm5mm。1 1、新老标准的重大区别、新老标准的重大区别（1 1）老标准：断线为无冰无风新标准：断线）老标准：断线为无冰无风新标准：断线为有冰无风为有
14、冰无风（2 2）对地线，除无冰区段外，设计冰厚应较）对地线，除无冰区段外，设计冰厚应较 导线冰厚增加导线冰厚增加5mm5mm。2 2、其它规定详见规范说明！、其它规定详见规范说明！1 1、承载能力极限状态表达式、承载能力极限状态表达式 0SR 结构、构件的抗力设计值。结构、构件的抗力设计值。荷载效应组合设计值荷载效应组合设计值 结构重要性系数结构重要性系数强度计算表达式强度计算表达式（1 1）结构重要性系数结构重要性系数 0 0按安全等级分三级按安全等级分三级:一级：特别重要的杆塔结构，一级：特别重要的杆塔结构，应取应取 0 01.11.1。二级：各级电压线路的各类杆塔，应取二级：各级电压线路
15、的各类杆塔，应取 0 01.01.0。三级：临时使用的各类杆塔，应取三级：临时使用的各类杆塔，应取 0 00.90.9（2 2）结构构件的抗力设计值结构构件的抗力设计值R R。分别在第四章第六章介绍！分别在第四章第六章介绍！（3 3）荷载效应组合设计荷载效应组合设计S S(荷载产生内力设计值荷载产生内力设计值)S SG G C CK K G GK K+Qi Qi C CQi Qi Q QKiKi第一项第一项第二项第二项第第i i项可变荷载项可变荷载标准值标准值第第i i项可变荷载的分项系数，取项可变荷载的分项系数，取1.41.4可变荷载组合系数，按规范规定取值可变荷载组合系数，按规范规定取值永
16、久荷载标准值永久荷载标准值永久荷载分项系数，不利时取永久荷载分项系数，不利时取1.21.2可变荷载产生的效应设计值可变荷载产生的效应设计值永久荷载产生的效应设计值永久荷载产生的效应设计值以上是计算荷载引起的内力设计值的格式以上是计算荷载引起的内力设计值的格式荷载效应系数荷载效应系数荷载效应系数荷载效应系数2.2.结构和构件正常使用极限状态表达式结构和构件正常使用极限状态表达式CGGK+CQi QKi C可变荷载产生的效应值可变荷载产生的效应值永久荷载产生的效应值永久荷载产生的效应值式中式中 C C结构或构件的裂缝宽度或变形的规定限结构或构件的裂缝宽度或变形的规定限 值，其它符号与承载力表达式相
17、同。值，其它符号与承载力表达式相同。（挠度和裂缝计算）（挠度和裂缝计算）例例1 已知某已知某110kV上字型上字型电电杆如杆如图图21所示，所示，导、导、地线风地线风荷荷载载PB914N，PD1954N，导导、地、地线线自重自重荷荷载载GB1142N，GD2416N，a0=250mm，a1=1000mm，a2=2500mm，地，地线线与上横担与上横担间间的距离的距离hB=2400mm，上横担与下横担之，上横担与下横担之间间的距离的距离为为h2=3400mm，暂暂不不计计杆身的杆身的风风荷荷载载，求正常运行情，求正常运行情况下况下时时下横担下横担处处的的设计设计弯矩（注：荷弯矩（注：荷载载均均为
18、标为标准准值值，安全等安全等级级二二级级）。）。解根据已知条件解根据已知条件查查得：得：0 01.0 1.0 G G1.21.2，Q Q1.41.4，1.01.00 0 G G （G GB Ba a0 0+G+GD Da a1 1）+0 0Q QPPB B(h(hB B+h+h2 2)+P)+PD Dh h2 2 1.01.2(11420.251.01.2(11420.2524161.0)24161.0)1.01.01.4 914(2.4+3.4)+19543.41.01.01.4 914(2.4+3.4)+19543.419.91kN.m 19.91kN.m 图图2 21 1如果求下横担处的
19、标准弯矩值如果求下横担处的标准弯矩值上式如何变化？上式如何变化？1 1导线、避雷线的自重荷载导线、避雷线的自重荷载无冰时：无冰时：覆冰时：覆冰时：式中n 每相导线子导线的根数；LV 导线、地线垂直档距，m；1 导线、地线无冰垂直比载，N/m.mm2；2 导线、地线覆冰垂直比载，N/m.mm2；A 导线、地线截面面积 mm2。（导线自重）（导线自重）（附在导线上的冰重）（附在导线上的冰重）2 2绝缘子串、金具的垂直荷载绝缘子串、金具的垂直荷载 无冰时无冰时 G GJ J （自重）（自重）绝缘子串、金具自重绝缘子串、金具自重G GJ J可查绝缘子及各组合绝可查绝缘子及各组合绝缘子串的金具重量表。缘
20、子串的金具重量表。覆冰时覆冰时 式中式中K K覆冰系数覆冰系数 当：当：设计冰厚设计冰厚5mm5mm时，时，取取K K1.075 1.075 设计冰厚设计冰厚10mm10mm时，取时，取K K1.1501.150 设计冰厚设计冰厚15mm15mm时，取时，取K K1.2251.225（自重（自重.冰重）冰重）3 3杆塔自重荷载杆塔自重荷载 杆塔自重荷载可根据杆塔的每根构件逐一统计杆塔自重荷载可根据杆塔的每根构件逐一统计计算而得，也可根据设计经验，参照其它同类杆计算而得，也可根据设计经验，参照其它同类杆塔资料，做适当假定获得。塔资料，做适当假定获得。4 4、附加荷载、附加荷载考虑施工时施加在相应
21、部位的重量，如加在横担考虑施工时施加在相应部位的重量，如加在横担上施工人员和所带工具引起的附加荷载，其荷载标上施工人员和所带工具引起的附加荷载，其荷载标准值按下表取值。准值按下表取值。例例2-1 2-1 已知正常情况已知正常情况(覆冰情况覆冰情况)某导线自重比载某导线自重比载1D1D35.81035.810-3-3 N/m.mm N/m.mm2 2,导线冰比载导线冰比载2D2D=17.510=17.510-3-3N/m.mmN/m.mm2 2，导线线覆冰厚度导线线覆冰厚度b b5mm,5mm,导线垂直档距导线垂直档距L LV V368m368m，导线水平，导线水平档距为档距为L LP P350
22、m350m，导线采用，导线采用LGJLGJ150/35150/35，截面面积为，截面面积为A AD D181.62mm181.62mm2 2 ，绝缘子串和金具的总重量为，绝缘子串和金具的总重量为520N520N（7 7片片x x4.54.5），安全等级二级，求导线作用在杆塔上的垂直荷载标），安全等级二级，求导线作用在杆塔上的垂直荷载标准值和设计值。准值和设计值。解：垂直荷载标准值解：垂直荷载标准值G GDKDK：已知：单导线已知：单导线n n1 1，覆冰厚，覆冰厚b=5mm,K=1.075b=5mm,K=1.075导线自重导线自重绝缘串金具自重绝缘串金具自重附在导线上的冰重附在导线上的冰重附在
23、绝缘子串上的冰重附在绝缘子串上的冰重垂直荷载设计值垂直荷载设计值GD：永久荷载分项系数永久荷载分项系数G=1.2可变荷载分项系数可变荷载分项系数Q=1.4 =(1.213.5810-3 181.62368+1.2520)+1.41.0117.510-3 181.62368 +1.4520(1.0751）=5188N=（2913+12092913+1209）N N4122N4122N1 1、直线型杆塔：、直线型杆塔：（1 1）正常运行情况）正常运行情况直线型杆塔导线、地线张力不产生不平衡张力，直线型杆塔导线、地线张力不产生不平衡张力，但当气象条件发生变化时（不均匀覆冰）、档距、但当气象条件发生变
24、化时（不均匀覆冰）、档距、高差不等引起荷载改变，从而产生纵向不平衡张力高差不等引起荷载改变，从而产生纵向不平衡张力。（2 2）事故断线时）事故断线时 在纵向产生断线张力。在纵向产生断线张力。2 2、转角、耐张型杆塔：、转角、耐张型杆塔：导、地线张力引起的荷载是导、地线张力引起的荷载是角度荷载角度荷载和和不平衡张不平衡张力。力。（1 1）角度荷载（）角度荷载（为横向水平荷载为横向水平荷载）角度荷载角度荷载所有张力在横担方向失量和，如图所有张力在横担方向失量和，如图2 22 2。一相导线角度荷载：一相导线角度荷载：图图2 22 2导线角度荷载计算示意图导线角度荷载计算示意图 P PJ JT T1
25、1sinsin1 1T T2 2sinsin2 2 1 12 21 12 2式中式中 、杆塔前后导、地线张力杆塔前后导、地线张力 ；、导、地线与杆塔横担垂线间的夹角。导、地线与杆塔横担垂线间的夹角。当当1 12 22 2时，（时，（为线路转角）为线路转角）则则 P PJ J=(T=(T1 1+T+T2 2)sin/2 )sin/2 当当0 0时时P PJ J0 0为无转角耐张型杆塔为无转角耐张型杆塔（2 2）不平衡张力（）不平衡张力（为纵向水平荷载为纵向水平荷载）不平衡张力不平衡张力所有张力在垂直横担方向的失量和所有张力在垂直横担方向的失量和图图2 23 3导线不平衡张力计算示意图导线不平衡张
26、力计算示意图 1 12 21 12 2T=TT=T1 1COSCOS1 1-T-T2 2COSCOS2 2一相导线不平衡张力：一相导线不平衡张力：式中符号以角度荷载相同式中符号以角度荷载相同当当1 12 22 2时时 T=T=（T T1 1-T-T2 2）coscos2 2 当当T T1 1=T=T2 2时，时，T=0T=0；当当=0=0时，时，T T1 1TT2 2，为无转角耐张型杆塔，为无转角耐张型杆塔T=T=（T T1 1-T-T2 2）3.3.断线张力荷载断线张力荷载 （为纵向水平荷载）为纵向水平荷载）规范规定：导线、地线的断线张力分别取各规范规定：导线、地线的断线张力分别取各自最大使
27、用张力乘以一个百分比值。自最大使用张力乘以一个百分比值。即即T TD DT TDmaxDmax.X%.X%式中式中 T TD D断线张力断线张力 N N T TDmaxDmax导、地线最大使用张力，导、地线最大使用张力，T TDmaxDmax T TP P/K N/K N；T TP P导、地线的拉断力，导、地线的拉断力，N N（查导、地线手册查导、地线手册）；）；K KC C导、地线的设计安全系数，导、地线的设计安全系数，导线取导线取K K2.52.5，地线取，地线取K K2.72.7；X%X%最大使用张力百分比值，按规范最大使用张力百分比值，按规范 规定选用（规定选用（如表如表2 27 78
28、 8）；）；特别说明：特别说明：直线型杆塔与耐张型杆塔的直线型杆塔与耐张型杆塔的重要区别重要区别是是承受的荷载不同，主要是杆塔纵向荷载：承受的荷载不同，主要是杆塔纵向荷载：1 1、正常情况：耐张型杆塔要承受杆塔纵向的、正常情况：耐张型杆塔要承受杆塔纵向的不平衡不平衡张力张力，如下图，如下图2 2、断线情况：两者断线张力的最大使用、断线情况：两者断线张力的最大使用张力的张力的X%X%不不一样。一样。P PP PG GG GTT杆塔耐张型杆塔正常运行情况耐张型杆塔正常运行情况例例2 22 2 已知某干字型转角杆塔的转角为已知某干字型转角杆塔的转角为 90 900 0 ，正常运行，正常运行情况杆塔前
29、后导线张力为情况杆塔前后导线张力为T T1 12500N2500N，T T2 22000N,2000N,并且并且1 1=2 2 试试求作用在杆塔下横担上纵向水平荷载和横向水平荷载的荷载标准求作用在杆塔下横担上纵向水平荷载和横向水平荷载的荷载标准值，要求画出荷载示意图。值，要求画出荷载示意图。解：根据题意有解：根据题意有1 1=2 2,1 1、角度力（横向水平荷载标准值）为、角度力（横向水平荷载标准值）为:P PJ J（T T1 1T T2 2）sinsin（/2/2）（2500250020002000）sinsin（90900 0/2/2）3181.5N3181.5N 2 2、不平衡张力、不平
30、衡张力(纵向水平荷载标准值）为：纵向水平荷载标准值）为：TT（T T1 1T T2 2）coscos（90900 0/2/2）(2500-2000)cos(2500-2000)cos（90900 0/2/2）353.5N353.5N注：以上计算均为一相导线。注：以上计算均为一相导线。问题：如果求荷载设计值，荷载分项系数是多少？问题：如果求荷载设计值，荷载分项系数是多少？例例 2 23 3 已知某已知某220kV220kV线路耐张自立铁塔，地线采用：线路耐张自立铁塔，地线采用：17 176.66.613701370A AYB/T5004-2001YB/T5004-2001型，试求该地线型，试求该
31、地线 断线张力。断线张力。解：查地线规格表得破坏拉断力解：查地线规格表得破坏拉断力T TP P 33.50kN33.50kN，安全系数，安全系数取取2.72.7，查表查表2 27 7得得X%X%100%100%地线最大使用张力：地线最大使用张力：地线断线张力：地线断线张力：T TB BT TDmaxDmaxX%X%12.41100%12.41100%12.41kN12.41kN 问题：该张力是标准值还是设计值？如果要求求设计值，问题：该张力是标准值还是设计值？如果要求求设计值，其分项系数是多少？其分项系数是多少？各类杆塔、导线及地线的风荷载的计算按架空各类杆塔、导线及地线的风荷载的计算按架空送
32、电线路杆塔结构设计技术规定送电线路杆塔结构设计技术规定(DL/T 5154-(DL/T 5154-2002)2002)规定有下列三种情况的风向：规定有下列三种情况的风向：1 1、直线型杆塔应计算与线路方向成、直线型杆塔应计算与线路方向成0 0、4545(或或6060)及及9090的三种最大风速的风向；的三种最大风速的风向；2 2、一般耐张型杆塔可只计算、一般耐张型杆塔可只计算9090一个风向；一个风向；3 3、终端杆塔，除计算、终端杆塔，除计算9090风向外，还需计算风向外，还需计算0 0风向；风向；风压纵向横向分配表见表风压纵向横向分配表见表2 21111（一）基本风压（一）基本风压W W0
33、 0计算式为计算式为W W0 0V V2 2/1600/1600，k k/m/m2 2 1 1、条件：、条件：地形：空旷平坦地面地形：空旷平坦地面 10min10min平均的风速平均的风速 在在10m10m高度高度风向垂直平面物面风向垂直平面物面 2 2、实际风荷载计算、实际风荷载计算实际风荷载计算是采用在实际风荷载计算是采用在基本风压基础上加以基本风压基础上加以各种修正。各种修正。（二）导、地线风压比载的计算（二）导、地线风压比载的计算风压比载的计算风压比载的计算(将基本风压乘以相应修正系数将基本风压乘以相应修正系数)110kV110kV以上电压等级以上电压等级 c c Z ZSC SC B
34、 d B d W W0 0/A/A式中式中 风压不均匀系数（风压不均匀系数（见表见表2-32-3）；）；c c导、地线风荷载调整系数（导、地线风荷载调整系数（见表见表2-32-3）；）；Z Z风压高度变化系数（风压高度变化系数（见表见表2-52-5）；）；SCSC导、地线的体型系数：线径小于导、地线的体型系数：线径小于17mm17mm或或 覆冰时覆冰时(不论线径大小不论线径大小)应取应取SCSC=1.2=1.2；线径大于或等于线径大于或等于17mm17mm，SCSC取取1.11.1；B B覆冰时风荷载增大系数，覆冰时风荷载增大系数，5mm5mm冰区取冰区取1.11.1，10mm 10mm冰区取
35、冰区取1.21.2；d d导线直径导线直径(覆冰时为覆冰时为d d加加2 2倍的冰厚倍的冰厚)mm)mmA A导线截面积导线截面积mmmm2 266kV66kV及以下及以下 SC SC d d W W0 0/A/A式中式中 风荷载档风系数（风荷载档风系数（见表见表2 26 6）；）；SCSC导、地线的体型系数：线径小于导、地线的体型系数：线径小于17mm17mm或覆冰时或覆冰时(不论线径大小不论线径大小)应取应取S SSCSC=1.2=1.2；线径大于或等于线径大于或等于17mm17mm，SCSC取取1.11.1；d-d-导线或地线覆冰后的计算外径之和导线或地线覆冰后的计算外径之和,mm,mm
36、 A A导线截面积导线截面积mmmm2 2（三）风荷载计算（三）风荷载计算1、导线、地线风荷载的计算、导线、地线风荷载的计算（1）风向垂直于导线的风荷载计算）风向垂直于导线的风荷载计算无冰时无冰时 P=4ALPcos/2 N覆冰时覆冰时 P=5ALPcos/2 N式中式中4、5分别为导、地线无冰分别为导、地线无冰 覆冰风压比覆冰风压比N/m.mm2A导、地线截面面积导、地线截面面积mm2 LP水平档距，水平档距，m；线路转角。线路转角。风荷载产生的横向水平荷载风荷载产生的横向水平荷载(如图如图)：当当0 0，无转角，无转角，无冰时无冰时 P=4ALP N覆冰时覆冰时 P=5ALP N（2）风向
37、不垂直于导线的风荷载计算风向不垂直于导线的风荷载计算:风荷载产生的横向水平荷载风荷载产生的横向水平荷载(如图如图)：Px=Psin2 N 式中式中 Px垂直导、地线方向风荷载垂直导、地线方向风荷载分量分量 N；P垂直导、地线方向风荷载垂直导、地线方向风荷载按按风向垂直于导线的风荷风向垂直于导线的风荷载计算载计算:实际风荷载的风向与导、地线的夹角。实际风荷载的风向与导、地线的夹角。注意：注意：顺线路方向分量见表顺线路方向分量见表2 211112 2绝缘子串风荷载的计算绝缘子串风荷载的计算P Pj j=n=n1 1(n(n2 2+1)+1)Z Z A AJ JBWBW0 0 kN kN风荷载产生的
38、横向水平荷载：风荷载产生的横向水平荷载：式中式中 n n1 1一相导线所用的绝缘子一相导线所用的绝缘子串数串数；n n2 2每串绝缘子的每串绝缘子的片数片数,加加“”表示金具表示金具受受 风面相当于片绝缘子；风面相当于片绝缘子；Z Z风压随高度变化系数风压随高度变化系数（见表见表2-52-5）；）；A A每片的受风面积，单裙取每片的受风面积，单裙取0.03m0.03m2 2，双，双裙取裙取0.04m0.04m2 2；W W0 0 其本风压，其本风压，kN/m kN/m2 2BB覆冰时风荷载增大系数，覆冰时风荷载增大系数，5mm5mm冰区取冰区取1.11.1，10mm 10mm冰区取冰区取1.2
39、1.2。例例 2-6 2-6绝缘子串采用绝缘子串采用7 7片片x x4.54.5，串数，串数n n1 1=1,=1,每串每串的片数的片数n n2 2=7,=7,单裙一片绝缘子挡风面积单裙一片绝缘子挡风面积A AJ J=0.03m=0.03m2 2，绝缘串高度约绝缘串高度约10m10m，正常情况，正常情况的风速为的风速为10m/s,10m/s,覆覆冰厚度冰厚度5mm,5mm,地面粗糙度为地面粗糙度为B B类，计算作用在绝缘子类，计算作用在绝缘子串上的风压。串上的风压。解：绝缘串高度约解：绝缘串高度约10m10m，查表查表2 25 5得风压高度变化得风压高度变化系数系数Z Z=1.0,=1.0,覆
40、冰厚度覆冰厚度5mm,B=1.1.5mm,B=1.1.P PJDJD=n=n1 1(n(n2 2+1)+1)Z Z BA BAJ JW W0 0 =1(7+1)1.01.10.0310=1(7+1)1.01.10.03102 2/1.6=16.5N/1.6=16.5N问题：该风压是标准值还是设计值？问题：该风压是标准值还是设计值？如果要求如果要求求设计值，其分项系数是多少？求设计值，其分项系数是多少？例例2-42-4已知某线路采用已知某线路采用LGJLGJ150/35150/35单导线，正单导线，正常运行情况常运行情况(大风工况大风工况)，基本风速，基本风速V V25m/s25m/s，无冰，线
41、路水平档距为无冰，线路水平档距为350m350m，垂直档距为，垂直档距为368m368m，导线的垂直比载导线的垂直比载1D1D=35.8010=35.8010-3-3 ，绝缘子串风绝缘子串风载载P PJDJD=94N=94N，导线截面积，导线截面积A AD D=181.62mm=181.62mm2 2，导线风比，导线风比载载4D(254D(25，0)0)35.191035.1910-3-3，试求作用在导线上的，试求作用在导线上的风荷载标准值。风荷载标准值。解：解：P=P=4D(254D(25，0)0)A AD DL Lp p+P+PJDJD 35.191035.1910-3-3 181.623
42、50+94 181.62350+94 2330.9(N)2330.9(N)问题：荷载设计值是多少？问题：荷载设计值是多少？A Af f杆塔塔身构件承受风压的投影面积计算值；杆塔塔身构件承受风压的投影面积计算值；BB覆冰时风荷载增大系数，覆冰时风荷载增大系数，5mm5mm冰区取冰区取1.11.1，10mm10mm冰区取冰区取1.21.2；W W0 0基本风压基本风压 P Pg g=Z ZS SZ ZA Af fBWBW0 0 式中式中 Z Z风压高度变化系数；风压高度变化系数；S S构件体形系数；构件体形系数；Z Z杆塔风荷载调整系数；杆塔风荷载调整系数；3.3.杆塔塔身风荷载的计算杆塔塔身风荷
43、载的计算（1 1）风压高度变化系数）风压高度变化系数Z Z 物理意义：物理意义：修正地表面粗糙不平对风产生摩修正地表面粗糙不平对风产生摩擦阻力而引起风速沿高度的变化。距地面越近，地擦阻力而引起风速沿高度的变化。距地面越近，地面越粗糙，影响就越大（面越粗糙，影响就越大（见表见表2 25 5）。）。（2 2）构件体形系数）构件体形系数S S物理意义：物理意义：修正在相同风力作用下，结构曝露修正在相同风力作用下，结构曝露在风中的形状不同（物面不标准）而引起的风压值在风中的形状不同（物面不标准）而引起的风压值及其分布的改变。及其分布的改变。构件体形系数构件体形系数S S的确定：的确定：环形截面钢筋混凝
44、土杆：环形截面钢筋混凝土杆：取取0.7 圆断面杆件：当圆断面杆件：当W W0 0d d2 20.0020.002时时：取取1.21.2 W W0 0d d2 20.0150.015时：时：取取0.70.7 (上述中间值按插入法计算上述中间值按插入法计算)型钢构件型钢构件(角钢、槽钢、工字型和方钢角钢、槽钢、工字型和方钢):):取取1.31.3 由圆断面杆件组成的塔架由圆断面杆件组成的塔架:取取(0.7(0.71.2)(1+)1.2)(1+)由型钢杆件组成的塔架由型钢杆件组成的塔架:取取 1.3(1+)塔架背风面荷载降低系数，塔架背风面荷载降低系数，物理意义：修正背风面产生的负压。物理意义：修正
45、背风面产生的负压。根据填充系数，迎风面高度根据填充系数，迎风面高度h h与迎风面与迎风面至背风面间的距离至背风面间的距离b b之比（之比（b/hb/h）查表查表2-122-12得。得。d d圆断面杆件直径，圆断面杆件直径，m m；物理意义：修正风速、风向的紊乱引起风压物理意义：修正风速、风向的紊乱引起风压波动，使结构在平均侧移附近产生振动效应，致波动，使结构在平均侧移附近产生振动效应，致使结构受力增大使结构受力增大(由表由表2-14查取查取)。（3 3）杆塔风荷载调整系数）杆塔风荷载调整系数Z Z对电杆杆身：对电杆杆身：A Af f=h(D=h(D1 1D D2 2)/2)/2对铁塔铁身：对铁
46、塔铁身：A Af f=h(bh(b1 1+b+b2 2)/2)/2（4 4）杆塔塔身构件承受风压的投影面积）杆塔塔身构件承受风压的投影面积A Af f式中式中 h h计算段的高度计算段的高度 m m D D1 1、D D2 2电杆计算风压段的顶径和根径电杆计算风压段的顶径和根径 m m，锥，锥 度为度为1/751/75的锥形电杆的锥形电杆D D2 2=D=D1 1+h/75+h/75；b1、b2铁塔塔身计算段内侧面桁架（或正面桁铁塔塔身计算段内侧面桁架（或正面桁 架）的上宽和下宽；架）的上宽和下宽；铁塔构架的填充系数铁塔构架的填充系数窄基塔身和塔头：取窄基塔身和塔头：取0.20.3，宽基塔塔身
47、可：取宽基塔塔身可：取0.150.2,考虑节点板挡风面积的影响应再乘以风压考虑节点板挡风面积的影响应再乘以风压增大系数：增大系数：窄基塔：取窄基塔：取1.2,宽基塔：取宽基塔：取1.1。（5 5）基本风压）基本风压W W0 0 W W0 0V V2 2/1600/1600，k k/m/m2 2例例 2-5 2-5已知某线路通过一乡村、采用拉线等径已知某线路通过一乡村、采用拉线等径电杆高度电杆高度21m21m，埋深，埋深2m 2m，电杆外径，电杆外径D=500mm,D=500mm,内径内径d=400mm,d=400mm,电压等级电压等级110kV110kV，级气象区，最大风为级气象区，最大风为2
48、5m/s25m/s，试计算作用在杆身上的风荷载标准值。，试计算作用在杆身上的风荷载标准值。解：电杆重心高度解：电杆重心高度9.5m9.5m，(理论上高度应取重理论上高度应取重心高度心高度)，地面粗糙度地面粗糙度B B类类 查表查表表表2 25 5 风压高度变化系数取风压高度变化系数取Z Z=1.0=1.0 查表查表表表2-142-14杆塔风荷载调整系数杆塔风荷载调整系数Z Z=1.0=1.0 环形截面钢筋混凝土电杆环形截面钢筋混凝土电杆电杆的构电杆的构件体形系数取件体形系数取S S=0.7=0.7 P=P=Z ZS SZ ZA Af fW W0 0=1.00.71.00.525=1.00.71
49、.00.5252 2/1.6/1.6 =136.7N/m =136.7N/m 答：作用在杆身上的风荷载标准值为答：作用在杆身上的风荷载标准值为136.7N/m136.7N/m 例例2-72-7 安装荷载组合：无冰有相应的风安装荷载组合：无冰有相应的风 1直线型杆塔安装荷载计算直线型杆塔安装荷载计算 在直线型杆塔上，有时进行在直线型杆塔上，有时进行吊线作业吊线作业和和锚线作业锚线作业 (1)吊线荷载吊线荷载 安装和检修时将导线从地面提升到杆塔上或从安装和检修时将导线从地面提升到杆塔上或从杆塔上将导线放下来所引起的荷载杆塔上将导线放下来所引起的荷载叫吊线荷载叫吊线荷载。（吊线增加了垂直荷载）吊线增
50、加了垂直荷载）作业有两种方式：作业有两种方式：a.双倍吊线双倍吊线 b.b.转向滑车吊线如图转向滑车吊线如图2-52-5所示。所示。图图2-5双倍吊线双倍吊线转向滑车吊线转向滑车吊线图图2-5双倍吊线双倍吊线转向滑车吊线转向滑车吊线 采用双倍吊线（如图采用双倍吊线（如图2-5a）作用在滑轮上的力：）作用在滑轮上的力：垂垂 直直 荷荷 载：载：G2KGGF N 横向水平荷载横向水平荷载:N式中式中 K动力系数，考虑滑动阻力和牵引倾斜等动力系数，考虑滑动阻力和牵引倾斜等 因素，取因素，取K1.1；G被吊导线、绝缘子串及金具的重力，被吊导线、绝缘子串及金具的重力，N；考虑相应部位横担上施工人员和工具