第三讲 钢筋混凝土电杆 第一节 电杆杆型 环型截面钢筋混凝土电杆 因具有耐久性好 运行维护方便 节约钢材等优点 在220kV及以 下 的输电线路中应用极为广泛 部分在500kV的线 路 中也得到使用 一 电杆的分类 1 按截面不同分 等径电杆 锥型 矩型电杆 2 按受力不同可分 直线型电杆和耐张型电杆 3 按主杆的布置型式分 分为单杆电杆 A字型 及门型电杆 带叉梁门型电杆 撇腿门型电杆 等 4 按组立方式可为分 自立电杆和拉线电杆 二 常用电杆杆型 1 直线型电杆 1 35 110kV直线电杆 特点 a 一般采用单杆直线电杆 主杆顶径为 150 190 杆高15 18m 埋深2 5 3 0m b 杆头型式为鸟骨型 斜三角型和上字型三 种 型式 三种型式的导线布置均为三角形布置 C 横担型式多为转动横担或压屈横担 优点 结构简单 耗钢量少 比门型电杆少20 并且占地面积很少 便于施工 导线可采 用三角型布置 电气性能较好 缺点 是主杆埋深较大 3m左右 如果导线截 面和档距较大时 也常采用带拉线单杆直线电 杆和双杆直线电杆 但拉线电杆占地面积大 影 响耕作 2 220 330kV直线电线电 杆 特点 a 大多采用双杆带叉梁门型电杆 带叉梁V型 拉线门型电杆和V型拉线撇腿门型电杆也有荷 载较小时采用拉线单杆电杆 b 杆柱型式采用有锥型和等径两种型式 C 带叉梁可调整杆柱上下段弯矩 从而使其 配筋合理 同时增强了横向稳定性和整体刚度 V型拉线撇腿门型电杆 杆柱撇腿的作用是 提高横向稳定性 而V型拉线的作用是抵抗顺线 路方向 张力和提高纵向刚度和稳定性 优优点 横向稳稳定性好 承载载能力大 防雷性 能较较好 适用于大档距 粗导线导线 重冰区 及多雷区 缺点 路径走廊较宽 不省材 2 耐张型电杆 加拉线 V型拉线线 见见P83面图图4 25 八字型拉线线 见见P85面 图图4 27 拉线主要承受纵纵向荷载载 同时时兼承受较较小的横向荷 载载 增加横向稳稳定性 常和带带叉梁或撇腿杆柱配合使用 八字型拉线线 承受断避雷线线的断线张线张 力 X型 见P85面图4 27 拉线 既能承受纵向荷载载 又能承受部分横向荷载载 3 转角电杆 转角电杆通常分为小转角电杆 30 以下 中转角电杆 30 60 和大转角电杆 60 90 转角拉线 角度荷载的反方向加拉线 平衡角 度荷载 反向内拉线 30 以内的小转角电杆常装有反 向内拉线 防止反向风荷载过大时 电杆向拉 线方向倾斜 分角拉线 大转角电杆在内角反方向加装一根 分角拉线 防止转角杆在长期角度荷载作用下 向内角方向倾斜 第二节 电杆应用 对于运输和施工条件较好的平地 丘陵地区 应优先采用钢筋混凝土电杆或预应力混凝土电杆 并且要大力推广使用预应力混凝土电杆 逐步用 预 应力混凝土电杆代替普通钢筋混凝土电杆 1 直线电杆 1 110KV以下 a 一般采用单杆直线电杆 主杆顶径为 150 190 杆高15 18m 埋深2 5 3 0m b 杆头型式为鸟骨型 斜三角型和上字型三 种 型式 三种型式的导线布置均为三角形布置 C 横担型式多为转动横担或压屈横担 2 220 330kV直线电线电 杆 a 大多采用双杆带叉梁门型电杆 带叉梁V型 拉线门型电杆和V型拉线撇腿门型电杆也有荷 载较小时采用拉线单杆电杆 b 杆柱型式采用有锥型和等径两种型式 2 耐张型电杆 加拉线 采用加V型拉线线 八字型拉线线 X型拉线的 门 型电杆 3 转角电杆 采用加转角拉线 平衡角度荷载 反向内拉 线 分角拉线的门型电杆 第三节 电杆电杆内力计算 一 单杆直线电杆的内力计算 如图 单杆直线电杆因埋入土中较深 所以计算时 可视 为一端嵌固的悬臂梁 其嵌固点一般假定在地面 以 下三分之一埋深处 一 正常运行情况下杆柱的内力计算 计算公式 式中 Ga 垂直荷载引起的弯矩 Ph 横向集中荷载引起的弯矩 PxhxZ 杆塔风载引起的弯矩 Z为力作用 点 高度 1 15 考虑垂直荷载产生的附加弯短矩 例3 1 如图 PB 1100N GB 1500N PD 2400N GD 3560N 杆身风载 p 94N m 正常运行情况 下的最大弯矩发生在何处 并求之 解 最大弯矩发生嵌固点 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 断线情况下杆柱的内力计算 单杆直线电杆事故断线断上导线起控制作用 故只计算断上导线时引起的内力 对于有地线单杆直线电杆在断导线情况下必须 考 虑地线支持力的作用 但不考虑未断线的支持作 用 设最大和最小地线支持力为 Tmax Tmin 内力计算如下 1 电杆上横担处的弯矩 2 电杆嵌固点处的弯矩 若为固定横担 若为转动横担 a 横担转动前 b 横担转动后 若不考虑GD引起的弯矩 式中 KC 断导线时的冲击系数 荷载组合系数 GF 荷载组合系数 例3 2已知某110kV线路断线情况GB 1260N GD 2913N 断线张力TD 9300N 地 线最小支持力 Tmin 4658N 最大支持力 Tmax 4710N 地线支架宽度aB 250mm 地线支架高 度 hB 2500mm 计算断线情况上横担处的弯矩 解 断线情况荷载组合系数 0 75 MA 8 84kN m 二 拉线直线电杆的内力计算 一 拉线的计算 如图 1 正常情况下拉线的受力 式中 R 拉线点反力 按简支梁计算 并 b1 电杆正视图 拉线在地面上的投影 拉线的长度 1 05 考虑拉线自重 风荷载及温度等因素引起 拉线受力增大的系数 2 断上导线时拉线的受力 式中 Ry 拉线点的纵向 顺电路方向 反力 对转动横担 Rx 拉线点的横向 垂直线路方向 反力 3 选择拉线截面 式中 Tmax 正常情况和断线情况下计算拉线所 受最大的力 KL 拉线强度设计安全系数 一般不应小 于 2 0 p 钢铰线的瞬时破坏强度N mm2 二 正常情况下杆柱的弯矩计算 拉线点以上杆柱按受弯构件计算 计算方法与 锥形单杆相同 但因挠度较小 可不考虑附加弯 矩 拉线点以下的杆柱按压弯构件计算 由于拉线 电杆埋深一般较浅 h0 1 0 1 5m 电杆下端可 视 为铰接 沿杆柱任意截面x处的弯矩包括主弯矩 和 附加弯矩两部分 主弯矩主要是由杆头风荷载产 生 在主弯矩和拉线点以下的杆身风荷载等作用 下 杆柱产生挠曲变形 挠曲变形后 轴向力与 挠度的乘积又产生附加弯矩 其任意截面的总弯 矩为 式中 三 事故断线情况下杆柱弯矩计算 事故断线情况时在拉线点以上部分的杆柱弯矩 计算方法与锥形电杆相同 在拉线点以下部分 在 杆头弯矩和拉线的垂直分力的作用下 杆柱按压 弯 构件计算 但一般压弯弯矩对电杆配筋不起控制 作 用 例3 3 三 门型直线电杆计算 对于承受荷载较大的杆塔 为了满足强度和刚 度 的要求 输电线路中常采用双杆 即门型电杆 门 型电杆分为无叉梁门型电杆 图5 21 和带叉梁 门 型直线电杆两种 一 无叉梁门型直线电杆 无叉梁门型直线电杆的计算与单柱直线电杆基 本 相同 不同之处是两杆受力的分配问题 正常运 行 和断线情况时 两杆受力的分配见表5 3规定分配 系数 另外因门型电杆刚度较好 可不考虑垂直 荷 载所产生的附加弯矩 二 带叉梁的门型电杆 如图 1 正常运行 当电杆埋置较深时 式中 P 零力矩点以上所有水平荷载及杆身风 荷载之和 K0 零力矩点的位置偏离系数 可取K0 1 1 1 2 h4 零力矩的高度 对等径电杆 h4 h5 2 叉梁轴向力为 式中 M0 所有水平力对零力矩点的力矩和 N m 叉梁与地面夹角 当电杆埋置较浅时 2 断边导线情况下的计算 断边导线情况力的方向为纵向水平荷载 与叉梁无关 因此计算与无叉梁的门型杆相同 三 拉线门型直线电杆计算 由表5 3门型电杆杆柱受力分配看出 断边导线时杆柱 受力很大 为了避免断边导线情况 电杆嵌固处弯矩较 大 而引起电杆破坏 同时也增强对电杆在顺线路方向 的 稳定性 可将门型直线电杆增设拉线 以承受断导线张 力 拉线门型直线电杆有三种形式 1 有V型拉线带叉梁门型直线电杆 图5 5a 2 有V型拉线无叉梁门型直线电杆 图5 b 两种杆型采用深埋式基础 由于采用V型拉线 拉线 与 横担夹角角较大 一般大于70 所以拉线平衡横向水平 荷载的能力很低 故电杆正常情况下的计算一般不考虑 V 型拉线的受力 拉线受力 T 式中 Ry 拉线结点的纵向反力Ry TD TD取表5 3门型 电 杆杆柱受力分配系数大的A杆验算 3 有交叉拉线无叉梁门型直线电杆 图5 25c 有交叉拉线无叉梁门型直线电杆 角度可以小 于 70 基础一般采用浅埋式 正常运行情况的横 向 水平荷载由交叉拉线平衡 故在正常运行情况下 电杆及拉线的受力计算均与拉线单柱直线电杆同 四 耐张型电杆计算 耐张型电杆拉线的布置方式根据电杆受力情况和转角大小而定 小转角电杆 和 耐张电杆一般采用X型拉线 即交叉拉线 大转角电杆采用八字形拉线 耐张型电杆的杆柱埋入土中的深度一般为1 5 m左右 除特殊原因 例如 土壤冰冻 外 杆柱与地连接方式均可按铰接考虑 故水平力全部由拉线承受 对不带地线的耐张型电杆的杆柱 可近似地按中心受压或压弯构件计算 对带地线的耐张型电杆的杆柱 其拉线点以上 按受弯构件计算 拉线点以下 按压弯构件计算 其计算方法基本与直线电杆相同 兼 小转角的耐张型门型电杆如图 28所示 这种电杆布有两层拉线 在 导线横担处安装四根交叉布置的拉线 称导线拉线 也叫下层拉线 在 避雷横担处安装四根 八字型 布置的拉线 称地线拉线 也叫上层拉线 导 线 拉线与横担的水平投影角 约为65 在正常运行情况下 拉线承受导线 地线 的杆身风荷载的水平力及角度荷载或导线的不平衡张力 断线及安装情况时 承 受安装或断线时的水平荷载或顺路线方向的荷载 上层拉线与横担夹角较大 主 要用于承受纵向荷载 下层拉线与横担角度较小 可承受纵向和横向荷载 无 上 层拉线时 全部纵向和横向荷载均由下层拉线承受 上层拉线的强度不受正常 情 况控制 故正常情况只考虑下层拉线受力 而在断线情况下 上 下层拉线均 受 力 但主要仍由下层拉线受力 在断地线情况下 主要由上层拉线受力 耐张 型 电杆的拉线在计算事故断线情况下受力时 可不计增大系数1 05 五 转角电杆 三种拉线 1 转角拉线 平衡角度力和水平风载 反向拉力 防止反向风荷载大于导线的角度荷载 从而导致 拉线受到负的拉力而松弛 3 分角拉线 为了防止转角电杆在正常情况运行下一直受导线 地 线 张力合力的作用 致使电杆逐渐向线路内角方向倾斜 常 采用安装导线分角拉线 如图5 33所示 以达到实行 电 杆预偏和减小导线拉线水平角和垂直角 。