钢管杆设计技术规定

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1、 范围本规定规定了钢管杆设计的准则，及提出了制造安装的主要要求。适用于新建 220kV 及以下电压等级交直流架空送电线路无拉线钢管杆结构设计。引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB130077 焊接用钢丝GB26941981 输电线路铁塔制造技术条件GB500611997 66kV 及以下架空电力线路设计规范GB7001988 碳素结构钢GB9851988 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB9861988 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸

2、GB3098.11982 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T15911994 低合金高强度结构钢GB/T3098.21982 紧固件机械性能螺母GB/T51171995 碳钢焊条GB/T51181995 低合金钢焊条GB/T97931997 金属和其他无机覆盖层热喷涂锌、铝及其合金GBJ171988 钢结构设计规范DL/T50921999 110550kV 架空送电线路设计技术规程DL/T6461998 输电线路钢管杆制造技术条件总则 本规定遵照 GB50061、DL/T5092 中有关杆塔结构设计的主要原则编制。 钢管杆设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠度指标度量钢管杆的

3、可靠度。在规定的各种荷载组合作用下或变形的限值条件下，满足线路安全运行的要求。 钢管杆的设计应考虑制造工艺、施工方法（包括运输安装）以及运行维护和环境等因素。 钢管杆的设计应满足强度、稳定、刚度等方面的要求。设计采用新理论或新结构型式，当缺乏运行经验时，应经过试验验证。 在进行钢管杆设计时，除应按本规定执行外，应符合现行国家标准和电力行业标准有关规定的要求 术语和符号 术语 重冰区(Heavy ice area)设计冰厚为 20mm 及以上地区。 荷载标准值 (Standard value of load)通常是指钢管杆在使用期间可能出现的最大荷载平均值。 荷载设计值 Design value

4、 of load荷载标准值乘以相应的荷载分项系数。 符号A1绝缘子串承受风压面积计算值；Ag毛截面面积；An净截面面积；BR有效弯曲半径；C从中和轴至计算点的距离；CX、C Y计算点在 X 轴和 Y 轴的投影长度CG永久荷载荷载效应系数；CQi可变荷载荷载效应系数；确定最大弯曲剪应力参数；确定最大扭转剪应力参数；D0圆的外直径或多边形两对应边、外边至外边的距离；D平均直径；GK永久荷载标准值I惯性矩；IX、I Y绕 X 轴和 Y 轴惯性矩；J极惯性矩；Lw焊缝计算长度；Lp水平档距；M弯矩；MX、 MY绕 X 轴和 Y 轴截面弯矩；N轴心拉力或压力；N1、N 2轴心拉力和轴心压力；NV、N t

5、每个螺栓所承受的剪力和拉力；N 、 、N 每个螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值；Qik第 i 项可变荷载标准值；R钢管杆的抗力设计值或钢管外壁半径；T拉力或扭矩；V基准高度的风速；W多边形一条边的平直宽度；W0基准风压标准值；W1绝缘子串风荷载标准值；WS作用在杆身单位长度上的风荷载标准值；WX垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值；d导线或地线外径或覆冰时的计算外径或螺栓杆直径；de螺栓或锚栓在螺纹处有效直径；f钢材的强度设计值或螺栓、锚栓抗拉强度设计值；fa多边形构件压弯局部稳定强度设计值；fb环形构件受弯局部稳定强度设计值；fc环形构件受压局部稳定强度设计值；、 对接焊缝的抗压、抗拉强

6、度设计值；、 螺栓受压、抗剪强度设计值；角焊缝的强度设计值；he角焊缝的有效厚度；hf角焊缝的焊脚尺寸；n螺栓数目；nv受剪面数目；q均布荷载；r回转半径；rO重要性系数；rG永久荷载分项系数；rQi第 i 项可变荷载分项系数；t厚度；yi螺栓中心到旋转轴的距离；y1受力最大螺栓中心到旋转轴的距离；a风压不均匀系数，或 X 轴和多边形顶角点之间的夹角；杆身风荷载调整系数；正面角焊缝的强度设计值增大系数；风向与导线或地线方向之间的夹角；sc导线或地线的体型系数；z风压高度变化系数；s风荷载体型系数；垂直于焊缝长度方向的应力；沿焊缝长度方向的剪应力；可变荷载组合系数；法兰板厚度或变形的规定限值。一

7、般规定 钢管杆承受的荷载一般分解为：横向荷载、纵向荷载和垂直荷载三种。横向荷载是沿横担方向的荷载，如直线杆上导线、地线水平风力，转角杆导线、地线张力产生的水平横向分力等。纵向荷载是垂直于横担方向的荷载，如导线、地线张力在垂直横担或地线支架方向的分量等。垂直荷载是垂直于地面方向的荷载，如导线、地线的重力等。 钢管杆应计算线路正常运行情况、断线（含分裂导线时纵向不平衡张力）情况和安装情况下的荷栽组合，必要时尚应验算重冰区不均匀覆冰等稀有情况。正常运行情况各类杆的正常运行情况，应计算下列荷载组合； 最大风速、无冰、未断线； 最大覆冰、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

8、杆和转角杆）。 断线情况1. 直线杆（含悬垂转角杆）的断线（含分裂导线时纵向不平衡张力）情况，应计算下列荷载组合： 断导线（含分裂导线时纵向不平衡张力）情况 单回路和双回路杆： 单导线时，断任意一根导线，分裂导线时，任意一相有不平衡张力、地线未断、无风、无冰。 单导线的断线张力，应按下表选用。表： 单导线断线张力与最大使用张力的百分比值两分裂导线的纵向 不平衡张力，应取 一相导线最大使用张力的 20%。两分裂以上导线的纵向不平衡张力，应取不小于一相导线最大使用张力的 15%，且不小于 20kN。针式绝缘子杆的导线断线张力不应小于 3kN。 多回路杆：单导线时，断任意二根导线；分裂导线时，任意二

9、相有纵向不平衡张力。断线张力或纵向不平衡张力仍按 单回路和双回路杆的规定选用。地线未断、无风、无冰。断地线不论带有多少回路的钢管杆，任意一根地线有不平衡张力，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%。2、 耐张、转角型杆的断线情况 66kV 及以下钢管杆1）单回路杆，同档内断任意两相导线（终端杆应考虑断剩两相的情况） ；双回路及多回路杆，同档断导线的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。标称导线截面（mm 2）单导线断线张力与最大使用张力的百分比值（% ）95 及以下 30120185 35240 及以上 402） 断任意一根地线

10、、导线未断、无风、无冰。 110220kV 钢管杆1）无论单、多回路，均同一档内断任意两相导线（单回路终端杆应考虑断剩两相的情况）地线未断、无风、无冰。2）断任意一根地线、导线未断、无风、无冰。 断线情况时，所有的导线和地线的张力，均应分别取最大使用张力的 70%及 80%。3、 重冰区线路各类杆的断线（或纵向不平衡张力）情况时的导线及地线张力，应按覆冰不小于正常覆冰荷载的 50%，无风和气温为-5 的条件，由计算确定。各类杆的断线数目应与非重冰区的规定相同。同时，尚应验算导线及地线存在不均匀脱冰情况的各种荷载组合：66kV 及以下直线杆应验算导线和地线不同时发生不均匀脱冰各种荷载组合；66k

11、V 及以下耐张杆以及 110220kV 各类杆应验算导线及地线同时存在有不均匀脱冰情况的各种荷载组合。4 、断线情况下的断线张力或纵向不平衡张力均按静态荷载计算。安装情况各类杆的安装情况，应按 10m/s 风速、无冰、相应气温的气象条件下考虑下列荷载组合： 直线杆（包括悬垂转角杆）的安装荷载确定原则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） 、安装工人及工具的附加荷载，提升时应考虑动力系数 1.1，附加荷载可按表 5.4.1 取用： 表 5.4.1 附 加 荷 载 （kN ） 耐张杆的安 装荷载确定 原则1）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

12、线已架设。导 线 地 线 类别电压（KV） 直线杆 耐张杆 直线杆 耐张杆110 及以下 1.5 2.0 1.0 1.5220 3.5 4.5 2.0 2.0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 档内的导线已架设或未架设。2）挂线或紧线时均允许计及临时拉线的作用，临时拉线对地夹角不大于 45，其方向与导线、地线方向一致。3）紧线牵引绳对地夹角一般按不大于 20考虑，计算紧线张力时应计及导线及地线的初伸长，施工误差和过牵引的影响。4）挂线或紧线时应考虑 1.1 的动力系数。附加荷载按表 5.4.1 取用。 导线、地线的架设次序，一般考虑

13、自上而下逐相架设，对双回路或多回路钢管杆，应按实际需要，考虑分期架设的情况。导线及地线风荷载的标准值导线及地线风荷载的标准值按下式计算：(5.5.1-1)(5.5.1-2)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，根据设计基准风速，应按照表 5.5.1-1 取用；风压高度变化系数，按表 5.5.1-2 取用；导线或地线的体型系数：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 =1.1；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；L P杆的水平档距，m；风向与导线或地线方向之间的夹角

14、，；W 0基准风压标准值，kN/m 2V基准高度的风速，m/s。表 5.5.1-1 风压不均匀系数 a风速(m/s) 15 20V30 30V35 351.00 0.85 0.75 0.70表 5.5.1-2 风压高度变化系数 z离地面高 (m) 10 15 20 30 40 50 60 z 0.88 1.00 1.10 1.25 1.37 1.47 1.56注：中间值按插入法计算杆身风荷载的标准值 杆身风荷载的标准值按下式计算：（5.6.1）式中：W S作用在杆身单位长度上的风荷载标准值，kN/m；s风载体型系数，按表 5.6.1-1 取用；z杆塔风荷载调整系数。按表 5.6.1-2 取用；

15、D杆身直径的平均值， m。表 5.6.1-1 风载体型系数断面形状 风载体型系数 s环形及十六边形以上 0.9十二边形 1.1八边形及六边形 1.2四边形 1.6注：已包括杆身附件的影响表 5.6.1-2 杆身风荷载调整系数 z杆全高(m) 20 30 40 50 6066kv 及以下 1.0 1.2 1.2 1.2 1.5110220kV 1.0 1.25 1.35 1.5 1.6注：中间值按插入法计算绝缘子串风荷载的标准值绝缘子串风荷载的标准值按下式计算： * z*A1 (5.7.1)式中：W 1绝缘子串风荷载标准值，kN；A1绝缘子串承受风压面积计算值，m 2。 计算的基本规定 钢管杆的极限状态是指在规定的各种荷载组合作用下或变形限制条件下，满足线路安全运行的临界状态。极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。 承载能力极限状态：钢管杆达到最大承载力或不适合继续承载的变形。其表达式为：R （6.1.1-1）式中： 钢管杆重要性系数，按安全等级选定。一级：特别重要的钢管杆取=1.1；二级：各级电压线路的钢管杆，应取 =1.0；三级：