系列讲座——高压输电线路铁塔结构设计

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1、2021/8/151 杆塔型式及分类杆塔型式及分类 架空输电线路使用的铁塔，按使用功能可分为直线塔、转角塔、终架空输电线路使用的铁塔，按使用功能可分为直线塔、转角塔、终端塔及换位、分歧等特种塔。端塔及换位、分歧等特种塔。直线塔是将导线提离地面的塔，又可分为自立塔和拉线塔两种基本型式。直线塔是将导线提离地面的塔，又可分为自立塔和拉线塔两种基本型式。自立塔常用的有酒杯型、猫头型、鼓型、干字型等，拉线塔过去常用的自立塔常用的有酒杯型、猫头型、鼓型、干字型等，拉线塔过去常用的则有拉八、拉则有拉八、拉V、拉门、拉猫型塔。、拉门、拉猫型塔。转角塔是付与导线以张力的塔，大部是干字型、鼓型塔。转角塔是付与导线

2、以张力的塔，大部是干字型、鼓型塔。终端塔终端塔换位、分歧等特种塔。换位、分歧等特种塔。2021/8/152直线塔直线塔(酒杯型塔酒杯型塔)2021/8/153北京北京8回回500kV输电线路进顺义变输电线路进顺义变2021/8/154直线塔直线塔(猫头型塔猫头型塔)2021/8/155直线塔直线塔(鼓型塔鼓型塔)2021/8/156直线塔直线塔(干字型塔干字型塔)2021/8/157直线塔直线塔(门型塔门型塔)2021/8/158直线塔直线塔(门型塔门型塔)2021/8/159直线塔直线塔(拉拉V型塔型塔)2021/8/1510直线塔直线塔(紧凑型塔紧凑型塔)2021/8/1511转角塔转角塔

3、2021/8/1512终端塔终端塔2021/8/1513塔型设计的步骤：塔型设计的步骤：确认或选择气象条件，导、地线牌号；确认或选择气象条件，导、地线牌号；依据给出的塔型规划或根据电压等级及路径条件规划塔型；依据给出的塔型规划或根据电压等级及路径条件规划塔型；绝缘配合；绝缘配合；绘制电气间隙圆、提出负荷条件；绘制电气间隙圆、提出负荷条件；根据电气间隙圆规划设计塔头；根据电气间隙圆规划设计塔头；根据塔型规划完成整塔选型单线图（包含各种呼称高）；根据塔型规划完成整塔选型单线图（包含各种呼称高）；进行负荷组合；进行负荷组合；按铁塔计算软件要求输入计算塔型的所有参数；按铁塔计算软件要求输入计算塔型的所

4、有参数；依据塔型计算结果绘制司令图；依据塔型计算结果绘制司令图；依据司令图完成结构图。依据司令图完成结构图。2021/8/1514 输电线路铁塔结构内力输电线路铁塔结构内力计算分析完全基于经典力学，计算分析完全基于经典力学，即即理论力学理论力学、结构力结构力学学、材料力学材料力学三门力三门力学的基础上来进行的。学的基础上来进行的。 因此，输电线路铁塔结因此，输电线路铁塔结构，被看成由理想的铰接杆构，被看成由理想的铰接杆件组成的空间塔架结构。件组成的空间塔架结构。2021/8/1515 1 输电线路铁塔结构计算常用的力学概念知识输电线路铁塔结构计算常用的力学概念知识 1） 理论力学理论力学静力学

5、公理静力学公理 1、二力平衡公理：作用在刚体上的二力使刚体平衡的充要条件是：大小相等、方向相反、二力平衡公理：作用在刚体上的二力使刚体平衡的充要条件是：大小相等、方向相反、作用在一条直线上作用在一条直线上 2、加减平衡力系公理：在作用于刚体的已知力系中加上或减去任何平衡力系，并不改变、加减平衡力系公理：在作用于刚体的已知力系中加上或减去任何平衡力系，并不改变原力系对刚体的效应。原力系对刚体的效应。 3、力的平行四边形法则：作用于物体上某一点的两力，可以合成为一个合力，合力亦作、力的平行四边形法则：作用于物体上某一点的两力，可以合成为一个合力，合力亦作用于该点上，合力的大小和方向可由这两个力为邻

6、边所构成的平行四边形的对角线确定。用于该点上，合力的大小和方向可由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。 4、作用力与反作用力定律：两物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反，沿同一直、作用力与反作用力定律：两物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反，沿同一直线，分别作用在两个物体上。线，分别作用在两个物体上。 2021/8/1516 静力学是从公元前三世纪开始发展，到公元静力学是从公元前三世纪开始发展，到公元16世纪伽利略奠定动力学基础为止。人们在使用简单的工具和世纪伽利略奠定动力学基础为止。人们在使用简单的工具和机械的基础上，逐渐总结出力学的概念和公理。例如，从滑轮和杠杆得出力矩的

7、概念；从斜面得出力的平行机械的基础上，逐渐总结出力学的概念和公理。例如，从滑轮和杠杆得出力矩的概念；从斜面得出力的平行四边形法则等。四边形法则等。阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。在他的关于平面图形的平衡和重心的著作中，创立了阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。在他的关于平面图形的平衡和重心的著作中，创立了杠杆理论，并且奠定了静力学的主要原理。阿基米德得出的杠杆平衡条件是：若杠杆两臂的长度同其上的物杠杆理论，并且奠定了静力学的主要原理。阿基米德得出的杠杆平衡条件是：若杠杆两臂的长度同其上的物体的重量成反比，则此二物体必处于平衡状态。阿基米德是第一个使用严密推理来求出平行四边形

8、、三角形体的重量成反比，则此二物体必处于平衡状态。阿基米德是第一个使用严密推理来求出平行四边形、三角形和梯形物体的重心位置的人。和梯形物体的重心位置的人。著名的意大利艺术家、物理学家和工程师达著名的意大利艺术家、物理学家和工程师达芬奇是文艺复兴时期首先跳出中世纪烦琐科学的人，他认为芬奇是文艺复兴时期首先跳出中世纪烦琐科学的人，他认为实验和运用数学解决力学问题有巨大意义。他应用力矩法解释了滑轮的工作原理；应用虚位移原理的概念来实验和运用数学解决力学问题有巨大意义。他应用力矩法解释了滑轮的工作原理；应用虚位移原理的概念来分析起重机构中的滑轮和杠杆系统。分析起重机构中的滑轮和杠杆系统。对物体在斜面上

9、的力学问题的研究，最有功绩的是斯蒂文，他得出并论证了力的平行四边形法则。静力对物体在斜面上的力学问题的研究，最有功绩的是斯蒂文，他得出并论证了力的平行四边形法则。静力学一直到伐里农提出了著名的伐里农定理后才完备起来。他和潘索多边形原理是图解静力学的基础。学一直到伐里农提出了著名的伐里农定理后才完备起来。他和潘索多边形原理是图解静力学的基础。分析静力学是意大利数学家、力学家分析静力学是意大利数学家、力学家JL拉格朗日提出来的，他在大型著作拉格朗日提出来的，他在大型著作分析力学分析力学中，根据虚中，根据虚位移原理，用严格的分析方法叙述了整个力学理论。虚位移原理早在位移原理，用严格的分析方法叙述了整

10、个力学理论。虚位移原理早在1717年已由伯努利指出，而应用这个原年已由伯努利指出，而应用这个原理解决力学问题的方法的进一步发展和对它的数学研究却是拉格朗日的功绩。理解决力学问题的方法的进一步发展和对它的数学研究却是拉格朗日的功绩。我国古代科学家对静力学有着重大的贡献春秋战国时期伟大的哲学家墨子（墨翟）在他的代表作我国古代科学家对静力学有着重大的贡献春秋战国时期伟大的哲学家墨子（墨翟）在他的代表作墨墨经经中，对杠杆、轮轴和斜面作了分析，并明确指出中，对杠杆、轮轴和斜面作了分析，并明确指出“衡衡长重者下，短轻者上长重者下，短轻者上”，提出了杠杆的平衡原，提出了杠杆的平衡原理。理。静力学的基本物理量

11、有三个：力、力偶、力矩。静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。2021/8/1517 静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。力的概念是静力学的基本概念之一。经验证明，力对静力学的基本物理量有三个：力、力偶、力矩。力的概念是静力学的基本概念之一。经验证明，力对已知物体的作用效果决定于：力的大小已知物体的作用效果决定于：力的大小(即力的强度即力的强度)；力的方向；力的作用点。通常称它们为力的三要素。；力的方向；力的作用点。通常称它们为力的三要素。力的三要素可以用一个有向的线段即矢量表示。力的三要素可以用一个有向的线段即矢量表示。 凡大小相等方向相反且作用线不在一直线上的两个力称为力偶，它是

12、一个自由矢量，其大小为力乘以凡大小相等方向相反且作用线不在一直线上的两个力称为力偶，它是一个自由矢量，其大小为力乘以二力作用线间的距离，即力臂。二力作用线间的距离，即力臂。 静力学只研究最简单的运动状态静力学只研究最简单的运动状态平衡。平衡。 静力学的全部内容是以几条公理为基础推理出来的。这些公理是人类在长期的生产实践中积累起来的静力学的全部内容是以几条公理为基础推理出来的。这些公理是人类在长期的生产实践中积累起来的关于力的知识的总结，它反映了作用在刚体上的力的最简单最基本的属性，这些公理的正确性是可以通过关于力的知识的总结，它反映了作用在刚体上的力的最简单最基本的属性，这些公理的正确性是可以

13、通过实验来验证的。实验来验证的。 静力学的研究方法有两种：一种是几何的方法，称为几何静力学或称初等静力学；另一种是分析方法，静力学的研究方法有两种：一种是几何的方法，称为几何静力学或称初等静力学；另一种是分析方法，称为分析静力学。称为分析静力学。 几何静力学可以用解析法，即通过平衡条件式用代数的方法求解未知约束反作用力；也可以用图解法，几何静力学可以用解析法，即通过平衡条件式用代数的方法求解未知约束反作用力；也可以用图解法，即以力的多边形原理，用几何作图的方法来研究静力学问题。即以力的多边形原理，用几何作图的方法来研究静力学问题。2021/8/15182） 结构力学结构力学截面法截面法节点法节

14、点法 3） 材料力学材料力学轴心受力构件轴心受力构件 压杆压杆 轴向压力轴向压力 / (稳定系数稳定系数面积面积) 强度设计值强度设计值 拉杆拉杆 轴向拉力轴向拉力 / 净面积净面积 强度设计值强度设计值2021/8/1519塔架的计算塔架的计算塔架特点：由直杆用铰链联接而成，在结点荷载作用下，各杆只有轴力。塔架特点：由直杆用铰链联接而成，在结点荷载作用下，各杆只有轴力。 1） 结点法结点法 取结点为分离体取结点为分离体平面汇交力系平面汇交力系 求解方法：求解方法：（1）求解支座反力，零杆判断；）求解支座反力，零杆判断； 因几何组成的不同而不一定是必须的，零杆判定后，可以大大简化求解。因几何组

15、成的不同而不一定是必须的，零杆判定后，可以大大简化求解。（2）再选取只含二个未知力的结点。顺次取二个未知力的结点分离体可求解每个杆）再选取只含二个未知力的结点。顺次取二个未知力的结点分离体可求解每个杆的内力。的内力。（3）结点分离体中，未知轴力设为拉力（正），结果为负时表示与所设方向相反。）结点分离体中，未知轴力设为拉力（正），结果为负时表示与所设方向相反。已知力一般按实际方向画，标注其数值的绝对值，则平衡方程建立时看图确定其已知力一般按实际方向画，标注其数值的绝对值，则平衡方程建立时看图确定其正负。正负。零杆的判断：零杆的判断：三角构造内的辅助性杆件都是零杆。（如图所示）三角构造内的辅助性杆

16、件都是零杆。（如图所示）2021/8/15202 2） 截面法截面法 用截面切断拟求构件，取交叉斜材的交叉点为力矩中心，所有外力对这个中心取矩用截面切断拟求构件，取交叉斜材的交叉点为力矩中心，所有外力对这个中心取矩建立平衡方程中只有一对大小相同方向相反的未知力。建立平衡方程中只有一对大小相同方向相反的未知力。例：例： 试计算塔身如图所示主材内力。试计算塔身如图所示主材内力。 解：先计算支座反力。解：先计算支座反力。 求出反力后，从包含二杆的结点开始，逐次截取各结点求出各杆的内力。求出反力后，从包含二杆的结点开始，逐次截取各结点求出各杆的内力。 分离体为平面汇交力系。分离体为平面汇交力系。 一般

17、用投影二个方程可求解一般用投影二个方程可求解3 3） 灵活运用灵活运用（1 1）结点法、截面法可以联合使用；）结点法、截面法可以联合使用；（2 2）零杆判断应充分利用，可以简化计算。）零杆判断应充分利用，可以简化计算。（3 3）利用对称性；）利用对称性；2021/8/15212 2 杆塔荷载杆塔荷载按性质分按性质分 永久荷载：杆塔自重、导地线、金具、绝缘子自重及其它固定设备的重力。永久荷载：杆塔自重、导地线、金具、绝缘子自重及其它固定设备的重力。 可变荷载：风荷载、覆冰荷载、电线张力、施工及检修的临时荷载。可变荷载：风荷载、覆冰荷载、电线张力、施工及检修的临时荷载。 特殊荷载：断线所引起的荷载

18、、地震所引起的荷载。特殊荷载：断线所引起的荷载、地震所引起的荷载。按作用方向分可将它们分解成作用于杆塔上的按作用方向分可将它们分解成作用于杆塔上的 横向荷载：风荷载、角度荷载。横向荷载：风荷载、角度荷载。 纵向荷载：风荷载、张力荷载。纵向荷载：风荷载、张力荷载。 垂直荷载：重力荷载。垂直荷载：重力荷载。2021/8/1522结构或构件的承载力极限状态设计表达式：结构或构件的承载力极限状态设计表达式： 。(GCGGK +QiCQiQiK ) R式中：式中：。- 结构重要性系数结构重要性系数 G - 永久荷载分项系数永久荷载分项系数 （对结构受力有利取（对结构受力有利取 1.0 不利取不利取 1.

19、2 ) CG - 永久荷载的荷载效应系数永久荷载的荷载效应系数 GK - 永久荷载标准值永久荷载标准值 - 可变荷载组合系数可变荷载组合系数 (正常运行情况正常运行情况 取取 1.0 220断线及各级电压的安装断线及各级电压的安装 取取 0.9 各级电压的验算和各级电压的验算和110断线断线 取取 0.75 ） Qi - 可变荷载分项系数可变荷载分项系数 取取 1.4 CQi -可变荷载的荷载效应系数可变荷载的荷载效应系数 QiK - 可变荷载标准值可变荷载标准值 R - 结构构件的抗力设计值结构构件的抗力设计值2021/8/1523其中：其中：CG 、 CQi荷载效应系数，在荷载效应系数，在

20、GBJ 9-87建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范荷载效应组合的设计值荷载效应组合的设计值公式中注公式中注中的解释：荷载效应系数为结构或构件中的效应（如内力、应力等）与产生中的解释：荷载效应系数为结构或构件中的效应（如内力、应力等）与产生该效应荷载的比值。该效应荷载的比值。 内力 CGGK 即即 - 荷载 荷载 故：故：1992年全国钢结构标委会和钢规标准管理组主持编写的年全国钢结构标委会和钢规标准管理组主持编写的GBJ17-88 钢结构设计规范钢结构设计规范全国学习研讨班系统讲义全国学习研讨班系统讲义,将设计表达式表述为：将设计表达式表述为： n。(GSGk +Q1SQ1k +QiSQik)R

21、k/R i=2 永久荷载项中永久荷载项中 CGGk 即 效应系数标准值 用SGk永久荷载效应值（即内力 ）表示 可变荷载项中可变荷载项中 CQiQik 即 效应系数标准值 用SQik可变荷载效应值（即内力 ）表示 荷载效应值荷载效应值 即即 结构构件的内力结构构件的内力 即用即用SGk、SQik表示内力表示内力2021/8/1524另：设计表达式另：设计表达式 S 荷载效应(内力)设计值的总合 R 结构构件抗力设计值式中: 右侧项 Rk/R 表示为结构抗力标准值Rk除以除以抗力分项系数R即为抗力设计值 R GBJ17-88 钢结构设计规范讲义并指出： 从二阶矩设计法表达式，转化为实用设计表达式

22、的过程中，主要的是从二阶矩法等效地确定出各分项系数和组合值系数。这些系数起着相当于值的作用。 GBJ68-84建筑结构设计统一标准规定了各项系数的取值。 目前规定的全套分项系数是经过优化找出的最佳匹配取值，使按实用设计表达式设计的各种结构构件的实际与规定的在总体上误差最小。 在荷载分项系数统一规定条件下，对钢结构构件抗力分项系数进行分析，使所设计的钢结构构件的实际值与规定的值差值最小。经过调整，R 统一取：3号钢、16Mn、16Mnq 钢，R = 1.087 GB 500172003 在条文说明中改为在条文说明中改为Q235取R = 1.087 , Q345取R = 1.1112021/8/1

23、525 钢结构设计取钢材屈服强度作为强度极限。（钢结构设计取钢材屈服强度作为强度极限。（GBJ17-88）规范规定，抗拉、压、弯强度设计值分别为）规范规定，抗拉、压、弯强度设计值分别为（fk/R） 其中 fk：为强度设计标准值（GBJ17-88表示为fy） R：为抗力分项系数 如下所示 钢号钢号fk （即（即fy）标准值 f设计值 Q235 16 235 215 17-40 225 205 41-60 215 200 Q345 16 345 310 17-35 325 295 36-50 295 265 因而从因而从、以及架空送电线路杆塔结构设计技术规定（送审稿），无一例以及架空送电线路杆塔结

24、构设计技术规定（送审稿），无一例外地都直接列出钢材强度设计值，无须设计者再重复此项计算。外地都直接列出钢材强度设计值，无须设计者再重复此项计算。2021/8/1526传统上采用应力形式表达和计算，可将传统上采用应力形式表达和计算，可将 n 。(GSGk +Q1SQ1k +QiSQik)Rk/R 进行改写进行改写 i=2 式中右边的抗力标准值Rk = akfk 这里的 ak 为截面几何参数标准值 fk 为材料强度标准值则有：Rk/R = akfk/R 因为：抗拉、压、弯强度设计值为 fk/R = f则： Rk/R = akf GBJ17-88 钢结构设计规范讲义指出，这样就可用传统上的应力形式表

25、达和计算，故可写出： n =。(GSGk +Q1SQ1k +QiSQik)/ ak f i=2 因此因此 DL/T5092-1999 。(GCGGK +QiCQiQiK ) R 表达式写入架空送电线路杆塔结构设计技术规定时 由由 。(GSGk +QiSQik) R 。(GSGk +QiSQik) Rk/R可写成表达式： 。(GSGk +QiSQik) akf直观的表达为应力形式表达式：直观的表达为应力形式表达式：=。(GSGk +QiSQik)/ ak f2021/8/1527 今天今天GB 50504-2010110kV750kV架空输电线路设计规范架空输电线路设计规范11.2.就直接将结构

26、或构件的承载力极限状态写成就直接将结构或构件的承载力极限状态写成: 。(GSGk +QiSQik) R 不再重复传统的表达方式不再重复传统的表达方式. 故故 。(GSGk +QiSQik) Rk/R 写成表达式： 。(GSGk +QiSQik) akf我们常用的直观的表达：我们常用的直观的表达：=。(GSGk +QiSQik)/ ak f2021/8/1528 塔型选型的必要条件塔型选型的必要条件 : 1 电压等级电压等级2 回路数回路数3 导、地线牌号导、地线牌号4 导线排列方式导线排列方式5 基本呼称高及其规划使用的塔高基本呼称高及其规划使用的塔高6 电气间隙圆电气间隙圆7 地线保护角地线

27、保护角8 电气负荷电气负荷 其中电气间隙圆的确定在于以下条件：其中电气间隙圆的确定在于以下条件： 雷电过电压（风速雷电过电压（风速 10 m / s） 操作过电压（操作过电压（1/2最大设计风速最大设计风速 ） 工频电压工频电压 （最大设计风速（最大设计风速 ） 这里有一个绝缘配合设计的基本概念问题这里有一个绝缘配合设计的基本概念问题 2021/8/1529 1 杆塔上的绝缘配合设计：就是按正常运行电压（工频电压杆塔上的绝缘配合设计：就是按正常运行电压（工频电压 ）、内过电压（操作过电压）、）、内过电压（操作过电压）、及外过电压（雷电过电压）确定绝缘子型式及片数以及在相应的风速条件下导线对杆塔

28、的空及外过电压（雷电过电压）确定绝缘子型式及片数以及在相应的风速条件下导线对杆塔的空气间隙距离。气间隙距离。 2 档距中央导线及地线间的绝缘配合设计：就是按外过电压（雷电过电压）确定档距中央档距中央导线及地线间的绝缘配合设计：就是按外过电压（雷电过电压）确定档距中央导线及地线间的空气间隙距离。导线及地线间的空气间隙距离。 3 档距中央导线对地及对各被跨越物的绝缘配合设计：就是根据内过电压（操作过电压）档距中央导线对地及对各被跨越物的绝缘配合设计：就是根据内过电压（操作过电压）及外过电压（雷电过电压）的要求，确定导线对地及对各跨越物的最小允许间隙距离。及外过电压（雷电过电压）的要求，确定导线对地

29、及对各跨越物的最小允许间隙距离。 对超高压线路，除按此项要求考虑对地最小允许间隙距离外，尚应满足地面静电场强影对超高压线路，除按此项要求考虑对地最小允许间隙距离外，尚应满足地面静电场强影响所需对地最小允许间隙距离的要求。响所需对地最小允许间隙距离的要求。 4 档距中央不同相导线间的绝缘配合设计：即按正常运行电压（工频电压档距中央不同相导线间的绝缘配合设计：即按正常运行电压（工频电压 ）并计及导线振）并计及导线振荡的情况，确定不同相导线间的最小距离。荡的情况，确定不同相导线间的最小距离。 其中其中1、2、4 影响着塔头尺寸的确定，影响着塔头尺寸的确定，3 则控制着铁塔标准呼称高的选择。则控制着铁

30、塔标准呼称高的选择。2021/8/1530 绝缘子串长度的确定：绝缘子串长度的确定：2021/8/1531I 串2021/8/1532V 串2021/8/15332021/8/1534 绝缘子串风压的计算：绝缘子串风压的计算：W1 = W0 Z As式中：式中： W1 绝缘子串风压绝缘子串风压 W0 基准风压标准值，基准风压标准值， W0 = V2 / 1600 kN/m2 Z 风压高度变化系数风压高度变化系数: As 绝缘子串风压面积绝缘子串风压面积 单盘盘径径 254mm 每片取每片取0.02m2 大大盘径及双径及双盘径径 0.03m2 金具另件金具另件 单导线缝 每串取每串取0.03m2

31、 两分裂两分裂导线 每串取每串取0.04m2 34分裂分裂导线 每串取每串取0.05m2 双双联可取可取单联的的 1.52.0倍倍2021/8/1535 导线风压的计算：导线风压的计算：WX = W0 Z sc c d LP B sin2式中：式中： WX 垂直于线条的风压垂直于线条的风压 风压不均匀系数（见下表）风压不均匀系数（见下表） W0 基准风压标准值，基准风压标准值， W0 = V2 / 1600 kN/m2 Z 风压高度变化系数风压高度变化系数: sc 导地线体型系数导地线体型系数: 线径小于线径小于17mm， 取取1.2 线径等于或大于线径等于或大于17mm，取，取1.1 c 算

32、算500、750取的风荷载调整系数（见下表），取的风荷载调整系数（见下表），330及以下取及以下取1.0 验算杆塔电气间隙验算杆塔电气间隙 随水平档距变化取随水平档距变化取风速风速V （m/s）2020 V 2727 V 31.5 31.5计算杆塔荷载用1.00.850.750.70塔头选型算风偏角用1.00.750.610.61c算500、750杆塔荷载1.01.101.201.30跳线宜取宜取1.0LH200250300350400450500 5500.800.740.700.670.650.630.620.612021/8/1536 d 导、地线直径导、地线直径 m LP 水平档距水平

33、档距 m B 覆冰时风荷载增大系数覆冰时风荷载增大系数 5mm冰时取冰时取 1.1 10mm冰时取冰时取 1.2 sin2 风向夹角风向夹角( 90 )垂直荷载的计算垂直荷载的计算 1) 计算风偏角时按计算风偏角时按KV值，即用值，即用 LV/ LH 之比：之比： 平地一般取平地一般取0.75 丘陵及低山取丘陵及低山取0.650.75 山地及大山取山地及大山取0.550.65 2) 算铁塔结构强度则是取设计规划的水平档距和垂直档距算铁塔结构强度则是取设计规划的水平档距和垂直档距2021/8/1537 悬垂串摇摆角的计算：悬垂串摇摆角的计算： 0.5 P1 + P LH = tg -1 (-)

34、0.5 G1 + W1 LV式中式中: - 风偏角偏角P1 - 串串风压 NP - 相相应条件下条件下导线风荷荷载 N/m LH - 水平档距水平档距G1 - 串自重串自重W1 - 导线自重自重 LV - 垂直档距垂直档距2021/8/1538 例如：例如：500kV同塔同塔4回路两种导线排列及悬挂方式塔型选型结果回路两种导线排列及悬挂方式塔型选型结果2021/8/1539 杆塔风荷载的标准值，应按下式计算：杆塔风荷载的标准值，应按下式计算：WS = WO Z S Z B AS式中式中 WS杆塔风荷载标准值杆塔风荷载标准值(kN)； S、AS分别为构件的体型系数和承受风压的投影面积计算值，分别

35、为构件的体型系数和承受风压的投影面积计算值，m2，体型系数，体型系数 S按现行国按现行国家规范家规范建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001）确定；）确定； z杆塔风荷载调整系数。对杆塔本身，当杆塔全高不超过杆塔风荷载调整系数。对杆塔本身，当杆塔全高不超过60m时，应按照下表对全时，应按照下表对全高采用一个系数；当杆塔全高超过高采用一个系数；当杆塔全高超过60m时，应按现行国家规范时，应按现行国家规范建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001）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）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

36、不应小于1.6，对单柱拉线杆塔不应小于，对单柱拉线杆塔不应小于1.8。对基础，当杆塔全高不超过。对基础，当杆塔全高不超过60m时，应取时，应取1.0，60m及以上时及以上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。 杆塔风荷载调整系数杆塔风荷载调整系数 z (用于杆塔本身用于杆塔本身)杆塔全高杆塔全高H （m） 20 30 40 50 60 z 单柱拉线杆塔单柱拉线杆塔 1.0 1.4 1.6 1.7 1.8 z 其他杆塔其他杆塔 1.0 1.25 1.35 1.5 1.6注：注：1 中间值按插入法计

37、算。中间值按插入法计算。 2 对自立式铁塔，表中数值适用于高度与根开之比为对自立式铁塔，表中数值适用于高度与根开之比为46。2021/8/1540 再复习一遍再复习一遍杆塔荷载杆塔荷载按性质分按性质分 永久荷载：杆塔自重、导地线、金具、绝缘子自重及其它固定设备的重力。永久荷载：杆塔自重、导地线、金具、绝缘子自重及其它固定设备的重力。 可变荷载：风荷载、覆冰荷载、电线张力、施工及检修的临时荷载。可变荷载：风荷载、覆冰荷载、电线张力、施工及检修的临时荷载。 特殊荷载：断线所引起的荷载、地震所引起的荷载。特殊荷载：断线所引起的荷载、地震所引起的荷载。按作用方向分可将它们分解成作用于杆塔上的按作用方向

38、分可将它们分解成作用于杆塔上的 横向荷载：风荷载、角度荷载。横向荷载：风荷载、角度荷载。 纵向荷载：风荷载、张力荷载。纵向荷载：风荷载、张力荷载。 垂直荷载：重力荷载。垂直荷载：重力荷载。 2021/8/15412021/8/15422021/8/15432021/8/15442021/8/1545 负荷组合（工况组合）负荷组合（工况组合）正常情况正常情况 (直线塔计算直线塔计算 90、 0、 60、 45大风、覆冰大风、覆冰) （转角塔还应计算与角度力相反方向（转角塔还应计算与角度力相反方向90风吹）风吹） （终端和转角还要计算最低气温）（终端和转角还要计算最低气温）断线情况（事故、张力差）

39、断线情况（事故、张力差）安装情况（导线安装、地线安装）安装情况（导线安装、地线安装） 张力放线条件下直线塔要考虑锚线，锚线对地角一般不大于张力放线条件下直线塔要考虑锚线，锚线对地角一般不大于20 验算情况验算情况 （位于基本地震烈度九度以上地区的各类杆塔应进行抗震验算，（位于基本地震烈度九度以上地区的各类杆塔应进行抗震验算，风荷载取最大设计值的风荷载取最大设计值的30%，无冰、未断线。），无冰、未断线。）2021/8/1546材料材料 杆塔用钢材一般采用杆塔用钢材一般采用Q235B、Q345B，需要时可采用，需要时可采用Q420B。杆塔结构的基本规定杆塔结构的基本规定 1 铁塔挠度（铁塔挠度（

40、5m/s、年平均气温）、年平均气温） 直线自立铁塔直线自立铁塔 3h/1000 转角及终端自立铁塔转角及终端自立铁塔 7h/1000 2 钢结构构件允许最大的长细比钢结构构件允许最大的长细比 受压主材受压主材 L0 /r 150 受压材受压材 K K L0 /r 200 辅助材辅助材 K K L0 /r 250 受拉材受拉材 L0 /r 400 式中：式中： K K 构件构件长细比修正系数，按比修正系数，按规定附定附录D D确定；确定； L0 构件构件计算算长度；度； r 回回转半径。半径。 2021/8/1547 构件计算构件计算（轴心受力）（轴心受力）强度强度 N / An m f N 轴

41、心拉力或心拉力或轴心心压力，力，N N；An 构件构件净截面截面积，mmmm2 2，多排螺栓要考，多排螺栓要考虑锯齿形截面破坏；形截面破坏；m 构件构件强强度折减系数；度折减系数； 受拉构件：双肢受拉构件：双肢连接的角接的角钢和中心和中心连接接钢管构件管构件 m = 1.0 m = 1.0 偏心偏心连接接钢管构件管构件 m = 0.85m = 0.85 单肢肢连接的角接的角钢构件构件 ( ( 肢肢宽40mm ) m = 0.70mm ) m = 0.70 双肢双肢连接的角接的角钢构件构件 ( ( 肢肢宽 40mm ) m = 0.55mm ) m = 0.55 受受压构件：双肢构件：双肢连接的

42、角接的角钢和中心和中心连接接钢管构件管构件 m = 1.0 m = 1.0 单肢肢连接的角接的角钢和偏心和偏心连接接钢管构件管构件 m = 0.85m = 0.85 组合断面构件合断面构件 ( ( 无偏心无偏心 ) m = 1.0) m = 1.0 组合断面构件合断面构件 ( ( 有偏心有偏心 ) m = 0.85) m = 0.85 f 钢材的材的强强度度设计值, N / mm, N / mm2 2 。2021/8/1548 构件计算构件计算（轴心受力）（轴心受力）稳定稳定 N / （A） mn f N 轴心心压力，力，N N； 受受压构件构件稳定系数，按定系数，按计算算长细比比 K K=

43、= L0 /r ，查查表。表。 式中：式中： K K是是（长细比）的修正系数（比）的修正系数（见附附录D D） A 构件毛截面面构件毛截面面积，mmmm2 2；mn 压杆杆稳定定强强度折减系数；度折减系数；f 钢材的材的强强度度设计值, N / mm, N / mm2 2 。另：另：DL/T 5154-2002DL/T 5154-2002架空送架空送电线路杆塔路杆塔结构构设计技技术规定定中第中第3636页表表8.1.7-28.1.7-2序号序号8 8、9 9的的图示杆件布置形式（即平示杆件布置形式（即平连杆）不建杆）不建议使用。使用。2021/8/1549 连接计算连接计算1螺栓连接螺栓连接受

44、剪状态受剪状态承剪承载力承剪承载力 N= n （ d2 / 4 ） f承压承载力承压承载力 N= d t f式中式中: N 承载力承载力 n 承剪面数承剪面数 d2 / 4 面积面积 f 强度设计值强度设计值 d 螺杆直径螺杆直径 t 板厚板厚 2021/8/1550 2 焊缝连接焊缝连接1）对接焊缝）对接焊缝 承载力承载力 = N / Lw t f式中式中: 应力应力 N 轴向力轴向力 Lw 焊缝焊缝 t 板厚板厚 f 强度设计值强度设计值2）角焊缝）角焊缝 承载力承载力 = N / he Lw f式中式中: he 焊缝有效高度，对直角焊缝取焊缝有效高度，对直角焊缝取 0.7h 。 2021

45、/8/1551 塔脚板塔脚板 M = f W式中：式中： M 力力 力臂力臂 W 截面几何参量截面几何参量 ，即，即 bh2 / 6 。2021/8/1552 其它有集中荷载的构件其它有集中荷载的构件 N M = + f An W如果是压杆，第一项则由稳定参与分晰；如果是压杆，第一项则由稳定参与分晰；如果无轴力，第一项则取消。如果无轴力，第一项则取消。2021/8/1553 构造要求构造要求1）单双角钢过渡节点上下形心相交于一点，力求减小偏心；）单双角钢过渡节点上下形心相交于一点，力求减小偏心；2）力的传递应直接通达节点；）力的传递应直接通达节点；3）传力主材应尽可能做到双面传力；）传力主材应

46、尽可能做到双面传力；4）在同一区间内，主、斜材接头不应设在同一水平面；）在同一区间内，主、斜材接头不应设在同一水平面；5）连接受力杆件的螺栓）连接受力杆件的螺栓 16mm ；6）主材接头螺栓）主材接头螺栓 6个，斜材 5个7）变坡处应设横隔面，设置间距一般不大于）变坡处应设横隔面，设置间距一般不大于5倍宽度，也不宜大于倍宽度，也不宜大于4个主材个主材分段。受力横隔面必须是几何不变体系；分段。受力横隔面必须是几何不变体系；8）节点板）节点板小杆件肢厚；小杆件肢厚；9）挂点附近应加设安装孔；）挂点附近应加设安装孔；2021/8/1554塔型选型示意2021/8/15552021/8/1556铁塔杆

47、件布置中的禁忌 1 忌派生节间 随同塔多回路的工程越来越多，更需要注意在铁塔选型中切不可在K式塔腿上派生节间 2 忌盲目改变支称形式 这主要指的是塔腿等关键部位，不宜采用主材 最小轴，斜材采用主材 平行轴布置。2021/8/15572021/8/15581000kV直线转角塔 试验时塔腿主材失稳破坏情况。2021/8/1559 1000kV直线转角塔再次试验时还是原位塔腿主材失稳继而整塔倒塔破坏情况。2021/8/15602021/8/1561 谢谢 谢谢2021/8/15629、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。2024/9/262024/9/26Thursday, September

48、26, 202410、低头要有勇气，抬头要有低气。2024/9/262024/9/262024/9/269/26/2024 8:13:04 AM11、人总是珍惜为得到。2024/9/262024/9/262024/9/26Sep-2426-Sep-2412、人乱于心，不宽余请。2024/9/262024/9/262024/9/26Thursday, September 26, 202413、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。2024/9/262024/9/262024/9/262024/9/269/26/202414、抱最大的希望，作最大的努力。26 九月 20242024/9/262024/9/262024/9/2615、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。九月 242024/9/262024/9/262024/9/269/26/202416、业余生活要有意义，不要越轨。2024/9/262024/9/2626 September 202417、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2024/9/262024/9/262024/9/262024/9/26谢谢大家谢谢大家2021/8/1563