1、 杆塔荷载及强度校验 一、荷载种类及计算条件1.荷载分类根据荷载在杆塔上的作用方向，可划分为以下几种：(1)水平荷载。杆塔及导线、避雷线的横向风压荷载，转角杆塔导线及避雷线的角度荷载。(2)纵向荷载。杆塔及导线、避雷线的纵向风压荷载，事故断线时的顺线路方向张力。还有导线、避雷线的顺线路方向不平稳张力，安装时的紧线张力等。(3)垂直荷载。导线、避雷线、金具、绝缘子、覆冰荷载和杆塔自重，安装检修人员及工具重力，使用拉线时由拉线产生的垂直分力。2.荷载的计算条件杆塔的荷载与气象条件有关，也与线路运行情况、杆塔型式等因素有关。确定杆塔的荷载应考虑杆塔在施工、运行中可能遇到的外界条件。对此，架空送电线路
2、设计技术规程做了规定。此外，中华人民共和国国家标准工业与民用 35KV 及以下架空电力线路设计规范对35KV 及以下架空电力线路杆塔荷载计算条件也做了规定。过去的书刊上把这种规定叫做杆塔设计条件。它既是设计杆塔时计算杆塔荷载的依据，也是线路设计中校验杆塔强度的依据。现将有关规定综述如下：35KV 及以上高压架空线路的各类杆塔均应计算线路的运行情况、断线(纵向不平衡张力) 情况及安装情况的荷载。但对 35KV 及以下采用针式绝缘子线路和 10KV 及以下的瓷横担线路，可不进行断线情况的杆塔荷载计算。（1）正常运行情况。各类杆塔的运行情况，应采用下列荷载计算条件：最大风速、无冰、未断线；覆冰、相应
3、风速、未断线；最低气温、无风、无冰、未断线(适用于终端杆塔和转角杆塔 )。（2） 断线(不平衡张力 )情况。 分以下几种 )情况考虑：1) 直线型杆塔 (包括悬垂转角杆塔 )的断线(不平衡张力) 情况单回路或多回路直线型杆塔(包括悬垂转角杆塔 )的断线(不平衡张力)情况，应采用下列荷载计算条件：断一根导线(或一相不平衡张力) 、避雷线未断、无风、无冰。一根避雷线有不平衡张力、导线未断、无风、无冰。其中，单导线的断线张力和避雷线的不平衡张力计算应采用数值参见有关文献。2) 耐张转角型杆塔断线情况耐张转角型杆塔断线情况应采用下列荷载计算条件(适用于单回路或多回路杆塔)：在同一档内断两相导线 (终端
4、杆塔应考虑剩两相导线 )、避雷线未断、无风、无冰。断一根避雷线、导线未断、无风、无冰。在断线情况下，导线断线张力取导线最大张力的 70%，避雷线断线张力取避雷线最大使用张力的 80%。 3) 重冰区各类杆塔断线情况重冰区各类杆塔断线情况，应按覆冰、无风、气温-5计算，断线情况覆冰荷载不应小于运行情况计算覆冰荷载的 50%。（3）安装情况。各类杆塔的安装情况，应按安装荷载、相应风速、无冰条件计算。安装荷载按下列原则确定。1) 直线型杆塔 (包括悬垂转角杆塔 ) 导线或避雷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)和安装工人及工具的附加荷载。2) 耐张型杆塔 需考虑导线、避雷线的架
5、设次序等若干具体规定。3) 终端杆塔终端杆塔应按变电所侧档已架线及未架线两种情况计算。各类杆塔，一般均按计算线路正常运行、断线、安装及特殊情况的荷载，各类杆塔的荷载计算条件详见架空线路设计手册。 3.荷载系数在杆塔计算中，由于各类荷载出现的几率不同，其荷载作用的时间长短不同，为了设计的经济性，其相应的安全可靠性也有不同的要求，因为，耐张杆塔发生事故的后果比直线杆塔要严重得多，因此当它们同样受事故荷载作用时，要求耐张杆塔有较高的可靠性。为了能采用同一标准进行受力的比较和尺寸选择，引入“荷载系数 K”，表征各种情况的荷载对杆塔安全可靠性的要求。将运行、断线及安装情况的荷载分别乘以相应的荷载系数 K
6、，就得到各种情况的设计荷载。按设计荷载进行杆塔强度的计算时，采用同一安全系数，可以简化杆塔强度的计算。各类杆塔的荷载系数取值为：运行情况，K=1.0；安装情况，K=0.9；断线情况，K=0.75（耐张型杆，K=0.9）。 二、各种档距的确定在计算杆塔荷载时，需首先确定各种杆塔的标准档距、水平档距和代表档距，以便计算导线的风压、重力和张力。1.标准档距与杆塔的经济呼称高相对应的档距，称为标准档距。在平地标准档距为 ( ) ，即计算档距。式中的符号意义同前。2.水平档距水平档距是计算导线、避雷线风压荷载的主要数据之一，杆塔的水平档距应等于杆塔经济呼称高决定的标准档距。3.垂直档距垂直档距决定于杆塔
7、的垂直荷载，其大小直接影响横但及吊杆的强度，垂直档距一般取水平档距的 1.251.7 倍，通常取 1.5 倍左右，或按比水平档距大 50100m 来设计。4.代表档距导线、避雷线的张力与代表档距有关，绝大多数的代表档距小于标准档距，一般在计算直线杆塔的风偏角时，取代表档距 ；而在计算耐张杆塔导线、避雷线的张力时，则取 ，当杆塔标准档距接近临界档距时，可取标准档距等于临界档距。 三、荷载确定及荷载图1垂直荷载的计算（5 8）式中 G导线或避雷线的垂直荷载，N；g导线或避雷线的垂直比载（g 1 或 g3），N/mmm 2； S 导线或避雷线截面， mm2； 垂直档距， m； G j绝缘子串总重量，
8、N。无论是安装情况或断线情况，一般需有工作人员在杆塔上作业，因此在计算安装情况及断线情况荷载时，应考虑工作人员在杆塔上作业的附加荷载。此外，还应考虑提升导线时冲击系数 1.11.2。2水平荷载(1) 杆塔风压荷载。当风向与线路方向垂直时，杆塔风压荷载按下式计算（5 9）式中 Pp风向与线路方向垂直时的杆或塔身风压，N；v设计风速，m/s；C 风载体形系数，对环形截面电杆取 0.6，矩形截面杆取 1.4，角钢铁塔取 1.4（1+），圆钢铁塔取 1.2（1）； F 风压方向杆、塔身侧面构件的投影面积 m2； 空间桁架背面的风压荷载降低系数，其值见教材表 410 所示。同理，导线、避雷线风压荷载的计
9、算风速也按其悬挂平均高度进行修正。(2)导线、避雷线的风压荷载为：（510）式中 P导线或避雷线的风压荷载， N，线路转角（ ）；g导线或避雷线的风压比载，N/mmm 2；水平档距（断线时，断线相计算水平档距取 /2），m；绝缘子串风压（工程计算中常忽略），N。3杆塔荷载及倒拔校验(1)杆塔荷载校验 荷载校验可用下列三种方法。1) 铁塔荷载图校验计算出杆塔实际承受的荷载与所选杆塔的设计荷载图相比较，不超出杆塔允许荷载即为合格。在计算实际荷载时有时可不全部计算，而只计算起控制作用的水平风荷载和垂直荷载。铁塔荷载图如图 5-6 所示。 2) 钢筋混泥土杆塔最大弯矩校验有的钢筋混泥土电杆给出允许最大
10、弯矩。可计算出杆塔实际承受最大弯矩，不超过允许值并略有裕度即校验合格。3) 水平档距、垂直档距校验有的杆塔给出杆塔使用导线截面、气象条件和设计杆塔时所用的设计水平档距及垂直档距。这时，如果所设计线路与杆塔使用条件相符，只要实际水平档距、垂直档距相应小于设计水平档距、设计垂直档距，即校验合格。水平档距可根据定位以后的平断面图中量出或算出。 从平断面图上量出的垂直档距是最大垂直弧垂时的垂直档距，而不一定是校验条件的垂直档距。当在平断面图上量得垂直档距明显小于设计垂直档距时，也可认为合格。当两者相差很小时，应根据垂直档距计算式直接计算出校验条件下的垂直档距，再做比较。(2)杆塔倒拔校验 当垂直档距为
11、负值时，导线对杆塔产生倒拔力。一般用最低温度作为杆塔倒拔的校验条件。在该条件下杆塔不倒拔，便不会有倒拔现象。1) 用“冷板” 校验同绘制最大垂直弧垂模板的方法一样，绘制出最低温度状态的悬垂曲线模板，俗称冷板。具体过程是，把冷板曲线在纵断面图上放正(使其纵轴保持为铅垂位置)，使冷板曲线恰恰通过被校验杆塔两侧相邻杆塔上导线的悬挂点，被校验杆塔的导线悬挂点落在冷板曲线上方，杆塔不倒拔；反之，则倒拔。见图 57 所示。图 57 冷板曲线校验倒拔2) 调整措施当杆塔倒拔时，应采取措施予以调整。调整措施有：调整杆塔塔位，加高倒拔的杆塔，加重锤，直线杆塔改用轻型耐张杆塔等。对非绝缘的避雷线，可以降低要求，只要在年最低平均气温时不倒拔即可。
