Q/GDW 11654-2017 架空输电线路杆塔结构设计及试验技术规定
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a)10mm冰区: 所有导、地线同时同向有不均匀覆冰的不平衡张力; b)重覆冰区: 1)所有导、地线同时同向有不均匀覆冰的不平衡张力; 2)所有导、地线同时不同向有不均匀覆冰的不平衡张力。 6.4.210mm冰区按一5℃、有不均匀冰、10m/s风速的气象条件计算;不均匀覆冰的导、地线不平衡 张力的取值不应低于表8规定的导、地线最大使用张力的百分数值,垂直冰荷载按不小于75%设计覆 冰荷载计算。
表810mm及以下冰区不均匀覆冰的导、地线不平衡张力取值表(%
6.4.3重覆冰区按一5℃、有不均匀冰、10m/s风速的气象条件,不均匀覆冰的导、地线不平衡张力的 取值可按表9覆冰率计算,垂直冰荷载按不小于75%设计覆冰荷载计算。
6.4.3重覆冰区按一5℃、有不均匀冰、10m/s风速的气象条件,不均匀覆冰的导、地线不平衡张力的
6.4.4中冰区导、地线不均匀覆冰的不平衡张力除按表9的覆冰率进行计算外脚手架标准规范范本,具体取值不 10规定的导、地线最大使用张力的百分数值。
6.4.4中冰区导、地线不均匀覆的不平衡张力除按表9的覆冰率进行计算外,具体取值不应低于表
中冰区不均匀覆冰的导、地线不平衡张力取值
6.4.5重冰区导线、地线不均匀覆冰的不平衡张力除按表9的覆冰率进行计算外,具体取值不应低于 表11规定的导、地线最大使用张力的百分数值。
表11重冰区不均匀覆冰的导、地线不平衡张力取值表(%)
各类杆塔的安装情况,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。 感垂型杆塔的安装荷载 提升导线、地线及其附件时的作用荷载。包括提升导线、地线、绝缘子和金具等重量(一般 2.0倍计算)和安装工人和工具的附加荷载,并考虑动力系数1.1,附加荷载可按表12选用。
表12附加荷载标准值
表12附加荷载标准值
b)导线及地线锚线作业时的作用荷载。 锚线对地夹角一般应不大于20°,正在锚线相的张力应考 虑动力系数1.1。挂线点垂直荷载取锚线张力的垂直分量和导、地线重力和附加荷载之和,纵 向不平衡张力分别取导、地线张力与锚线张力纵向分量之差,
6.5.3耐张型杆塔的安装荷载:
a)导线及地线荷载。锚塔: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 地线已架设。紧线塔: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,相邻档内的导线和地线已架设或未架设。 b) 临时拉线所产生的荷载:锚塔和紧线塔均允许计及临时拉线的作用,临时拉线对地夹角不应大 于45°,其方向与导、地线方向一致。500kV以下杆塔临时拉线一般可平衡导、地线张力的30%: 500kV以上杆塔,对4分裂导线的临时拉线按平衡导线张力标准值30kN考虑,6分裂及以上 导线的临时拉线按平衡导线张力标准值40KN考虑,地线临时拉线按平衡地线张力标准值5KN 考虑。土800kV杆塔导、地线的临时拉线的平衡张力分别取160kN和10kN。 C) 紧线牵引绳产生的荷载: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、地线的初伸长、施工误差和过牵引的影响。 d)安装时的附加荷载可按表12选用。 6.5.4导线、地线的架设次序,一般考虑自上而下地逐相(根)架设。对于双回路及多回路杆塔,应按 实际需要,考虑分期架设的情况。 3.5.5终端杆塔应计及变电所(或升压站)侧导线及地线已架设或未架设的情况。 6.5.6与水平面夹角不大于30°、而且可以上人的杆塔构件,应能承受设计值1000N人重荷载,此时: 不与其他荷载组合。
6.6.1验算情况是指稀有气象条件、地震等特殊情况。 6.6.2位于基本地震烈度为九度及以上地区的各类杆塔均应进行抗震验算。验算条件:有风(风荷载 最大设计值的30%),无冰、未断线。 6.6.3各类杆塔的验算覆冰荷载情况,按验算冰厚、一5℃、10m/s风,所有导、地线同时同向有不平 衡张力,使杆塔承受最大弯矩情况。 6.6.4重覆冰线路各垂直档距系数(垂直档距与水平档距之比)小于0.8的杆塔,应按导线、地线不 均匀覆冰时产生的上拔力校验导线横担和地线支架,导线上拔力取最大使用张力的5%~10%,地线上 拨力可取最大使用张力的5%。相邻塔位高差较大时,还应校验耐张型杆塔横担受扭情况。 6.6.5舞动工况规定如下: a)在3级舞动区,输电线路杆塔横担设计宜增加舞动校验工况组合:10m高度处、10min平均风速 15m/s,冰厚5mm,气温一5℃,风向90°,组合系取0.9。舞动纵向张力差占最大使用张力百分 数见表13。
表13舞动张力差占最大使用张力百分数取值表
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b)在2级、3级舞动区,对重要交叉跨越段耐张塔校验横担部位螺栓孔壁挤压强度时,舞动荷载可 考虑1.15~1.25的增大系数。 6脱冰跳跃工况规定如下:
b)在2级、3级舞动区,对重要交叉跨越段耐张 考虑1.15~1.25的增大系数。 .6 脱冰跳跃工况规定如下: a)对于相邻两档档距差或相邻杆塔挂点高差大于15%的覆冰区线路段,应通过导、地线脱冰跳跃 动力分析确定挂点纵向不平衡张力,分析模型中考虑1档脱冰率100%,覆冰导、地线阻尼比 取5%。 b)20mm、30mm冰区导、地线上拨力占最大使用张力百分数可按照10%取值,40mm、50mm冰 区上拔力占最大使用张力百分数可按照5%取值。
6.7导线及地线线条风荷载的标准值
W一一垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值(kN); 一风压不均匀系数,应根据设计基本风速,按照表14确定; z 风压高度变化系数,基准高度为10m的风压高度变化系数按《建筑结构荷载规范》GB50009 的规定确定: Alsc 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sc=1.2;线径大于或 等于17mm,Asc取1.1; B一 500kV及以上电压等级线路导线及地线风荷载调整系数,仅用于计算作用于杆塔上的导线及 地线风荷载(不含导线及地线张力弧垂计算和风偏角计算),β应按照表14确定;其它电压 等级的线路β取1.0 d一一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); 一杆塔的水平档距(m): B 导、地线及绝缘子串覆冰风荷载增大系数,5mm冰区取1.1,10mm冰区取1.2,15mm冰区 取1.3,20mm及以上冰区取1.5~2.0; 0风向与导线或地线方向之间的夹角(°); Wo一一基准风压标准值(kN/m^); 一基准高度为 10m 的风速(m/s)。
表14风压不均匀系数α和导地线风载调整系数
6.8.1杆塔风荷载的标准值
6.8.1.1杆塔风荷载的标准值,应按式(3)计算:
W一杆塔风荷载标准值(kN); L4一一 构件的体型系数,对于型钢(角钢、槽钢、工字型和方钢)构件组成的塔架,s取13×(1 十n);由圆断面杆件组成的塔架,当μz·W·≤0.003时,s值按型钢塔架的μs值乘0.8采 用;当z·W·d≥0.021时,s值按型钢塔架的μs值乘0.6采用;当0.003≤z·W·?≤0.021 时,Ls值插入法计算。钢管杆的体型系数μ取值见表15。
B2——杆塔构件覆冰风荷载增大系数,5mm冰区取1.1,10mm冰区取1.2,15mm冰区取1.6,20mm 取1.8,20mm以上冰区取2.0~2.5; 一迎风面构件的投影面积计算值(m); 一塔架背风面荷载降低系数,角钢塔按表16选用,钢管塔按表17选用
表16角钢塔塔架背风面荷载降低系数7
表17钢管塔塔架背风面风载降低系数m
院一一杆塔风荷载调整系数。 6.8.1.2对杆塔本身,当杆塔全高不超过60m时,应按照表18对全高采用一个系数;当杆塔全高超过 60m时,应按GB50009,采用由下到上逐段增大的数值,但其加权平均值对自立式杆塔不应小于1.6, 对单柱拉线杆塔不应小于1.8。对基础,当杆塔全高不超过60m时,应取1.0;60m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杆塔不应小于1.3。
杆塔风荷载调整系数B
6.8.1.3对于基本风速重现期为100年的杆塔,应按峰值因子取3.1计算风荷载调整系数。 6.8.1.4杆塔风荷载调整系数的加权平均值应按照式(4)计算:
应按峰值因子取3.1计算风荷载调整系数。
式中: n—第i个风压分段的背风面荷载降低系数;
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6. 8.2 台风工况
6.8.2.1在台风多发区域,宜基于临近气象观测风速数据,按照Q/GDW11005计算对应重现期的设 计风速。 6.8.2.2进行台风荷载计算时,应依据GB50009,按照10m高度处名义端流强度lo提高30%来计算 杆塔风荷载调整系数β。
6.8.3涡激风振工况
6.8.3.1钢管塔钢管构件的起振临界风速Vcr, 可根据钢管构件的长细比和两端连接情况求得,一阶起 振临界风速一般不小于8m/s;也可以根据具体工程经济性和安全性的综合比较分析确定,但一般不应 高于15m/s。 6.8.3.2钢管构件一阶涡激共振力可按式(5)计算。对于大风日数持续较多的区域,应根据式(5)
Pan——阶涡激共振力(N); 钢管构件外径(m); 钢管构件的长细比
6.9绝缘子串风荷载的标准值
.1钢材的材质应根据结构的重要性、结构型式、连接方式、钢材厚度和结构所处的环境及气温等条 牛进行合理选择。钢材牌号一般采用Q235、Q345、Q390和Q420,有条件时也可采用Q460。钢材的 质量应分别符合GB/T700和GB/T1591的规定。 7.2钢材质量等级应满足不低于B级钢的质量要求。当结构工作温度不高于一40℃时,Q235、Q345 焊接构件和Q420钢材质量等级应满足不低于C级钢的质量要求,Q460钢材质量等级应满足不低于D 吸钢的质量要求,螺栓孔应采用钻孔工艺。 7.3当采用40mm及以上厚度的钢板焊接时,应采取防止钢材层状撕裂的措施。 7.4结构连接宜采用4.8级、5.8级、6.8级、8.8级热浸镀锌螺栓和螺母,有条件时也可使用10.9级螺 ,其材质和机械特性应分别符合GB/T3098.1和GB/T3098.2及DL/T284的规定。 7.5对钢材手工焊焊接用焊条应符合GB/T5117和GB/T5118的规定。 7.6对自动焊和半自动焊应采用与主体金属强度相适应的焊丝和焊剂,应保证其熔敷金属抗拉强度不 低于相应手工焊焊条的数值。不同强度的钢材相焊接时,可按强度较低的钢材选用焊接材料。焊丝应符 合GB50661规定的要求。 7.7钢材(型钢)机械性能指标,应按GB/T1591和GB/T700的规定采用。 7.8钢材、螺栓和锚栓的强度设计值,应按表19采用。
c)结构或构件承载力的抗震验算,应采用式(9
%G一永久荷载分项系数,对结构受力有利时取1.0,不利时取1.2,验算结构抗倾或抗滑移时取 0.9。
表22地震作用分项系数
SGE 重力荷载代表值的效应; Sek 水平地震作用标准值的效应; SEvk 竖向地震作用标准值的效应; YQ 导、地线张力可变荷载的分项综合系数,取0.5: SEQK 导地线张力可变荷载代表值的效应; Siwk 风荷载标准值的效应; VhE 地震基本组合中的风荷载组合系数,可取0.3; ZRE 承载力抗震调整系数,应按表23确定。
表23承载力抗震调整系数
8.1.3结构或构件的强度、稳定和连接强度,应按承载力极限状态的要求,采用荷载的设计值和材料 强度的设计值进行计算:结构或构件的变形或裂缝,应按正常使用极限状态的要求,采用荷载的标准值 和正常使用规定限值进行计算。 8.1.4不带拉线的悬垂型塔,在纵向荷载情况下计算时,可以考虑顺线路方向的地线支持力作用。但 最大支持力不得大于地线线夹的允许握着力,并考虑有一定的裕度。 8.1.5一般拉线杆塔,拉线受力按简化方法计算时,应乘以1.05增大系数。 8.1.6杆塔拉线初应力一般控制在120N/mm~140N/mm,拉杆预拉力可取拉杆最大使用拉力的 20%~30% 8.1.7杆塔辅助材的承载能力一般不低于所支撑主材内力的2%、斜材内力的5%,当受力材之间的夹 角小于25°时,支撑该受力材的辅助材的承载力应适当提高或通过试验确定。 8.1.8中重冰区各类杆塔在覆冰工况下,均应计入构件覆冰对杆塔构件的影响。 8.1.9重覆冰线路不宜采用下列型式的杆塔: a)导线非对称排列的杆塔; b)塔身断面非正方形铁塔。 8.1.10杆塔结构应根据重覆冰线路的特点进行设计: a)拉线杆塔的根部结构宜为铰接支承; b)不应采用转动横担或变形横担; c)110kV线路30°以上转角杆塔和220kV及以上线路耐张型杆塔宜采用自立式杆塔。 8.1.11塔架为空间桁架结构,应采用三维计算模型程序进行内力分析。当用人工进行杆塔内力分析时 可按附录A简化计算。绘制杆塔结构加工图时必须与内力计算图保持一致。
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8.1.12当钢管塔主材的长径比小于12、斜材的长径比小于24时,应计及主材的刚度、节点的刚性引 起的主材杆端弯矩的不利影响,在塔身变坡、塔腿等杆端弯矩较大部位考虑采取增大杆件内力的措施。 8.1.13计算长短腿杆塔时,应对所选定的各种长短腿配置方式,按工程设计的全部荷载组合情况进行 计算。
8.2杆塔结构基本规定
2.1 长期荷载效应组合(无冰、风速5m/s及年平均气温)情况,杆塔的计算摄 线点位移),不应超过下列数值: a)悬垂直线拉线杆塔的杆(塔)顶 4h/1000 b) 悬垂直线拉线杆塔,拉线点以下杆(塔)身 2h/1000 c) 悬垂直线自立式杆塔 3h/1000 d)悬垂转角自立式杆塔 5h/1000 e) 耐张转角及终端自立式杆塔 7h/1000 f)转角和终端钢管杆: 1)66kV及以下电压等级 15h/1000 2)110kV~220kV电压等级 20h/1000 注1:h为杆塔最长接腿基础顶面起至计算点处高度,h为杆塔拉线点至地面的高度; 生2.根据杆搭的特占,设计应热出施工预偏的要寸
8.2.2结构构件充许最大的长细比
a)受压主材 Lo/r≤150 b)受压材 K·Lo/r≥200 c) 辅助材 K·Lo/r250 d)受拉材(预应力的拉杆可不受长细比限制) Lo/<400 式中: K—构件长细比修正系数,由附录B计算确定; Lo——构件计算长度; 一回转半径。
4杆塔铁件应采用热浸镀锌防腐,或采用其他等效的防腐措施。腐蚀严重地区的拉线棒直径应 值增加2mm或采取其他有效的附加防腐措施。 5受剪螺栓的螺纹不应进入剪切面。当无法避免螺纹进入剪切面时,应按净面积进行剪切强度 受拉螺栓及位于横担、顶架等受振动部位的螺栓应采取防松措施。靠近地面的塔体和拉线上 螺栓,宜采取防卸措施。
轴心受力构件的强度计算见公式(10): NAnmf 式中: N—轴心拉力或轴心压力设计值(N) m 一构件强度折减系数: 受拉构件: 双肢连接的角钢构件 mF1.00 单肢连接的角钢构件(肢宽>40mm) mF0.70 单肢连接的角钢构件(肢宽<40mm) mF0.55 受压构件:
双肢连接的角钢构件 mF1.00 单肢连接的角钢构件 mF0.85 组合断面构件(无偏心) mF1.00 组合断面构件(有偏心) m=0.85 无偏心的钢管构件 m=1.00 有偏心的钢管构件 m=0.85 An—构件净截面面积(mm),对多排螺栓连接的受拉构件,要考虑锯齿形破坏情况; 一钢材的强度设计值(N/mm)。 9.2轴心受压构件的稳定计算
=(10+0.12)
构件长细比,当几<30时,取2=30;当2>100时,取=100; 钢材的强度标准值((N/mm) mN 一压杆稳定强度折减系数,根据翼缘板自由外伸宽度b(图1)与厚度t之比计算确定
9.3轴心受压构件稳定系数应根据下列规定确
R N r=t/3 t b% 2 C
图1翼缘板自由外伸宽度示意图
9.3轴心受压构件稳定系数应根据下列规定确定: a)等边单角钢构件绕最小轴失稳时,按附录B确定; b)格构式组合结构,则需根据附录B表B.1中公式算出换算长细比,再按表B.2B.3确定; C) 双轴对称十字形截面组合角钢构件(图2),按式(15)计算其等效回转半径,再按附录B确 定。
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b——十字断面形心至边缘的距离(mm); L一一构件计算长度(mm)。 注:或或时,取或或 d)十字形组合双拼角钢按照式(16)计算长细比。 元=+
图2双轴对称士字形截面组合角钢构件示意图
图2双轴对称士字形截面组合角钢构件示意图
图3双肢组合角钢填板布置示意图
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e)在进行构件稳定系数计算时,附录B公式(B.1)中的屈服强度/应按构件厚度分级取值,具体取 值依据现行GB50017和GB/T1591。 严恋构件计管
9.4受弯构件计算:
M、M,一一绕x轴和y轴的弯矩设计值(
W.对x轴和y轴的截面抵抗矩(mm)。
9.5双向压弯钢管应力计算公式:
双向压弯钢管整体稳定计算公式为:
式中: 一构件轴力(N); A一毛截面面积(m); 构件轴心受压稳定系数,按最大长细比取值: 计算双向压弯整体稳定时采用的弯矩值
一计算双向压弯整体稳定时采用的等效弯矩系数; B= B.
M = max(Me +My /M2x + M2y
(20) (21) (22)
MixMaMiy,My 分别为构件两端关于x轴的最大、最小弯矩和关于J轴的最大、最小弯 同曲率时取同号,异曲率时取负号(Nm); 元EA N一一根据构件最大长细比计算的欧拉力,N ,E为钢材弹性模量(N/m): 22
MixM,My,M分别为构件两端关于x轴的最大、最小弯矩和关于y轴的最大、 同曲率时取同号,异曲率时取负号(Nm):
W毛截面弹性模量(m); 塑性发展系数,取1.15 一钢材强度设计值(N/m)。 .6轴心受压构件应按式(23)
注1:剪力V值可认为沿构件全长不变。 注2:对格构式轴心受压构件,剪力V应由承受剪力的缀材面(包括用整体板连接的面)分担
9. 7构件的计算长度
a)主材计算长度按表24采用; b)交叉斜材计算长度按表25采用; c)K型斜材计算长度按表26采用。
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表24主材计算长度表
表25交叉斜材计算长度表
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表26K型斜材计算长度表
9.8交叉斜材计算长度修正系数:
Λ一一所计算杆的内力(N),取绝对值; No一相交另一杆的内力(N),取绝对值;两根斜材同时受压时,取No≤N。 9常用的钢管断面特性可采用表27中的近似计算公式:
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图4多边形断面的展开宽度和弯曲半径
电镀标准承压承载力:Ne=d.t·min(f,
式中: N——每个螺栓的承剪(N); N一每个螺栓的承压承载力设计值(N); n,—承剪面数目; d一一螺栓杆直径(mm); Zt一一在同一受力方向的承压构件的较小总厚度(mm); JP——构件的承压强度设计值(N/mm); J、J°螺栓的抗剪和构件的承压强度设计值(N/mm) 10.1.2在螺栓或锚栓杆轴方向受拉的连接中,每个螺栓或锚栓的承载力设计值应按公式(28)、(29 计算:
式中: N——每个螺栓的承剪(N); N——每个螺栓的承压承载力设计值(N); n,——承剪面数目; d一一螺栓杆直径(mm): Zt——在同一受力方向的承压构件的较小总厚度(mm); JP——构件的承压强度设计值(N/mm); 你、二 螺栓的抗剪和构件的承压强度设计值(N/mm)
10.1.2在螺栓或锚栓杆轴方向受拉的连接中,每个螺栓或锚栓的承载力设计值应按公式(28 计算:
N、N°一一每个螺栓、锚栓受拉承载力设计值(N); d一一螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径(mm); °、J°—螺栓、锚栓的抗拉强度设计值(N/mm) 3同时承受剪力和轴心拉力的螺栓给排水造价、定额、预算,应符合公式(3
()+()≤ N.≤N
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