吊线电杆的覆冰强度计算以及强电感应电压 计算.docx
《吊线电杆的覆冰强度计算以及强电感应电压 计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吊线电杆的覆冰强度计算以及强电感应电压 计算.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
吊线电杆的覆冰强度计算以及强电感应电压计算
1、吊线（钢绞线强度要求的计算。
杆路上的吊线会有各式各样的使用方式和应用环境,绝大部分的情况是跨越杆的高度不一样高,跨越吊线呈斜线的方式,下面以斜导线为例作计算的说明。
（1斜导线强度的计算:
两端简支（例如单杆支撑斜向导线如图6-7所示,假定斜导线为小垂度（即垂度f与跨度l之比,
10
1
plf跨长为l,均布荷载为q,两端高差为C,则其导线长度L和异线内应S
分别为:
q
图6-7两端简支斜向单导线计算
两端高差较小（o
15=a~o
20,即3
1
p
c时的导线曲线长度为L:
l
clflL2382
2+×+=式6-3-4-4-1
导线的内力S计算公式为:
22234223222816646416l
fc
lclfcxlxflxflfHS++−+−+=式6-3-4-4-2
当导线水平放置时（C=0,导线的内力为:
2
2221168⎟⎠
⎞
⎜⎝⎛++=lxlffqlS式6-3-4-4-3最大内力在0=x和lx=处,此时:
222max
1618l
ffqlS+=式6-3-4-4-4式中:
maxS—最大内力,单位:
N;
l—跨长,单位:
m;
f—垂度,单位:
m。
大跨度架空光缆的垂度要求参照见表6-18中相关负荷区的垂度
相应折算取定。
表6-18架空光缆垂度要求
下列温度时吊线垂度（cm
负荷类别
杆距（m-10℃0℃10℃20℃30℃架挂光缆后最大垂度（cm
3555.56.57.58.535406.57.58.59.51145.5458.59.510.5121457.550
10.511.5131517.5715512.51415.5182186601516.518.521.5251026517.519.52225.529.512067192123.52731.5127.57020.522.525.529.534.5139轻、中负荷区
7523.52629.53439.5160253.544.55.57253055.56.581035.535
77.591113.548.5409101214.517.563.54511.512.51518.52280.5501415.51922.527.59955171922.527.533120重、超重负荷区
60
20.5
22.5
27
32.5
39.5
143
q—均布荷载,单位为N/m,应考虑钢绞线、光缆自重荷载1q及裹冰荷载2q和风荷载3
q的共同作用的情况,考虑裹冰时,q可以按式6-3-4-4-5计算;不考虑裹冰时,q可以按式
6-3-4-4-6计算。
2.123221×++=
qqqq式6-3-4-4-5
2.12
321×+=qqq式6-3-4-4-6
式中:
1.2为分项系数。
（2圆截面的构件、拉索等每单位长度上的裹冰荷载可按6-3-4-4-7式计算:
（62121210−⋅+=γααααπbdbq式6-3-4-4-7
式中:
2q——单位长度上的裹冰荷载（kN/m;
b——基本裹冰厚度（mm,基本裹冰厚度应根据当地离地10m高度处的观测资料,取统计50年一遇的最大裹冰厚度为标准。
当无观测资料时,应通过实地调查确定,或按下列经验数值分析采用:
重裹冰区:
大凉山、川东北、川滇、秦岭、湘黔、闽赣等地区,基本裹冰厚度可取10-30mm;轻裹冰区:
东北（部分、华北（部分、淮河流域等地区,基本裹冰厚度可取5-10mm。
注:
裹冰还会受地形和局地气候的影响,因此轻裹冰区内可能出现个别地点的重裹冰或无裹冰的情况;同样,重裹冰区内也可能出现个别地点的轻裹冰或超裹冰的情况d——圆截面构件、拉索的直径（mm;
1α——与构件直径有关的裹冰厚度修正系数,按表6-19采用;
2α——覆冰厚度的高度变化系数,按表6-20采用;
γ——裹冰重度,一般取9kN/m3
。
表6-19与构件直径有关的裹冰厚度修正系数1α
直径（mm
5102030405060701α
1.1
1.0
0.9
0.8
0.75
0.7
0.63
0.6
表6-20裹冰厚度的高度变化系数2α
离地面高度（m
1050100150200250300≥3502α
1.0
1.6
2.0
2.2
2.4
2.6
2.7
2.8
（3风荷载按式6-3-4-4-8计算:
4.1203×××××=AqZsβμμω式6-3-4-4-8
式中:
3q—风荷载,kN/m;
0ω—基本风压,kN/m2;勘查时应了解当地气象情况取得数据。
当得知风速时,也可
换算成风压,其换算式为:
1600
20V=ω,V为风速,单位是:
m/s。
Sμ—风荷载体型系数,取1.2;
A—裹冰后等效截面宽度,m;根据光缆在吊线上安装所采用不同方法（采用电缆挂钩或采用螺旋线绑扎确定截面宽度,采用电缆挂钩时,等效截面宽度为吊线裹冰后直径与光缆裹冰后直径之和、采用螺旋线绑扎时,等效截面宽度为吊线直径与光缆直径之和加2倍的裹冰厚度。
如图6-8所示。
A为裹冰后等效截面宽度,A′为不裹冰时的等效截面宽度。
图6-8裹冰后等效截面宽度示意
2β—风振系数,根据钢绞线距离地面的高度在1.0~1.2取定,高度较高时,可取值
大一些,高度较低时,可取值小一些;
常数1.4是考虑安全适度增加的分项系数。
Zμ—风压高度变化系数,按表6-21采用
表6-21风压高度变化系数
地面粗糙度类别
距地面或海平面高度（m
A
（指近海海平面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区
B
（指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和
城市效区
C
（指有密集建筑群的城市市区
D
（指有密集建筑群且房屋较高的城市市区
≥450计算风荷载时应考虑如下两种情况,并其最大的一种作为控制值。
其一:
考虑裹冰时,自重+裹冰+裹冰时最大风压《其本风厂×组合系数（0.25~0.6之间取定》;
其二:
不考虑裹冰时,自重+风压《当地的基本风压（可按GB50009-2001《建筑结构荷载规范》（2006年版相关规定的附表中给出的数据取定。
吊线计算案例
长杆档安装环境条件:
初步选定采用7/3.0mm吊线,其直径为9.0mm,吊线自重400kg/km;架挂光缆的直径为15mm,光缆重量为300kg/km,采用螺旋线绑扎的方式将光缆架挂在吊线上,光缆杆档距离300m,吊线距地面高度为100m,安装地区为丘陵地带,根据气象调查该地带冬天有冰凌,冰凌厚度≤10mm,结冰凌时温度:
为-5℃,架挂光缆后的垂度要求为≤10m,结冰凌时最大风速为10m/s,当地最大风速20m/s,核算所选用的吊线是否满足要求?
第一步:
计算钢绞线、光缆自重荷载1q及裹冰荷载2q
钢绞线和光缆自重的单位荷载为1q=（0.4kg/m+0.3kg/m×9.8=6.86N/m如果采用电缆挂钩时,应分别计算裹冰,再计算总裹冰荷载:
吊线裹冰荷载（6
212110
−⋅+=γααααπbdb
=3.14×10×1.0×2.0×（9+10×1.0×2.0×9kN/m3
×10-6
=0.0164kN/m=16.4N/m
光缆裹冰荷载（6
212110
−⋅+=γααααπbdb
=3.14×10×1.0×2.0×（15+10×1.0×2.0×9kN/m3
×10-6
=0.0198kN/m=19.8N/m
吊线和光缆总裹冰荷载:
2q=16.4N/m+19.8N/m=36.2N/m
光采用螺旋线绑扎时,吊线和光缆总裹冰按一个整计算,裹冰的挂体直径可按吊线和光缆的直径和考虑d=24mm,
吊线和光缆总裹冰荷载:
2q（6
212110
−⋅+=γααααπbdb
=3.14×10×1.0×2.0×（24+10×1.0×2.0×9kN/m3
×10-6
=0.02487kN/m=24.9N/m
第二步:
计算风荷载3q,其中
裹冰风速为10m/s的时16002
0V=ω=102/1600kN/m2=0.0625kN/m2,A=44mm
当地最大风速20m/s最的1600
20V=ω=202/1600kN/m2=0.25kN/m2,
A=24mm
6
裹冰风速时风荷载4.1203
×××××=AqZsβμμω
=0.0625kN/m2
×1.2×2.09×1.4×44×10-3
×1.4=0.01352kN/m=13.5N/m当地最大风速时风荷载4.1203
×××××=AqZsβμμω
=0.25kN/m2×1.2×2.09×1.4×24×10-3
×1.4=0.0295kN/m=29.5N/m第三步:
计算综合均布荷载,按两种情况计算比较。
裹冰最大风速时2.123221×++=
qqqq
=
2.15.139.2486.622×++=41.42N/m
不裹冰当地最大风速时2.12
321×+=
qqq
=2.15.2968.62
2
×+=36.29N/m
通过上述计算比较,裹冰最大风速时的综合均布荷载较大,应按此条件计算导线内力。
第四步:
计算导线的内力,假设两端杆的高度相差不大,按导线水平放置考虑:
而且在两终端杆处应力最大,则按最大内力考虑计算。
其中ml300=,mf10=
222max
168lffqlS+===×+××2
2
2300
101610830042.4147010N=47.01kN第五步:
结论。
根据下表6-22,采用7/3.0吊线架,选用抗接强度标准值为1570N/mm2
的钢绞线,其
整根钢绞线拉力设计值为45.52kN,仍小于上述计算的设计值47.01kN,拟改用7股3.2mm的钢绞,按上述计算方法和过程重新进行验算,直到选到符合要求的钢绞线,如果找不到合适的单吊线,那么就需要采用增加辅助吊线的方式。
另附上表6-23（吊线程式及容许标称杆距参考表,供设计人员方便使用。
表6-22常用镀锌钢绞线规格
抗拉强度标准值（N/mm2
1270
1370
1470
1570
种类钢丝
直径mm
钢绞线公
称直径mm钢绞线
截面积
mm2
整根钢绞线拉力设计值（kN参考质量kg/100m
1.85.417.8113.2714.2515.3216.3914.832.06.021.9916.3817.5918.9118.312.26.626.6119.8221.2922.8822.152.47.231.6723.5925.3427.2426.362.67.837.1627.6829.7331.9630.931x7
2.8
8.443.1
32.11
34.48
37.07
35.88
3.09.049.4836.8639.5842.5541.193.29.656.341.9445.0448.4246.873.510.567.3550.1853.8857.9256.07
3.811.479.3959.1563.5168.2866.09
4.012.087.9665.5370.3775.6573.221.68.038.2027.5029.8032.0934.3831.80
1.89.048.3534.8137.7140.6143.5140.25
2.010.059.6942.9746.5650.1453.7249.692.211.072.2252.0056.3360.6665.0060.122.412.085.9561.8867.0472.2077.3671.552.512.593.2767.1572.7578.3583.9477.642.613.0100.8872.6378.6884.7490.7983.98
2.814.0116.9984.2391.2598.27105.2997.39
3.015.0134.396.70104.75112.81120.87118.803.216.0152.81110.02119.19128.36137.53127.213.517.5182.80131.61142.58153.55164.52152.171x19
4.020.0238.76171.91186.23200.56214.88198.76注:
表中给出的是整根钢绞线拉力设计值不是钢绞线拉力极限值,上述计算过中已考虑了各分项的系数（安全系数。
所以计算结果不需要再乘安全系数。
表6-23吊线程式及容许标称杆距参考表
A型光缆:
无铜线、外径≤15mm重≤300kg/kmB型光缆:
有铜线、外径≤22mm重≤600kg/km
负荷区标称
杆距
（m
吊线程式
（股/mm
吊线应力
（kg/mm2
安全系数
k
吊线程式
（股/mm
吊线应力
（kg/mm2
安全系数k
轻负荷区
无冰
b=5mm
677/2.235.33.47/2.236.83.26677/2.237.03.247/2.636.83.26
中负荷区b=10mm
507/2.27/2.236.73.27507/2.239.63.037/2.638.33.13
重负荷区b=15mm
407/2.27/2.239.43.05457/2.639.33.057/3.038.13.15
超重负荷区b=20mm
307/2.237.53.177/2.6363.33
2、通信用电杆强度要求的计算。
（1通信用电杆强度要求通常指电杆出土位置的负载弯矩,负载弯矩与杆上架挂的光（电缆及吊线上所受的风压所产生的弯矩和电杆自身所受的风压所产生的弯矩有关,电杆出
7
土位置的负载弯矩按式6-3-4-4-9计算:
M=M1+M2+M3式6-3-4-4-9
式中:
M-电杆出土处的负载弯矩（kN·m
M1-电杆因架挂的光（电缆及吊线受风压产生的弯矩（kN·m
M2-电杆自身受风压产生的弯矩（kN·m
M3-由于悬挂物风荷载及自重作用的电杆挠度而产生的附加弯矩（kN·m（2计算电杆出土处负载弯矩时,应考虑电杆风压作用力,如图6-9所示。
图6-9电杆风压作用力
（3电杆因架挂的光（电缆及吊线受风压产生的弯矩M1按式6-3-4-4-10计算:
M1=P1×h1（kN·m式6-3-4-4-10
其中:
P1=μS·μZ·ω0·β3·[n1×（d1+2b+n2×（d2+2b]×L
式中:
P1-电杆上光（电缆及吊线上风荷载的水平合力,（kN
μS—体型系数,对于杆上悬挂的光缆、吊线为圆形体,μS=1.2;
μZ—风压高度变化系数,按田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市效区,地面杆高10m及以下,μZ=1.0,可根据实际情况,查表-4取定。
ω—基本风压,kN/m2;勘查时应了解当地气象情况取得数据。
当得知风速时,
也可换算成风压,其换算式为:
ω0=2
V/1600,V0为基准风速,单位是:
m/s。
β3-风振系数,根据钢绞线距离地面的高度在1.0~1.2取定,高度较高时,可取值大一些,高度较低时,可取值小一些;
b-冰凌厚度（m
n1-电杆上架挂光（电缆数量
n2-电杆上架挂吊线数量
d1-电杆上架挂光（电缆外径,（m
d2-电杆上架挂吊线外径,（m
h1-水平合力点距地面高度（m
8
9
L-杆档距离,（m
（4电杆自身受风压产生的弯矩M2按式6-3-4-4-11计算:
M2=P2×
2
2
h（kN·m式6-3-4-4-11其中:
P2=ω0μSμZβ3×
202
（hddg×+
式中:
P2-电杆风荷载的水平合力,（kNh2-电杆的地面杆高,（m
μS—电杆杆身的体型系数,μS=0.7;
μZ—风压高度变化系数,按田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇
和城市效区,地面杆高10m及以下,μZ=1.0,可根据实际情况,查表-4取定。
0ω—基本风压,kN/m2;勘查时应了解当地气象情况取得数据。
当得知风速时,
也可换算成风压,其换算式为:
ω0=2
0V/1600,V0为基准风速,单位是:
m/s。
β3-风振系数,根据钢绞线距离地面的高度在1.0~1.2取定,高度较高时,可取值大一些,高度较低时,可取值小一些;
d0-电杆稍径,（m
dg-电杆根部地面出土处直径,（m
（5由于悬挂物风荷载及自重作用的电杆挠度而产生的附加弯矩M3按式6-3-4-4-12计算:
M3=Y1×G1+Y2×G2（kN·m式6-3-4-4-12
式中:
Y1-由M1作用使电杆产生的挠度,（mY2-由M2作用使电杆产生的挠度,（m
G1-杆上架挂重量,（kNG2-电杆自身重量,（kN
图6-10Y1、G1、Y2、G2的定义
（6由于M2及M3值较小,通常可以不进行详细的计算,可简化为按M1乘上一个的系数取定,按公式6-3-4-4-12计算:
M=1.1×M1式6-3-4-4-12
式中系数在1.05~1.1取定,杆高较高时可取1.1。
通信用电杆强度计算案例
图6-11杆档吊线安装示意图
电杆高8m,埋深1.5m。
水平合力点距地面高度h1=5.5m。
杆上架挂外径d2=6.6mm的7/2.2mm钢绞线（吊线一条,架挂外径d1=20mm的光缆1条。
建设杆路的地区气象条件为中负荷区:
冰凌厚度b=10mm,结冰时最大风速V=10m/s。
杆档距离:
L=50m。
杆档距离:
L=50m。
第一步:
计算电杆上光（电缆及吊线上风荷载的水平合力P1
P1=μS·μZ·β3·ω0·[n1×（d1+2b+n2×（d2+2b]×10-3×L
=1.2×1×1×102/1600×[1×（20+2×10+1×（6.6+2×10]×10-3×50=0.249kN=249N
第二步:
计算电杆因架挂的光（电缆及吊线受风压产生的弯矩M1
M1=P1×h1=0.249kN×5.5m=1.3695（kN·m,
第三步:
计算电杆的最大弯矩M
M=1.1×M1=1.1×1.3965（kN·m=1.536kN·m,可取1.54kN·m;
如果要悬挂9条光缆,总的弯矩=1.54kN·m×9=13.86kN·m
第四步:
电杆程式的选用:
根据结算结果:
采用外径d2=6.6mm的7/2.2mm钢绞线悬挂一条外径d1=20mm的光缆,要求电杆设计弯矩为M=1.54kN·m;如果要悬挂9条光缆时,要求电杆设计弯矩为13.86kN·m,又根据应用的前提:
电杆高8m,埋深1.5m。
从表6-24选用电杆程式为YD15-8-14.0,其允许弯矩（弯矩的设计值是14kN·m（安全系数K=2,符合上述要求。
表6-24常用离心环形预应力钢筋混凝土电杆规格和技术参数
序号电杆编号
稍径
（cm
杆长
（m
弯矩位置（距
杆底（m
允许弯矩
（K=2
（KN•m
配筋
（mm×根数
电杆参考重量（kg
10
1YD15-7.0-1.10157.01.4011.0Φ6×16400
2YD15-7.5-1.20157.51.4012.0Φ6×16419
3YD15-8.0-1.40158.01.6014.0Φ6×16459
4YD15-8.5-1.44158.51.6014.4Φ6×16486
5YD15-9.0-1.50159.01.8015.0Φ6×16525
6YD15-10.0-1.61510.01.8016.0Φ6×16584
7YD17-7.5-1.51177.51.4015.1Φ6×16440
8YD17-8.0-1.57178.01.6015.7Φ6×16478
9YD17-8.5-1.62178.51.6016.2Φ6×16518为便于工程中遇到使用离心环形断面非预应力钢筋混凝土电杆时查找相信关参数,提供表6-25常用离心环形断面非预应力钢筋混凝土电杆规格和技术参数,供参考。
表6-25常用离心环形断面非预应力钢筋混凝土电杆规格和技术参数
序号电杆编号
稍径
（cm
杆长
（m
弯矩位置（距
杆底（m
允许弯矩
（K=2
（KN•m
配筋
（mm×根数
电杆参考重量（kg
1YD6.0-13-0.69136.01.206.9Φ10×8236
2YD6.5-13-0.73136.51.207.3Φ10×8263
3YD7.0-13-0.74137.01.407.4Φ10×8290
4YD7.5-13-0.95137.51.409.5Φ10×10318
5YD8.0-13-1.12138.01.6011.2Φ10×12348
6YD8.5-13-1.17138.51.6011.7Φ10×12378
7YD9.0-13-1.21139.01.8012.1Φ10×12410
8YD10.0-13-1.491310.01.8014.9Φ10×14478
9YD7.0-15-1.1915A7.01.4011.9Φ10×1234310YD7.5-15-1.2515A7.51.4012.5Φ10×1237811YD8.0-15-1.2715A8.01.6012.7Φ10×1
升级会员 