第十一章.杆塔荷载计算
第十一章电杆的计算举例
234第十一章 钢筋混凝土电杆计算举例设计一种杆型的程序，大致有以下几个步骤：1.根据线路的电压和使用的导线型号确定电杆的结构型式；2.按第八章的相关规定计算设计荷载并绘制荷载图；3.计算电杆的设计弯矩和钢筋配置；4.计算横担、吊杆、抱箍等铁附件；5.根据地质条件计算卡盘、底盘、拉线盘等基础。
部份例子中的最大风速相当于新规范距地15m 的基本风速。
第一节 拔梢单杆一、设计条件1.杆型如图11-1所示，35kV 拔梢上字型直线杆，固定横担。
2.导线为LGJ-70，地线为GJ-25。
设计水平档距200m ，垂直档距300m 。
3.电杆采用C40混凝土，钢筋A3。
4.地基为可塑亚粘土，地下5m 范围无地下水。
5.气象条件如表11-1所列。
二、各种情况下的设计荷载如表11-2所示。
三、主杆计算 （一）已知数据主杆为梢径φ190mm ，锥度1/75，杆高18m （上段10m ，下段8m ）的环形截面钢筋混凝土电杆，环厚50mm ；断导线时地线的应力为320N/mm²，地线金具串长为170mm ；（二）正常最大风情况主杆弯矩及纵向钢筋的配置 图11-1 35kV 拔梢直线杆 经比较杆顶纵向钢筋受构造最小配筋控制，其它受最大风情况控制。
最大风时，电杆的弯矩按下式计算，计算结果如表11-3所列。
01.15 1.15[]x qx i i M M Ph PZ M ==∑++ 根据正常最大风情况的弯矩计算结果，并结合电杆构造配筋的要求，初选配筋如图11-2所示。
根据初选配筋，按下式计算得出各截面的设计抗弯矩如表11-4所示。
u ssin sin sin t cm y s sM f Ar f A r παπαπαππ+=+2.5y scm y sf A f A f A α=+ 1 1.5t αα=-根据表11-3、11-4的计算结果，比较电杆弯矩图11-3，可见电杆的设计弯矩均大于最大风荷载产生的弯矩M df ，故在最大风情况下，电杆的强度满足要求。
输电线路杆塔荷载设计计算
输电线路杆塔荷载设计计算陈斌;盖永志;陈鹏;宋志昂【摘要】Base on 5B2 module of the transmission line generaldesign,complied with the code for design of 110kV ~ 750kV overhead transmission line,this paper discussed the calculation of tower load in the design of high voltage overhead transmission lines,and offered the parameters of work condition that are in reference wind speed and design ice thickness.This paper also provided technological reference on planning and design of pole-towers.%依据5B2模块输电线路通用设计,结合GB 50545-2010《110～750 kV架空输电线路设计规范》国家标准的实施,重点讨论高压架空输电线路设计中的杆塔荷载计算问题,给出基本风速、设计覆冰等工况下风压和张力的参数取值,同时可为杆塔规划设计提供技术参考。
【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】5页(P18-22)【关键词】通用设计;杆塔荷载;工况【作者】陈斌;盖永志;陈鹏;宋志昂【作者单位】山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013;山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013;山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013;山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013【正文语种】中文【中图分类】TM7530 引言2005年，国家电网公司组织编制了“110～500 kV输电线路通用设计”，并在系统内推广应用，取得了良好的效果。
第十一章杆塔荷载计算
（3）垂直档距 按经验一般取(1. 25-1. 7) Lh,或按水平档距加大（50-100) m （4）代表档距 代表档距与导线张力有关，随电压等级和地形条件而 变化。根据设计经验220kV线路，在平地上代表档距可取 200-350m，山地可取200-600m。另外根据实际工程的统计 分析，约有80%左右的代表档距小于标准杆塔高的标准档 距，且为杆高标准档距的0. 7-0. 9倍左右，另外有10%20%的代表档距大于杆高标准档距，其值为杆高标准档距 的1. 2- 1. 5倍左右。
作用方向
（1）横向水平荷载：顺横担方向作用的 水平荷载，导、地线的风荷载、杆塔身 风荷载和导地线的角度合力。
（2）纵向水平荷载：垂直于横担方向的 水平荷载，导、地线的不平衡张力、断 线张力及杆塔、导线、地线的纵向风荷 载，安装时的紧线张力。
（3）垂直荷载：指垂直于地面方向作用 的荷载，包括导、地线及附件自重、杆 塔、横担自重、覆冰重及拉线下压力、 安装检修时人员、工器具重力。
4、设计档距初值的确定
标准挡距 与杆塔的经济呼称高相应的挡距，称为标准挡距
(2) 水平档距 平原地区线路，可取杆高标准档距Lb的1. 05-1. 1倍。
丘陵和山地线路，水平档距的变动范围较大，一般按地 形分段、分级取值。如110线路一般可将水平档距Lh分 级为450, 600, 750, 900m，按不同级的水平档距设计若干 种高度的杆塔以适应地形复杂地区的需要。
11.1. 3荷载系数
为了采用同一标准进行受力的比较和尺寸选择，用荷载 系数kH来表征各种情况的荷载对杆塔安全可靠性的要求。
11. 2各种挡距的确定
计算杆塔荷载时，常用到三个设计档距:垂直档距,水平 档距和代表档距 1、水平档距：
杆塔受力分析(2009.09.21)
(2-11)
(2-12)
K=1.15；冰厚b=15mm时，K=1.225；
安装时，垂直荷载还应包括工人、工具和附件质量。
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （2）导线、避雷线的风荷载W： 无冰时： W1=g4SLh· cosα/2+PJ1 覆冰时： W1=g5SLh· cosα/2+PJ2 式中 α——线路转角0； PJ1——无冰时绝缘子串风压， PJ1=n(v/25)2η，N； n——每串绝缘子个数； η——屏蔽系数，绝缘子串为单串时取1.0，双串 时取1.5； PJ2——覆冰时绝缘子串风压， PJ2=n(v/25)2，N；
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （5）式中： ψ——试验系数，当主材为单肢构件时取1.1，当主材 为组合构件时，取1.2。 对高杆杆身的风荷载应分段进行计算，以离地面 15m高度为基准，按不同高度分风压高度增大系数K2， K2值取下表所列数值；而导线、避雷线的曲荷载则应 按其平均高度考虑，配电线路架空线的平均高度一般 取10m。
F η 0.1 1.0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1.0
0.85 0.66 0.50 0.33 0.15 0.15
杆塔受力分析与计算
2、电杆荷载计算 （5）式中： F——杆身构件侧面（或正面）的投影面积，m2，对 于电杆杆身：F=h〔（D1+D2）/2〕，对塔身： F=K1h〔（b1+b2）/2〕； D1、D2——电杆计算风压段的梢径和根径，m,锥度为 1/75锥形杆，D2=D1+h/75； b1、b2——塔身计算风压段内侧面桁架（或正面桁 架）的上宽和下宽，m； K1——铁塔构架的填充系数，窄塔身和塔头一般取 0.2-0.3宽塔身一般取0.15-0.2，但考虑到 节点板挡风面积的影响，应乘以风压增大系 数，则窄塔身取1.2，宽塔身取1.1；
杆塔计算原则
皖电东送淮南—上海输变电工程杆塔荷载及铁塔计算原则中国电力工程顾问集团公司二〇〇八年九月目录1设计依据 (1)1.1 技术标准及规程规范 (1)1.2 设计气象条件 (1)1.3 导地线参数 (3)1.4 绝缘子及金具等相关参数 (3)1.5 地线保护角 (4)2荷载取值原则 (5)2.1 重现期及结构重要性系数 (5)2.2 荷载 (5)3杆塔荷载条件 (10)3.1 水平档距 (10)3.2 垂直档距 (11)3.3 代表档距 (11)3.4 最大使用档距 (11)3.5 Kv值 (11)4荷载工况 (11)4.1正常运行 (12)4.2 断线工况 (12)4.3 不均匀冰工况 (12)4.4 安装工况 (13)4.5 终端杆塔 (13)4.6 验算情况 (13)4.7 抗串倒塔荷载 (13)4.8 OPGW开断塔 (14)4.9 气象区分界塔 (14)5其它 (14)1.设计依据1.1 技术标准及规程规范适用于电力送电线路工程项目的法令、法规、标准、规程、规范、规定等的最新有效版本。
主要标准如下：（1）《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T 5219-2005)；（2）《送电线路铁塔制图和构造规定》(DLGJ136-1997)；（3）参照执行《110-750kV架空输电线路设计技术规范》(报批稿)、《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002)、《重覆冰架空输电线路设计技术规程》(报批稿)及其他有关规程、规范、技术规定和参考资料；（4）《1000kV交流架空输电线路设计暂行技术规定》（Q / GDW 178-2008）；（5）本工程相关专题研究报告；（6）中国电力工程顾问集团公司出台的特高压相关规定。
1.2 设计气象条件设计气象条件表1.3 导地线参数地线支架垂直和水平荷载按照LBGJ-240-20AC增大5%开。
1.4 绝缘子及金具等相关参数（1）绝缘子长度本次铁塔规划，盘式或合成绝缘子净长按照10.53m执行，绝缘子串长度参考华东院提供绝缘子串组装图相应串型确定。
杆塔荷载确定及荷载图电力配电知识
杆塔荷载确定及荷载图 - 电力配电学问1．垂直荷载的计算（1）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（g1或g3），N/m·mm2；S—导线或避雷线截面，mm2；—垂直档距，m；Gj—绝缘子串总重量，N。
无论是安装状况或断线状况，一般需有工作人员在杆塔上作业，因此在计算安装状况及断线状况荷载时，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1.1－1.2。
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（2）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+η），圆钢铁塔取1.2（1＋η）；F—风压方向杆、塔身侧面构件的投影面积m2；η—空间桁架背面的风压荷载降低系数。
同理，导线、避雷线风压荷载的计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：（2）式中P—导线或避雷线的风压荷载，N，θ—线路转角（°）；g—导线或避雷线的风压比载，N/m·mm2；—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（工程计算中常忽视），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，而只计算起把握作用的水平风荷载和垂直荷载。
铁塔荷载图如图1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，假如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。
微地形区域输电线路杆塔电线风荷载计算方法
微地形区域输电线路杆塔电线风荷载计算方法1. 引言大家好，今天咱们来聊聊一个看似枯燥但其实充满趣味的课题——微地形区域的输电线路杆塔电线风荷载计算方法。
听起来像是个工程师的专属话题，其实它关系到我们每个人的日常生活。
你想想，咱们的生活离不开电，电从哪里来？没错，就是那些高高的输电塔。
今天就让我们用轻松的方式，一起捋一捋这些看似复杂的计算。
2. 风荷载的基础知识2.1 什么是风荷载？首先，得跟大家普及一下什么是风荷载。
简单来说，就是风对杆塔和电线施加的压力。
想象一下，像是在海边，海风呼啸而来，把你吹得东倒西歪的感觉，嘿，那就是风荷载在作怪！风荷载可不是小事，它关系到杆塔的稳定性和安全性。
要是风力太大，杆塔可就得受不住，真是“千里之行，始于足下”，得从计算开始。
2.2 微地形的影响再说说微地形。
大家知道，地形复杂的地方，风的流动也是五花八门。
有的地方风速快得像追风少年，有的地方则是慢得像蜗牛。
这就得我们在计算风荷载时，得考虑这些“微地形”因素。
比如说，有些地方是山谷，有些地方是平原。
风在山谷里转弯抹角，风速可能会加快。
而在开阔的平原上，风就能肆意妄为，简直就是“风吹草低见兔子”。
3. 风荷载计算的方法3.1 数据收集那么，风荷载到底怎么计算呢？首先，咱得收集一些数据。
比如说，风速、杆塔高度、地形特征等等。
你想，要是数据不准确，那计算出来的结果就像打了无数个无用的草稿，白忙活了。
所以，第一步，得像个侦探一样，仔细收集数据。
3.2 计算公式接下来，就得运用公式了。
这些公式可不是简单的加减乘除，而是结合了很多复杂的数学知识。
不过别担心，公式也没那么可怕，学会了就能轻松应对。
风荷载的计算公式一般是基于风速和杆塔的特性来进行的。
比如说，风速越大，荷载就越大，这个道理大家都懂。
可以想象一下，风把一片树叶吹得飞得老高，那电线肯定也是受不了的。
再说到杆塔的高度，越高的杆塔，承受的风荷载就越大。
就像打篮球，投篮的高度越高，越容易被风干扰。
杆塔荷载计算复习
例 8 试计算110KV线路无拉线直线电杆上的安装
荷载。电杆总高度21m，埋深3m，下横担长度
2.6m。导线为LGJ－150/35型，地线为1×7－7.8
－1470－A。水平档距为245m，垂直档距为368m，绝缘
子串和金具的总重量为530N（7片x－4.5），地线金具重
量为90N，安装荷载组合情况为有相应风10m/s、无冰。
GD n1D AD LV n 2D AD LV KGJD
1 35.8103 181.62368
117.5103 181.62368 1.075520
4122N
垂直荷载设计值GD： 永久荷载分项系数γG=1.2
可变荷载分项系数γQ=1.4
GD Gn1D AD LV Qn 2D AD LV 1.2GJD 1.4GJD (1.075 1)
Tm a x
TP KC
33.50 2.7
12.41kN
地线断线张力：
TD＝TDmax.X%＝12.41×80%＝9.93kN 问题：该张力是标准值还是设计值？
例 4 绝缘子串采用7片x－4.5，串数n1=1,
每串的片数n2=7,单裙一片绝缘子挡风面积
AJ=0.03 m2 ,绝缘串高度约15m，正常情况Ⅰ的风
导线的垂直比载r1D=35.80×10-3 , 绝缘子串风载PJD=94N, 导线截面积AD=181.62mm2,导线风比载r4D(25) =35.19×
10-3 ,试求作用在杆塔导线上的水平荷载标准值。 解： 水平荷载标准：
r P= 4D(25) ADLp+PJD
=35.19×10-3 ×181.62×352 1.32 3.74
GT1
1.3
200
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11. 3荷载确定及荷载图
11.3.1 垂直荷载的计算
在计算安装情况及断线情况荷载时，应考虑工作人 员登杆作业时的附加荷载（工人及工具重力）。
11. 3. 2水平荷载的计算 1.杆塔的风压荷载
当风向与线路方向垂直时，杆塔风压
F ― 风压方向杆（塔）身侧面构件的投影面积， m 2 ; C 一风载体形系数，对环形截面电杆取 0 . 6 ，矩形截 面电杆取 1 . 4 ，角钢铁塔取 1 . 4 ( 1 + η ) ，圆钢铁塔 取1.2(1+η ); η ― 空间桁架背风面的风压荷载降低系数，采用表 11一 4 所列的数值。
输配电线路设计
刘增良 杨泽江 主编
第十一章 杆塔荷载计算
11. 1 荷载种类及计算条件
在进行杆塔结构设计计算时，对作用在杆塔外部荷 载的分析及选定计算是否合理，直接影响杆塔结构的 安全性和经济性。因此在杆塔设计计算时必须对作用 在杆塔上的荷载认真地进行分析计算。按照《架空输 电线路设计技术规程》规定：各类杆塔进行强度计算 时，均应考虑线路的运行情况，断线情况，安装情况 的荷载。
（1）横向水平荷载：顺横担方向作用的 水平荷载，导、地线的风荷载、杆塔身 风荷载和导地线的角度合力。 作用方向 （2）纵向水平荷载：垂直于横担方向的 水平荷载，导、地线的不平衡张力、断 线张力及杆塔、导线、地线的纵向风荷 载，安装时的紧线张力。 （3）垂直荷载：指垂直于地面方向作用 的荷载，包括导、地线及附件自重、杆 塔、横担自重、覆冰重及拉线下压力、 安装检修时人员、工器具重力。
11.1. 3荷载系数
为了采用同一标准进行受力的比较和尺寸选择，用荷载 系数kH来表征各种情况的荷载对杆塔安全可靠性的要求。
11. 2各种挡距的确定
计算杆塔荷载时，常用到三个设计档距:垂直档距,水平 档距和代表档距
1、水平档距：
2、垂直档距
3、代表档距
代表档距用于计算某一耐张段电线的代表应力(平均 应力)。
△T=T1COSα1-T2COSα2
T1 α1
T 1COSα 1
T1
T1
α2 T2 T2
T 2 COSα
2
T2
2、顺线风荷载 杆塔、导线、避雷线在顺线路方向的风荷载总和， 可取为导线在垂直线路方向的风荷载的 20 ％一 50 ％。
11.3.4 杆塔安装荷载
杆塔安装荷载计算 架设导线或避雷线时，需要将其从地面提升到杆塔 上，此工作过程所引起的荷载叫吊线荷载。在施工 中常采用双倍吊线或转向滑车吊线两种方式 。
荷载分类
1.永久荷载：包括杆塔自重荷载，导线，避
雷线，绝缘子，金具的重力以及其他固定 设备的重力，人工和工具等附加荷载。
随时间的变化
2.可变荷载：包括风荷载，导线，避雷线
和绝缘子上的覆冰荷载，导线避雷线张 力，事故荷载，安装荷载和验算荷载等。
3.特殊荷载：地震引起的地震荷载，以及
在山区或特殊地形地段，由于不均匀结冰 所引起的不平衡张力等荷载。
（3）垂直档距 按经验一般取(1. 25-1. 7) Lh,或按水平档距加大（50-100)
m （4）代表档距 代表档距与导线张力有关，随电压等级和地形条件而 变化。根据设计经验220kV线路，在平地上代表档距可取 200-350m，山地可取200-600m。另外根据实际工程的统计 分析，约有80%左右的代表档距小于标准杆塔高的标准档 距，且为杆高标准档距的0. 7-0. 9倍左右，另外有10%20%的代表档距大于杆高标准档距，其值为杆高标准档距的风的振动作用，杆 塔塔身风荷载应乘以风振系数。铁塔的风振系数取1.5， 拉线杆塔的风振系数取1.25. 2.导线避雷线的风压荷载 导线的风压荷载用下式计算
3.导线避雷线的角度荷载
线路转角时，杆塔承受顺横担方向的合力T
11. 3. 3顺线荷载的计算
1.避雷线的不平衡张力、 断线张力 导线的断线张力和不平衡 张力可分别取最大使用张 力的百分数。 不平衡张力 按下式计算：
例11-1 110kV 单回直线杆的呼称高为 13 . 4m , LGJ 一 150 / 20 ， GJ 一 35 ，标准挡距 260m ，水平挡距 300m ,垂直挡距 350m 。气象条件如表11-8，导线避雷线 的参数如表11-9试计算该直线杆的荷载，并画出荷载图。
转向滑轮 GF 滑轮 导线 G GF 滑轮 导线 G
P
P
滑轮 至卷扬机 (a) (b) 至卷扬机
采用双倍吊线时: G＝2KG＋GF 式中 K动力系数，考虑滑动阻力和牵引倾斜等因素， 取K＝1.1； 采用转向滑车吊线时: 垂直荷载 G＝KG+GF N 吊线时，还要考虑相应风荷载引起对导线横向水平荷载 水平荷载 P=KG+P N 式中 P导线或避雷风荷载 N；
杆塔荷载的来源
1、杆塔自重与杆塔自身的风荷载; 2、电线上的所有荷载都要通过电线挂点传给杆塔。电线 重量、电线覆冰荷载、电线风荷载、电线不平衡张力(包 括电线转角张力)、温度变化引起的电线张力变化、事故 断线引起的张力变化、防振锤和重锤的重量等; 3、架线施工时紧线、挂线、吊线引起的荷载; 4、绝缘子串的重力荷载与风荷载也要传给杆塔; 5、杆塔组立时所发生的施工荷载; 6、拉线结构的永久拉线荷载; 7、地震荷载与电线舞动产生的荷载;
1、荷载标准值 按照各种荷标准规定计算而 得的荷载叫标准荷载，风载 为基本风压乘挡风面积. 2、荷载设计值 荷载标准值乘分项系数 一般分项系数: 永久荷载取1. 2 可变荷载取1. 4
11.1.2 荷载的计算条件（组合原则）
(1) 各类杆塔正常运行情况的荷载组合 (2) 直线及悬垂转角杆塔断线情况的荷载组合 (3) 耐张及转角杆塔断线情况的荷载组合 (4) 直线及悬垂转角杆塔安装情况的荷载组合 (5) 耐张及转角杆塔安装情况的荷载组合 (6) 地震情况的荷载组合
4、设计档距初值的确定 标准挡距 与杆塔的经济呼称高相应的挡距，称为标准挡距
(2) 水平档距 平原地区线路，可取杆高标准档距Lb的1. 05-1. 1倍。 丘陵和山地线路，水平档距的变动范围较大，一般按地 形分段、分级取值。如110线路一般可将水平档距Lh分 级为450, 600, 750, 900m，按不同级的水平档距设计若干 种高度的杆塔以适应地形复杂地区的需要。