杆塔设计荷载
中美欧通讯杆塔标准中风荷载设计的对比研究
第1期纤维复合材料㊀No.1㊀362024年3月FIBER ㊀COMPOSITES ㊀Mar.2024中美欧通讯杆塔标准中风荷载设计的对比研究武海鹏,孙云龙,刘鑫燚,张云峰,谢铁秦(哈尔滨玻璃钢研究院有限公司,哈尔滨150028)摘㊀要㊀5G 建设对通讯杆塔的承载提出更高要求,风载荷是通讯杆塔承载力的重要设计组成,对不同标准下风荷载参数的研究分析有着重要的工程意义㊂本文通过对中㊁美㊁欧不同标准中风载荷的参数如地形地貌㊁荷载动态参数㊁风压高度变化系数等进行对比,为相关涉外通讯工程的风荷载计算提供参考㊂同时,探讨了复合材料在通讯杆塔领域中应用的优势㊂关键词㊀5G;风载荷;通讯杆塔;标准;复合材料Comparative Analysis of Wind Load Specifications forCommunication Towers in Chinese ,American ,and European StandardsWU Haipeng,SUN Yunlong,LIU Xinyi,ZHANG Yunfeng,XIE Tieqin(Harbin FRP Institute Co.,Ltd.,Harbin 150028)ABSTRACT ㊀The construction of 5G has higher requirements for the bearing capacity of communication towers,and wind load is an important design component of the bearing capacity of communication towers.The research and analysis of wind load parameters under different specifications has important engineering significance.This article compares the wind load parameters of different specifications in China,American and Europe,such as terrain and topography,load dynamic param-eters,and wind pressure height variation coefficient,to provide reference for wind load calculation in related foreign commu-nication engineering.At the same time,the advantages of composite materials in the field of communication towers were ex-plored.KEYWORDS ㊀5G;wind loads;communication tower;standard;composite materials基金项目:非金属材料创新中心研发类项目(2022TDA4-1)通讯作者:武海鹏,硕士研究生,正高级工程师㊂研究方向为复合材料结构设计及仿真分析㊂E -mail:wu_effort@1㊀引言随着5G 时代的到来,5G 建设和新基建领域让杆塔建设迎来 新春 ㊂5G 通讯塔相比3G㊁4G 的网络平台建设,对通讯塔的高度㊁天线数量和迎风面积都有了较大的增加,使用地点也要求在旷野㊁山脉㊁沼泽㊁沿海等恶劣地区,这给通讯杆塔整体架构的承载力提出更高的要求[1]㊂复合材料以比刚度㊁比强度高㊁耐腐蚀㊁便于安装㊁电绝缘等优点,可以在通讯杆塔领域取代传统的金属材料推广应用㊂目前,我国通讯塔的高度在20~42m 甚至更高,对于这类高耸结构,风荷载是重要的设计荷载之一,同时风荷载标准也是各国建筑工程设计的重要依据,深入掌握并正确运用不同地区的标准,尤其是对欧美境外通讯杆塔设计时,工程设计人员应重点关注㊂㊀1期中美欧通讯杆塔标准中风荷载设计的对比研究本文从中标‘建筑结构荷载规范(GB50009-2012)“[2]㊁欧标‘Eurocode1:Actions on structures -Part1-4:General actions-Wind actions(EN 1991-1-4-2005)“[3]㊁美标‘Structural Standard for Antenna Supporting Structures,Antennas and Small Wind Turbine Support Structures(TIA-222-H-2018)“[4]出发(以下简称中标㊁美标㊁欧标),针对不同标准中关于通讯杆塔风荷载的设计参数进行对比分析㊂将复合材料应用于通讯杆塔设计,可以根据不同风速下㊁不同高度杆塔的承载能力,调整铺层角度㊁铺层数量㊁铺层顺序等,更好的体现了复合材料杆塔的可设计性㊂2㊀风压计算原理风压是指垂直于杆塔结构表面上的风荷载标准值㊂在利用不同标准进行风荷载设计时,通常需要注意对基本风压进行两个方面的换算,时距和重现期㊂中标标准基本风压对应的基本风速为B类地貌离地10m处的10min时距,欧标同样采用的10min时距,美标则采用C类地貌离地10m处的3s时距㊂不同时距风速与3s时距风速对比如表1所示㊂表1㊀不同时距风速与3s时距风速对比风速时距10min5min1min10s3s比值0.700.750.850.951中㊁美㊁欧标中重现期均为50年[5-6],这样保证率基本相同,不会影响到最大风速的统计数值㊂对于年最大风速概率分布类型,中㊁美㊁欧标中均采用极值Ⅰ型概率分布函数分析天气的极端天气现象[7-8]㊂3㊀风荷载计算公式风荷载值是作为一个独立且重要设计指标,直接参与结构设计中,是一个多参数的表达式,其内部参数相互关联[9-11]㊂中标标准风荷载值计算公式如公式(1)所示㊂W k=βZˑμsˑμzˑW0(1)式(1)中,W k㊁W0分别为风荷载标准值和基本风压值,KPa;βZ为高度z处的风振系数;μs㊁μz分别为风荷载体型系数和风压高度变化系数㊂美标标准基本风压计算公式如公式(2)所示㊂q Z=0.613ˑK ZˑK ZtˑK dˑV2ˑI(2)式(2)中,K z为风压变化系数;K zt为地形系数;K d为风向系数;V:基本风速;I:结构等级重要性系数㊂欧标风速压力计算公式如公式(3)所示㊂q p=[1+7ˑI V(z)]ˑ0.5ˑρˑV2m(3)式(3)中,I v(Z)为湍流强度;ρ为空气密度;V2m为参考高度处的平均速度㊂中㊁美㊁欧标的风荷载计算公式中,主要涉及到的参数有体型系数㊁地形地貌㊁载荷动态参数㊁风压高度变化系数以及荷载组合系数等㊂其中对通讯杆塔的体型系数差异有限,以下对其他参数进行分析㊂3.1㊀地形地貌参数地形的粗糙程度㊁平整程度直接影响着风速,随着地貌越复杂,越粗糙,平均风速一般会较小,而对于开阔平坦的地形,平均风速相对较大㊂中标中将地貌分为四类(A/B/C/D),A类主要指海岸㊁近海面㊁沙漠无人地带㊁湖泊及海岛地区,B类主要指房屋相对稀疏的乡村镇㊁田野㊁丘陵及丛林等,C类主要指拥有一定密集建筑群的市区,D类主要指房屋很高以及拥有密集建筑群的一些城市区域㊂粗糙度分别为0.12,0.15,0.22,0.30㊂美标中同样将地貌分为四类,不过A/B/C/D与中标中的D/C/B/A对应;欧标将地面粗糙度分为0㊁Ⅰ㊁Ⅱ㊁Ⅲ㊁Ⅳ五类,其中0和Ⅰ类与中标A类对应,Ⅱ㊁Ⅲ㊁Ⅳ类则对应B㊁C㊁D㊂3.2㊀荷载动态参数自然风的脉动性对结构是一种典型的动力作用,由平均作用和脉动成分组成㊂同时通讯杆塔的振型㊁高度㊁阻尼特性都会影响此动态作用,且幅值随体表位置变化㊂所以在不同标准中均需考虑风荷载动力的综合响应㊂荷载动态参数是考虑在风动力作用下响应的等效静态放大综合系数,中㊁美㊁欧中的放大系数[12-13]分别为风振系数βZ㊁阵风影响系数G f㊁结构系数C s C d㊂中标标准中的风振系数βZ,考虑脉动风振的影响,根据随机振动理论计算如公式(4)~公式(7)所示㊂βZ=1+2gI10B Z1+R2(4)B Z=kHα1ρxρzφ(z)μZ(5)R=π6ξx21(1+x21)43(6)73纤维复合材料2024年㊀x1=30f1k w W0,x1>5(7)式中,Bz是脉动风荷载的背景分量因子,I10是10m高度名义揣流强度,ζ1是结构阻尼比,ρx㊁ρz 是脉动风荷载水平㊁竖直方向相关系数㊂美标标准中的阵风影响系数G f,针对通讯杆塔类柔性或动力敏感结构计算规定如公式(8)~公式(11)所示㊂G f=0.925(1+1.7g Q I z g2Q Q2+g2R R2)(1+1.7g v I z)(8)Q=1(1+0.63(B+h Lz )0.63)(9)I z=C(33Z)16(10) g R=[2ln(3600n1)〛0.5+0.577[2ln(3600n1)]0.5(11)式中,g Q㊁g R为背景响应影响系数,R为共振相应参数㊂欧标标准中动力影响采用结构系数C s C d如公式(11)和(12)所示㊂C s C d=1+2ˑK PˑI vˑ(Z e)ˑB2+R21+7ˑI vˑ(Z e)(12)R2=π22ˑδS L(Z e,n1,x)ˑK s(n1,x)(13)式中,I v是紊流度,K P是峰值系数,B2是背景系数,R2共振相应系数㊂荷载动态参数与风速时距相关,时距越短,阵风特性在风荷载响应影响越大㊂中标和欧标的时距是10min,美标的时距是3s,相应考虑调整系数㊂对于高度较低的通讯杆塔,相同的地形地貌下,荷载动态参数对比是风振系数(中标)>结构系数(欧标)>阵风系数(美标)㊂3.3㊀风压高度变化系数风压高度变化系数,反映了作用在杆塔结构上的风压在不同地形地貌高度的变化规律,中美标准采用指数,欧标采用对数描述风速和高度的变化关系如公式(15)~公式(17)所示㊂中标μB Z=1.000(Z10)0.30,10mɤzɤ350m(15)美标K C z=2.01(z z g)2α,4.57mɤzɤz g(16)欧标C r(z)=K rˑln(z Z0),z minɤzɤz max(17)同样地貌下,50m杆塔的不同标准下的风压高度变化系数比较如图1所示㊂图1㊀不同标准风压高度变化系数与高度的关系从图1可以看出,相同地形地貌环境下,中标的风压高度变化系数最大,而欧标最小,这主要是不同标准中关于地貌粗糙度参数差异而造成的㊂3.4㊀不同标准荷载组合值本文主要分析通讯杆塔的承载力极限状态,下表为中㊁美㊁欧标准中起控制的自重静荷载和风荷载的组合进行比较,如表2所示㊂表2㊀不同标准下静载和风载荷的组合对比标准组合公式静载系数风载系数风载分项对比中标 1.2D+1.4W o 1.2 1.41美标 1.2D+1.6W o 1.2 1.6 1.143欧标1.35D+1.5W o 1.35 1.5 1.071㊀㊀注:D表示通讯杆塔及其附件的自重,W o表示作用的通讯杆塔的风荷载㊂从表2可以看出,通讯杆塔承载中控制作用的风荷载,美标最大1.6,中标最小1.4,载荷中的风载荷系数不同标准中差异较大,对最终风荷载产生较大影响㊂这是由于各国标准建立的体系不同,各个系数的参考的依据不同造成的㊂从中㊁美㊁欧标中风荷载计算公式参数对比可以看出,对于高度较低的通讯杆塔,地形地貌参数在不同标准中规定大致相同,对杆塔承载力影响较小;荷载动态参数中标最大,美标最小;风压高度变化系数则中标最大,欧标最小;但荷载组合系数中,美标风荷载的分项系数最大,中标最小㊂综合83㊀1期中美欧通讯杆塔标准中风荷载设计的对比研究考虑,不同标准对通讯杆塔承载力的影响需具体计算分析㊂4㊀计算对比为对比不同标准对通讯杆塔变形的影响,分别采用中㊁美㊁欧标准对50m单管塔进行风荷载计算㊂单管塔基本参数,H=50m,D=1000mm,阻尼比1%㊂按照中标B类粗糙度的开阔地形地貌,基本风速25m/s,重现期为50年,不同标准下单管塔的风荷载计算值如表3所示㊂表3㊀中美欧标准风荷载计算值对比类别15m20m30m40m50m中标/N30003250380082759550美标/N4050610766741330015349欧标/N9075937598002007520675根据表3的计算结果,对于高度小于50m的通讯杆塔,欧标风荷载计算值最大,中标计算值最小,美标居中㊂尤其是在高度较低时,欧标计算值近似是中标的3倍,随着高度的增加,二者的比值逐渐降低㊂这主要原因是中标的风振系数沿高度变化趋势要高于美㊁欧标准㊂所以对高度小于50m 的杆塔,不同标准风荷载的差异不容忽视㊂通过对中美欧通讯杆塔标准中风载荷设计公式的风压㊁地形地貌参数㊁载荷动态参数㊁高度变化系数和载荷组合值相对比得出,不同标准中参数值差异较大,工程设计人员不能忽略,同时设计人员可以充分发挥复合材料杆塔的可设计性,以便满足不同标准下的杆塔需求㊂5㊀结语中㊁美㊁欧标准中均采用多参数的形式表征风荷载,主要参数的规定和使用原则基本一致,通过算例结果分析,研究可得以下结论:(1)中标采用基本风压,美㊁欧标采用基本风速;(2)中㊁美㊁欧标中风作用的动力影响参数分别是风振系数㊁阵风影响系数㊁结构系数,该参数受到结构分类㊁模态振型等影响,动力参数中标>欧标>美标;(3)荷载组合值,风荷载分项系数美标>欧标>中标,美中标准比值1.14;(4)相同地形地貌下,对于高度较低的通讯杆塔,风荷载计算值欧标>美标>中标,但随着高度的增加比值逐渐减少;结构风荷载标准值作为多参数表达式,单个参数的差异并不能真实反映荷载标准值的差异㊂综上所述,对于高低较低通讯杆塔,中㊁美㊁欧不同标准下计算风荷载差异较大,不可忽略㊂参考文献[1]曲方明.5G建设过程中通信铁塔的承载能力分析[J].电子技术与软件工程,2021(07):3-4.[2]GB50009-2012,‘建筑结构荷载规范“[S].2012.[3]EN1991-1-4-2005,‘Eurocode1:Actions on structures-Part 1-4:General actions-Wind actions“[S].2005. 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输电线路结构设计要点
冰荷载: 轻冰区一般按无冰、5mm、10mm设计，中冰区一般按15mm、20mm
设计，重冰区一般按20mm、30mm、40mm、50mm等设计。 必要时
不均匀覆冰工况
轻冰区
所有导地线同时同向有不平衡张力，使杆塔承受最大弯矩
所有导地线同时同向有不平衡张力，使杆塔承受最大弯矩
中重冰区
所有导地线同时不同向有不平衡张力，使杆塔承受最大扭矩
不平衡张力取值
不平衡张力（最大使用张力的百分数） 冰 区 导 线 悬垂塔 地 线 导 线 耐张塔 地 线
10mm轻冰区
于27m/s。
杆塔风荷载标准值
������ ������ = W0 ∗ μz ∗ μs ∗ ������ ∗ As ∗ βz
导、地线风荷载标准值
2 ������ ������ = α ∗ W0 ∗ μz ∗ μsc ∗ βc ∗ d ∗ Lp ∗ ������ ∗ sin θ
B：覆冰风荷载增大系数，如下表所示。
可变荷载：风和冰（雪）荷载；导线、地线及拉线的张力；安装 检修的各种附加荷载、结构变形引起的次生荷载以及各种振动动
力荷载。
杆塔荷载一般分解为：横向荷载、纵向荷载和垂直荷载。 2.荷载工况
各类杆塔均应计算线路正常运行情况、断线情况、不均匀覆
冰情况、安装情况和验算工况下的荷载组合，必要时尚应验算地 震等稀有情况下的荷载组合。
为优化；
b)、三相导线位于同一水平线，塔重指标最 优；
c)、设计、加工、运行经验丰富。
酒杯型铁塔
优点：
架空线路杆塔结构荷载试验
目次前言1范围2规范性引用文件3总则4术语和定义5试验分类6基本规定7试验技术要求8试验方案9安装10荷载11测量12试验工况顺序13图像记录14提前破坏15验收16构件检验17试验报告18记录和溯源前言本标准是根据1995年原电力工业部《关于下达1995年制定、修订电力行业标准计划项目（第一批）的通知》（技综［1995］15号）安排制定的。
本标准规定了架空线路杆塔结构试验的方法和要求，在标准的制定过程中纳入了以往实践工作中的成功经验并参考了国外相应标准。
本标准由中国电力企业联合会提出。
本标准由国电电力建设研究所归口并负责解释。
本标准主要起草单位：国电电力建设研究所。
本标准参加起草单位：中国电力建设工程咨询公司、中南电力设计院、西南电力设计院、广东省电力设计院。
本标准主要起草人：李正、何长华、张东英、李喜来、梁政平、肖洪伟、房向日、许岩、陈海波、耿景都、默增录、李振福、李清华、龙磊、邢海军。
架空线路杆塔结构荷载试验1范围本标准规定了架空线路杆塔结构的试验方法。
本标准适用于35kV及以上电压等级架空线路真型杆塔荷载试验。
变电构架、低电压等级杆塔、通信杆塔、铁道或轨道架空电气化构架、街道照明支柱、风轮机塔、吊索构架等结构荷载试验可参照执行。
本标准不适用于模型试验。
本标准杆塔使用材料的类型包括（但不限于）金属、混凝土、木材、层压木板和合成材料。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 228—2002金属材料室温拉伸试验方法［eqv ISO 6892:1998（E）］GB/T 15481—2000检测和校准实验室能力的通用要求（ISO/IEC 17025：1990，idt）3总则3.1为使杆塔结构荷载试验标准化特制定本标准。
输电杆塔及基础设计
输电杆塔及基础设计随着电气设备的普及和城市化进程的加速，越来越多的电力输电线路需要建设。
因此，输电杆塔的设计成为了一项十分重要的工程项目，它关系到整个电力工程的安全可靠性。
本文将从输电杆塔及基础设计的角度出发，详细介绍输电杆塔的设计过程、设计要点和设计流程。
一、设计过程设计输电杆塔的过程是一个复杂的系统工程，需要结合选址、材料、制造、运输、安装等多方面因素，完成电力工程的目标。
其主要分为以下几个阶段：1、需求分析需求分析是设计输电杆塔的第一步。
在需求分析的过程中，需要将客户的需求和电力工程的技术要求进行整合分析，并确定产生设计的根本基础。
这一步非常重要，因为整个设计的方向和目标都将从这里开始确定。
2、设计方案制定依据需求分析所得的结果，确定输电杆塔的功能、特点、结构，设计出合理的方案，并进行若干方案比较，确定最佳的设计方案。
3、材料选用由于输电杆塔需要承受较大的风、雨、火等外力，所以材料的选择必须充分考虑材料的强度、抗腐蚀性等因素。
常用的材料有钢、混凝土等。
4、制造与加工制造与加工是设计过程中的一个非常重要的环节。
这个环节的主要目的是根据设计方案制造出质量稳定、可靠耐用的输电杆塔。
5、运输输电杆塔通常是由运输车辆运送到工程现场。
因此，运输过程必须充分考虑安全和稳定性，保证输电杆塔到达现场时不会损坏或变形。
6、安装输电杆塔的安装是一个非常关键的步骤，需要注意保证安全、稳定和可靠性。
需要按照设计方案固定杆塔，将配件正确安装在杆塔上，并对输电线路进行必要的检测和测试。
二、设计要点设计输电杆塔时，需要充分考虑以下要点，以确保输电杆塔在使用过程中能够正常工作。
1、结构设计输电杆塔需要在承受外部力的情况下，保持结构的稳定性和安全性。
因此，在设计中需要合理设置杆塔的支撑点和配重点，并根据输电线路的需求，设计合理的杆塔结构。
2、设计荷载输电杆塔需要承受如风、雨、火等自然因素的力量，因此在设计中，需要考虑实际情况下的荷载。
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；
输电线路杆塔设计
三峡大学电气与新能源学院输电线路35KV电杆设计说明书学期:专业：输电线路工程课程名称：输电杆塔及基础设计班级学号：姓名：指导老师：文中《输电线路杆塔设计》课程设计一、设计题目：35KV门型直线电杆设计（自立式带叉梁）二、设计参数：电压等级：35kV避雷线型号：GJ一35电杆锥度：1/75电杆根部埋深：3m顶径：270mm气象条件：Ⅳ级绝缘子：7片×一4.5地质条件：粘土，γs=16 kN/m3，α=20°，β=30°，三、设计成果要求:1．设计说明书一份（1.5万字,含设计说明书插图）2．图纸若干（1）电杆尺寸布置图（2）电气间隙效验图（2）正常运行情况下的抵抗弯矩图（3）事故时的弯矩图目录一、整理设计用相关数据 (1)1 任务书参数 (1)2 气象条件列表 (1)3 导线LGJ-150/35相关参数表 (1)4 导线比载计算 (1)5 地线相关参数 (3)6 地线比载计算 (3)7 绝缘子串和金选择 (3)8 地质条件 (4)9 杆塔结构及材料 (4)二、电杆外形尺寸的确定 (4)1 杆的呼称高度 (4)2 导线水平距离 (5)3 间隙圆校验 (5)4 地线支架高度确定 (6)5 杆塔总高度 (7)三、杆塔荷载计算 (7)1 标准荷载 (7)2 设计荷载 (9)四、电杆杆柱的强度验算及配筋计算 (11)1 配筋计算 (11)2 主杆弯矩计算 (11)3 事故情况下的弯矩计算 (12)4 裂缝计算 (13)5 单吊点起吊受力计算 (13)五、基础设计 (14)1 土壤特性 (14)2 抗压承载力计算 (15)3 底盘强度计算 (15)八、参考文献 (16)九、附图附图1尺寸布置图 (17)附图2间隙圆校验图 (18)附图3正常运行最大风情况下的抵抗弯矩图 (19)附图4事故时弯矩图 (20)m MPa /1087.65310)75.117512.36()0,5(333--⨯=⨯+=γ)/(1012.5361062.1810665.89.267610)0,0(3331m MPa Aqg ---⨯=⨯⨯=⨯=γ)/(1075.117102.6181)5.517(5728.27)0,5(332m MPa --⨯=⨯+⨯=γ)/(10625.0),0(324m MPa Av d v sc f -⨯=μαγmMpa /1024.66102.618110.5171.10.1625.0)10,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γm Mpa /1079.111102.618115.5171.175.0625.0)15,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γ一、 整理设计用相关数据1、任务书所给参数：2、 气象条件列表：3、 根据任务书提供导线LGJ-150/35的参数，（参考书二）整理后列下表：4、 计算导线的比载: （1）导线的自重比载：（2）冰重比载：（3）垂直总比载：（4） 无冰风压比载：假设风向垂直于线路方向0.1v 110;190sin ,90==︒==c K βθθ线路可以得出下式：1） 外过电压，安装有风：v=10m/s, f α=1.0,sc μ=1.12） 内过电压 v=15m/s, f α=0.75,sc μ=1.1m Mpa /102.19351062.18125.5171.185.0625.0)25,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γm Mpa /1056.225102.618125.5171.161.0625.0)25,0(3324--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=γm Mpa /1056.311102.618110)52.517(2.10.1625.0)10,5(3325--⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=γ3) 最大风速 v=25m/s,设计强度时，f α=0.85,sc μ=1.14）最大风速 v=25m/s,计算风偏时，f α=0.61,sc μ=1.1（5）覆冰风压比载计算： v=10m/s,计算强度和强度时，f α=1.0,sc μ=1.2 （6）无冰综合比载1) 外过电压，安装有风：m Mpa v /10108.3710624.6512.3600,0)10,0(332224216--⨯=⨯+=+=），（）（γγγ 2) 内过电压 ：m Mpa /1015.8381079.111512.36)15,0(33226--⨯=⨯+=γ3) 最大风速计算强度时：m Mpa /10711.501092.135512.36)25,0(33226--⨯=⨯+=γ4）最大风速计算风偏时：m Mpa /1096.3441056.225512.36)25,0(33226--⨯=⨯+=γ（7）覆冰综合比载：m Mpa /1075.8541056.31187.65310,50,5)10,5(332225237--⨯=⨯+=+=）（）（γγγ 将有用比载计算结果列表：表 4 - 2 单位：5、计算比值0/σγ，将计算的结果列入下表：由于最大风速和覆冰有风比载和气温都相同，故比载小的不起控制作用。
输电线路导、地线张力弧垂及杆塔荷载计算程序用户使用说明书
“输电线路导、地线张力弧垂及杆塔荷载计算程序”使用说明书江苏省电力设计院2008年10月11日前言杆塔承受的电线荷载，就是电线通过悬挂点施加到杆塔上的力。
该力在无风情况下通常分解为相互垂直的三个分量，即竖向垂直荷载TG、纵向张力荷载TQ（顺线路方向的水平张力）、横向张力荷载TS（垂直于线路方向的水平张力，包括通过电线传递的风荷载）。
电线荷载一般需计算5种工况(覆冰、大风、不均匀脱冰、事故、安装)下的荷载，对于钢管塔还需考虑大风上拔，必要时杆塔设计还要校验验算工况。
在各种工况下组合垂直荷载、纵向荷载、横向荷载是一个很繁琐的过程，简单的靠人工或电子表格计算工作量大，且很容易出错。
“输电线路导、地线张力弧垂及杆塔荷载计算程序”集成了导地线张力及弧垂计算和杆塔荷载计算的功能，只需输入最原始的设计参数，计算结果可直接的以图形或表格的方式输出，直观且提高工作效率。
根据《110~750kV架空输电线路设计规范》（国标报批稿）、《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL/T 5154-2002），并参照《电力工程高压送电线路设计手册》（第二版，以下简称《手册》）和我院原“500kV杆塔荷载计算程序”的有关公式，结合杆塔设计的经验，编制了本程序。
其特点如下：1．与导地线张力计算绑定编程，避免了开列杆塔荷载时导地线参数和气象条件的多次重复输入，无需借助于其它软件便可独立完成导地线的张力及荷载计算；2．设置了导地线、气象区及绝缘子串型数据库；3．具有计算数据自动保存和读取Excel荷载计算书中设计参数的功能，如要修改原荷载中某数据，只需操作“读取杆塔数据”按钮，修改某数据后再进行计算，无需再次输入全部数据，操作方便、快捷；4．荷载表中列出了导地线参数、气象条件、绝缘子、金具、线路参数及中间数据，同时在Excel上设有自校验功能，可从中获取荷载的详细计算公式，便于校核；5．可同时计算6组导、地线力学特性和架线弧垂表，生成的CAD图表可直接出版；6．可计算三层导线及地线，双回路塔的荷载可一次性开列完成。
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输电杆塔结构及其基础设计
3.2 构件或连接的荷载效应组合与设计表达式
3.2.1 承载力极限状态的荷载效应组合与设计表达式
(3-1) 0（GSGK十∑VQSChK)≤R 式中y。——结构重要性系数，按安全等级确定；一级：特别重要的杆塔 结枸，不应小 于I.I；二级：各级电压线路的各类杆塔，不应小于1.0；三级：l临 时使用 的各类杆塔应取0.9； SGK——按永久荷载标准计算的荷载效应值； yG——永久荷载分项系数，当永久荷载效应对结构构件的承载能力 不利时取1.2, 当永久荷载效应对结构构件的承载能力有利时取I.O; S“K——按第z个可变荷载标准值计算的荷载效应值； 3 2构件或连接的荷载效应组合与设计表达式 25 7q——第f个可变荷载的分项系数，取1.4, 妒——可变荷载组合值系数，按表3-1确定； R-结构构件抗力设计值。
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3.2 构件或连接的荷载效应组合与设计表达式
3.2.1 承载力极限状态的荷载效应组合与设计表达式
表3-1 可变荷载组合值系数v
荷载工况、电压等级、 荷载工况、电压等级、杆塔情况 正常运行情况 断日耐张与转角杆塔。 断日耐张与转角杆塔。≥220kV j ≤liOkV的直线杆塔 的直线杆塔 安装情况 验算情况
可变荷载组合值系数∞ 可变荷载组合值系数
输电杆塔结构及其基础设计
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输电杆塔结构及其基础设计
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3.1杆塔荷载的来源与分类 3.1杆塔荷载的来源与分类
（1）杆塔荷载的来源主要为以下几个方面： 1）杆塔自重与杆塔自身的风荷载。 2）杆塔起着架空支持电线（导线与地 线简称）的作用，作用在电线上的所有荷载都要通过电线挂点传给杆塔。如电线 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、锚线、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。 8）其他不可预见的或偶然荷载。 （2）杆塔荷载分类为： 1）永久荷势导线及地线，绝缘于及附件和结构构件与杆塔上的各种固定设 备等重力荷载。 2）可变荷载。风和冰雪荷载，导线与地线张力，安装检修的各种附加荷载， 结构变形引起的次生荷载以及各种振动力荷载。
输电杆塔结构及其基础设计
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