皖電東送淮南上海輸變電工程桿塔荷載及鐵塔計算原則中國電力工程顧問集團公司二八年九月目 錄1設計依據11.1 技術標準及規程規范11.2 設計氣象條件11.3 導地線參數21.4 絕緣子及金具等相關參數21.5 地線保護角32荷載取值原則42.1 重現期及結構重要性系數42.2 荷載43桿塔荷載條件83.1 水平檔距83.2 垂直檔距83.3 代表檔距83.4 最大使用檔距93.5 Kv值94荷載工況94.1正常運行94.2 斷線工況104.3 不均勻冰工況104.4 安裝工況104.5 終端桿塔114.6 驗算情況114.7 抗串倒塔荷載114.8 OPGW開斷塔114.9 氣象區分界塔115其它121. 設計依據1.1 技術標準及規程規范適用于電力送電線路工程項目的法令、法規、標準、規程、規范、規定等的最新有效版本。主要標準如下：（1）架空送電線路基礎設計技術規定(DL/T 5219-2005)；（2）送電線路鐵塔制圖和構造規定(DLGJ136-1997)；（3）參照執行110-750kV架空輸電線路設計技術規范(報批稿)、架空送電線路桿塔結構設計技術規定(DL/T5154-2002)、重覆冰架空輸電線路設計技術規程(報批稿)及其他有關規程、規范、技術規定和參考資料；（4）1000kV交流架空輸電線路設計暫行技術規定（Q / GDW 178-2008）；（5）本工程相關專題研究報告；（6）中國電力工程顧問集團公司出臺的特高壓相關規定。1.2 設計氣象條件設計氣象條件表風速（m/s）冰厚（mm）溫度（）年平均氣溫0015最高溫度0040設計復冰1010、155最大風速3005注：1、風速基準高度離地面10m。2、地線比導線增加5mm覆冰設計,不平衡張力系數取值按導線所在冰區執行。3、本工程驗算覆冰按增加10mm考慮。1.3 導地線參數導線型號項 目LGJ-630/45LBGJ-240-20ACOPGW-240結構股數直徑mm鋼72.8019/4.00鋁454.20截面mm2鋁623.4559.69鋼179.07總666.55238.76236.6直徑 mm33.602020.3彈性模量 N/mm210363.0147.2162.0熱膨脹系數 1/10-620.91313.0計算重量 kg/km20601595.51614計算拉斷力 kN148.70260.01288.6安全系數2.504.0/3.8地線支架垂直和水平荷載按照LBGJ-240-20AC增大5%開。1.4 絕緣子及金具等相關參數（1）絕緣子長度本次鐵塔規劃，盤式或合成絕緣子凈長按照10.53m執行，絕緣子串長度參考華東院提供絕緣子串組裝圖相應串型確定。（2）絕緣子重量鐵塔間隙圓絕緣子重量按照合成絕緣子計，鐵塔負荷計算按盤式絕緣子計，具體長度和總量參考金具圖紙。（3）絕緣子風荷載絕緣子受風面積0.04m2/片，合成串按照串長/146mm標準絕緣子折片。覆冰情況下（含不均勻冰）須考慮風荷載增大系數。具體取值按下表確定：覆冰厚度（mm）覆冰風荷載增大系數導地線、絕緣子桿塔101.2151.3201.5荷載計算時間隔棒個數按照垂直檔距每50m一個，單重20kg。導地線防振錘個數根據檔距，按照下表安裝，導線防振錘單重8kg,地線防振錘單重5kg。防振錘安裝個數表1234導線500L750750L1000L1000地線L300300L650600L900L900（4）耐張塔設計條件1）鼓型耐張塔跳線掛點距按8m設計。2）耐張塔外角側均按照有跳線串設計，內側是否需要安裝跳線串請各院間隙校核決定。3）耐張塔跳線負荷按照金具圖參考執行。4）各層橫擔耐張塔跳線偏角均按：5，10，15，35設計，適當配重，按此角度配置硬跳線參數并校核電氣間隙。1.5 地線保護角（1）鐵塔地線采用負保護角，平地塔形地線對最外相導線保護角-4，山區塔形地線對最外相導線保護角取-6。（對分裂導線中心）（2）相鄰導線（含導地線）水平位移1m。（對分裂導線中心）（3）導地線垂直距離受地線電暈控制，目前暫按導地線垂直距離14m考慮。（4）外過無風工況下，檔距中央導地線距離按S0.012L+1進行配合。（5）導線線間距離和導地線層高按科研部門的研究結論為準，根據科研部門意見，耐張塔應考慮帶轉角后線間距離的要求。2. 荷載取值原則2.1 重現期及結構重要性系數（1）本工程荷載重現期按100年一遇取值；（2）本工程一般線路段結構重要性系數0按1.1取值（安裝工況按1.0取值）。2.2 荷載（1）基準風速起算高度為10m，地面粗糙度類別按B類考慮，風壓高度變化系數z和風荷載體型系數s按建筑結構荷載規范(GB500092001)的規定取值；（2）基準設計風速取值不小于27m/s，全線分為27m/s、30m/s、32m/s三個風區：1）電氣計算 下相導線平均高風速分別取值為32.19m/s、35.770m/s和38.15m/s。 操作過電壓風速取相應最大風速的0.5倍，分別取16m/s、18m/s和19m/s，不再進行高度修正。 帶電作業取10m/s，不再進行高度修正。 雷電風速27m/s取10m/s，30m/s風區、32m/s風區取15m/s。 導線平均高度：對于呼高H的塔,下相導線平均高按下式計算：H平均高=H-（2/3*f）cos（）-L其中H塔高導線風偏角度，取下相導線計算高度高大風風速計算 f導線弧垂 按f=H-L-d L=絕緣子串長（懸垂串取13m，耐張串取0m） d=導線對地安全距離及欲度（取25m）上、中相及地線平均高按該值增加層間距（導地線距離）取值。 風壓增大系數對于呼高H的塔，計算各相導線平均高H平均高后，=（H平均高/導線計算高度）0.32對于如跨越塔等特殊塔形，可不按此執行。2）荷載計算 風壓增大系數：同電氣間隙規劃原則，對于如跨越塔等特殊塔形，可不按此執行。 對于鐵塔的各種呼高，應提供不同呼高的風壓折算系數。對大于平均計算高的鐵塔，按照風壓折算系數減小檔距（水平檔距）使用，各種鐵塔應提供折減比例。（3）導地線覆冰增大系數10mm冰區取1.2、15mm冰區取1.3、20mm冰區取1.5；（4）不同區段共用的鐵塔，對所有使用條件均應進行計算。（5）導地線風荷載調整系數和風壓不均勻系數按下表取值:導地線風荷載調整系數和風壓不均勻系數取值表風速V（m/s）2020V2727V31.531.5a計算桿塔荷載1.000.850.750.70設計桿塔（風偏計算用）1.000.750.610.61bc計算桿塔荷載1.001.101.201.30注：表中風速為離地10m高基準風速。跳線計算風壓不均勻系數取1.2；（6）縱向不平衡張力和斷線張力除按覆冰率計算外，取值應不低于下表中的取值；輕、中冰區不平衡張力取值表冰區不平衡張力（最大使用張力的百分數）直線型桿塔耐張型桿塔導線地線導線地線10mm1020304015mm15253545輕、中冰區斷線張力取值表冰區斷線張力（最大使用張力的百分數）直線型桿塔耐張型桿塔導線地線導線地線10mm平丘20/山區251007010015mm3510070100注:桿塔規劃中按平腿設計的桿塔斷線張力按平丘取值，其余按山區取值。（7）桿塔風荷載調整系數z，按建筑結構荷載規范（GB500092001）計算，但不應小于架空送電線路桿塔結構設計技術規定（DL/T 51542002）規定，可參照下表取值：塔高50100m100150m上橫擔z2.52.7中橫擔z2.32.5下橫擔z2.02.2身部分段高(m)102030405060708090100110120130140150z1.201.251.301.351.401.451.501.551.601.701.751.801.851.902.00注： 中間值按插入法計算； 基礎的z取對桿塔效應的50%，即z基礎=(z桿塔1)/2+1。（8）安裝檢修提升導線按1.5倍起吊考慮，地線仍按雙倍起吊考慮，附加荷載按下表取值；耐張塔安裝對導、地線的臨時拉線的平衡張力分別取40kN和5kN；動力系數按1.1取值；桿塔施工附加荷載類 別導線（kN）地線（kN）跳線（kN）電壓（kV）直線桿塔耐張桿塔直線桿塔耐張桿塔耐張桿塔10008.012.04.04.06.0本條原則，由于各院設計習慣不同，請結構和電氣兩專業協調考慮。（9）計算各類桿塔的可變荷載組合系數按下表取值可變荷載組合系數取值表正常運行情況斷線情況安裝情況不均勻冰荷載情況驗算情況直線桿塔耐張桿塔1.00.900.900.90.90.75（10）結構構件的體型系數，角鋼取1.3，鋼管構件取的1.30.6=0.78，考慮到鋼管構件的粗糙度，實際計算時取0.85。（11）地震荷載由于全線大部分地方均處在7度地震設防區或低于7度地震設防區，可按110750kV架空輸電線路設計規范(報批稿)關于抗震驗算的要求執行。（12）斷線垂直荷載1）直線及直線轉角塔按覆設計冰工況下100%的垂直荷重取值；2）山區耐張轉角塔的斷線相斷線側取70%、另側取30%；平地耐張轉角塔的斷線相斷線側取60%、另側取40%；未斷線相按100%取值；（13）其余荷載取值及荷載組合參照110750架空輸電線路設計規范（報批稿）、重覆冰架空輸電線路設計技術規程（報批稿）有關規定；3. 桿塔荷載條件3.1 水平檔距（1）根據各設計院規劃鐵塔使用條件進行設計，耐張塔水平荷載按照山地3:7，平地4:6的比例分配到橫擔前后側；同時要滿足5:5比例分配后構件強度的要求；（2）不同風速區直線塔相互插花使用時，可根據風壓系數對線條荷載和塔身荷載的影響大小，適當調整桿塔的使用條件（可根據具體情況放大或折減使用），但同時應注意校核電氣間隙。（3）所有桿塔按標準呼稱高設計計算，對高于標準呼稱高的桿塔折減檔距使用；在計算時不應出現（或盡量減少）大于標準呼稱高的工況控制塔頭構件的情況。3.2 垂直檔距（1）根據各設計院規劃鐵塔使用條件進行設計，耐張塔兩側按照3:7分配；山區耐張桿塔應考慮一側垂直檔距為正，另外一側為負（-350m）的情況；采用雙串的直線桿塔按4:6比例分配。（2）不同風速區直線塔相互插花使用時，垂直檔距可保持不變。（3）終端塔應考慮垂直負荷全部加在線路側的情況。3.3 代表檔距（1）直線塔負荷用代表檔距按400m。（2）耐張塔負荷用代表檔距按300/600m，并結合水平檔距和垂直檔距組成“大水平荷載；大垂直荷載；大張力小水平荷載；小垂直荷載；小張力”等組合。3.4 最大使用檔距各塔型最大使用檔距受導地線線間距離控制。3.5 Kv值根據規劃使用情況執行，同時對于直線轉角塔，應驗算正反向風情況下，不同轉角度數對Kv(包括不同掛點最大Kv和最小Kv)的影響。直線轉角塔按照不同轉角度數結合最大Kv和最小Kv值規劃間隙圓，布置雙掛架合理減小塔頭尺寸。電氣間隙計算過程中，應將各工況垂直檔距進行換算。4. 荷載工況各類桿塔均應計算正常運行情況、事故情況、安裝情況以及不均勻覆冰情況下的荷載組合，必要時尚應驗算地震、過載冰、過載風等稀有工況。4.1正常運行（1）基本風速、無冰、未斷線（包括最小垂直荷載和最大水平荷載組合）。（2）最大覆冰、相應風速及氣溫、未斷線。（3）最低氣溫、無冰、無風、未斷線。4.2 斷線工況斷線工況下（-5、有冰、無風荷載）不平衡張力應按照靜態荷載計算。（1）懸垂型桿塔（不含大跨越直線塔）的斷線（含分裂導線的縱向不平衡張力）情況，應計算下列荷載組合：1）在同一檔內任意兩相導線存在縱向不平衡張力，地線不斷線。2）在同一檔內任意一根地線和任意一相導線同時有不平衡張力；（2）耐張型桿塔的斷線情況，應計算下列荷載組合：1）在同一檔內任意兩相導線（終端桿塔還應考慮作用一相或兩相導線的不利情況）存在不平衡張力，地線未斷、有冰、無風。2）一根地線斷線，同時任意一相導線有不平衡張力； （3）垂直冰荷載取100設計覆冰荷載；（4）斷線工況應考慮無冰情況下最小垂直荷載情況；4.3 不均勻冰工況不均勻冰工況（按未斷線、-5、有不均勻冰、10m/s風），考慮所有導地線同時有同向不平衡張力，使桿塔承受最大的彎矩。15mm冰區還要考慮導地線同時有不同向不平衡張力，使桿塔承受最大的扭矩。4.4 安裝工況各類桿塔的安裝情況，應按10m/s風速、無冰、相應氣溫的氣象條件下考慮。導線安裝張力考慮：施工誤差系數1.025，同時考慮導線初伸長影響系數1.12，地線1.05，即電氣負荷表中安裝工況考慮的張力增大系數為：導線 1.0251.12 = 1.15地線 1.0251.05 = 1.08同時考慮施工誤差引起的另一側張力減小引起的張力差和過牽引系數。過牽引時，導線動力系數取1.1、地線動力系數取1.05。4.5 終端桿塔終端桿塔應計及變電站（或升壓站）一側導線及地線已架設或未架設的情況。4.6 驗算情況各類桿塔的驗算覆冰荷載情況，按照驗算冰、-5、有風、未斷線計算，并計入塔位高差、檔距等引起的導地線不平衡張力。4.7 抗串倒塔荷載防串倒的加強型懸垂型桿塔，除按照常規懸垂型桿塔工況計算外，還應按照所有導地線同側有斷線張力（或不平衡張力）計算。4.8 OPGW開斷塔下列鐵塔考慮OPGW開段:SZ273P、SZ302P、SZ322P、SZ303考慮OPGW開段。4.9 氣象區分界塔（1）風區分界塔：采用高氣象區耐張塔，使用條件留欲度，由鐵塔設計單位驗算。（2）冰區分界塔：采用高氣象區耐張塔，使用條件留欲度，由鐵塔設計單位