1、10kV 單回路直線電桿荷載計算實例單回路直線電桿荷載計算實例工程概況工程概況本工程為單回路 10kV 架空配電線路工程，其中 X 號直線采用單回直線環型鋼筋混凝土電桿（以下簡稱電桿），電桿高度 15m，由上下兩節組成，上面一節長 9m， 下面一節長為 6m， 主桿頂徑為 D0=190mm， 底徑為 DH=390mm,埋深 2.5m（桿型圖見下圖）；導線采用 JKLYJ-10 1185 型架空絕緣線，安全系數 K=5；假設根據該塔明細表知該基直線桿水平檔距為 70m，垂直檔距 80m。通過計算判斷應該采用什么等級的環型鋼筋混凝土電桿（本計算中未考慮絕緣子的影響）。氣象條件氣象條件導線垂直比載導

2、線垂直比載a）導線直重比載）導線直重比載1（0,0）=qg/A10-3=7699.80665193.4310-3=38.9910-3Mpa/mb）導線覆冰比載）導線覆冰比載2（10,0）=27.728b(b+d)/A10-3=27.72810(24.6+10) 193.4310-3=49.6010-3Mpa/mc）導線垂直總比載）導線垂直總比載3（10,0）=1（0,0）+2（10,0）=38.9910-3+49.6010-3=88.5910-3Mpa/m式中：q-導線的 單位長度質量，kg/km；g-重力加速度；A-導線截面，mm2；d-導線外徑,mm；b-覆冰厚度,mm。導線水平比載導線水

3、平比載a）導線無冰風壓比載）導線無冰風壓比載）大風風壓比載4（0,25）=Sd W0/A =0.851.124.6252(1600193.43)=46.4510-3Mpa/m）安裝風壓比載4（0,10）=Sd W0/A =1.01.124.6102(1600193.43)= 8.7410-3Mpa/mb）導線覆冰風壓比載）導線覆冰風壓比載5（10,10）=S（b+d ）W0/A =1.01.2（10+24.6）102(1600193.43)= 13.4210-3Mpa/m式中：a - 風荷載檔距系數，應根據設計基本風速查下表；S-導線或地線的體型系數： 線徑小于 17mm 或覆冰時(不論線徑大

4、小)應取S=1.2；線徑大于或等于 17mm，S取 1.1；W0-基準風壓標準值，kN/m2，應根據基準高度的風速 V(m/s)計算。計算如下：W0/=V2/1600V - 基本風速，m/s；A-導線截面，mm2；d-導線外徑,mm；b-覆冰厚度,mm。導線綜合比載導線綜合比載a）導線無冰綜合比載）導線無冰綜合比載）大風綜合比載6（0,25）=（12（0,0）+42（0,25）1/2=（(38.9910-3)2+( 46.4510-3)2）1/2=60.6410-3Mpa/m）安裝有風綜合比載6（0,10）=（12（0,0）+42（0,10）1/2=（(38.9910-3)2+( 8.7410

5、-3)2）1/2=39.9610-3Mpa/mb）導線覆冰綜合比載）導線覆冰綜合比載7（10,10）=（32（10,0）+52（10,10）1/2=（88.5910-3)2+(13.4210-3)2）1/2=89.6010-3Mpa/m運行工況荷載計算運行工況荷載計算根據 GB 50061-2010 第 8.1.9 條強條規定，各類桿塔的運行工況計算最大風速（無冰、未斷線）、覆冰（相應風速、未斷線）及最低氣溫（無風無冰、未斷線）。根據計算條件的實際情況本次僅計算最大風速與覆冰運行工況的荷載（最低溫荷載為導線重力）。a）大風工況）大風工況）導線重力G=1（0,0）ALV=38.9910-3193

6、.4380=603.35 N）導線風壓P=4（0,25）ALP=46.4510-3193.4370=628.94 Na）覆冰工況）覆冰工況）導線重力G=3（10,0）ALV=88.5910-3193.4380=1370.88 N）導線風壓P=5（10,10）ALP=13.4210-3193.4370=181.71 N式中：A-導線截面，mm2；LV-垂直檔距,mm；LP-水平檔距,mm。注：實際工況中大風與覆冰的垂直檔距值是有差異的，為計算方便，本次采用相同值，下同。斷線工況荷載計算斷線工況荷載計算根據 GB 50061-2010 第 8.1.10 條規定，直線單回桿塔的斷線工況荷載主要計算斷

7、 1 根導線（10kV 無地線,所以計算未考慮地線）、無風、無冰。第 8.1.13 條規定，重冰區應按覆冰、無風，-5計算。本工程計算條件為 10mm 中冰區，故氣象條件按無風無冰考慮。）導線重力G=603.35 N）導線斷線張力T=TmaxX%= TPX%/k=2673235%5=1871.24 N式中：Tmax-最大使用張力，N;Tmax=TP/kTP-最小破壞拉斷力，N；K-導線安全系數；X%-導線最大使用張力百分數。具體見下表：安裝工況荷載計算安裝工況荷載計算根據 GB 50061-2010 第 8.1.15 條規定，安裝工況是相應風速、無冰條件下計算。a）安裝上導線）安裝上導線）導線

8、重力G=603.35 N）導線風壓P=4（0,10）ALP=8.7410-3193.4370=118.34 N掛上導線時，導線越過下橫擔須向外拉開，其拉力 T2與水平線的夾角假設為 20，并假設上下橫擔間導線水平拉開 1.2m。（如下圖）：x=0，則：y=0，則：解得 T1=1140.10N, T2=1009.50NT1引起的垂直荷載 GT1和橫向荷載 PT1為：G= K(G+ GT1)+GF=1.1(603.35+632.41)+300=1659.34NP= KPT1+P=1.1948.62+118.34=1161.82Nb）安裝下導線）安裝下導線）導線重力G=603.35 N）導線風壓P=

9、4（0,10）ALP=8.7410-3193.4370=118.34 NG= KG+GF=1.1603.35+300=963.685NP=P=118.34N運行大風工況風壓計算運行大風工況風壓計算）橫擔處（圖中標記 1 處）單位長度桿身風壓P1（0,25）=SZW0A =SZW0(D0+DX)/2=1.00.71.14(0.19+0.19+0.875) 22521600=60.89 N/m）電桿接頭處（圖中標記 2 處）單位長度桿身風壓P2（0,25）=SZW0A =SZW0(D0+DX)/2=1.00.71.0(0.19+0.19+975) 22521600=68.36 N/m）地面處單位長

10、度桿身風壓P3（0,25）=SZW0A =SZW0(D0+DX)/2=1.00.71.0(0.19+0.19+12.575) 22521600=74.74 N/m式中： - 風振系數，應根據桿塔總高度查下表；S-風荷載體型系數，環型電桿取 0.7；Z-風壓高度變化系數；根據地形粗糙程度按下表選取；W0-基準風壓標準值，kN/m2，應根據基準高度的風速 V(m/s)計算。計算如下：W0/=V2/1600V - 基本風速，m/s；A-桿塔結構構件迎風面的投影面積，mm2。安裝工況風壓計算安裝工況風壓計算）橫擔處單位長度桿身風壓P1（0,25）=SZW0A =SZW0(D0+DX)/2=1.00.7

11、1.14(0.19+0.19+0.875) 21021600=9.74 N/m）電桿接頭處單位長度桿身風壓P2（0,25）=SZW0A =SZW0(D0+DX)/2=1.00.71.0(0.19+0.19+975) 21021600=10.94 N/m）地面處單位長度桿身風壓P3（0,25）=SZW0A =SZW0(D0+DX)/2=1.00.71.0(0.19+0.19+12.575) 21021600=11.96 N/m風壓作用點高度計算風壓作用點高度計算）橫擔處風壓作用點高度）電桿接頭處風壓作用點高度）地面風壓作用點高度式中：D0- 主桿頂徑，mm；Dx-任意截面 x 處的桿徑，mm；h

12、x-桿頂至任意截面 x 處垂直距離，mm。埋深受力點 h0/3=2.5/3=0.83m， 桿頂至埋深受力點 h3=12.5+0.83=13.33m運行工況彎矩計算運行工況彎矩計算a）大風工況）大風工況M=1.15GGa+Q(ph+qxhxZ)M1=1.151.41.0（628.940.8+60.890.80.53）=851.64NmM2=1.151.41.0628.949+628.94(9-0.8)2+68.3696=31663.09NmM3=1.151.41.0628.9413.33+628.94(13.33-0.8)2+74.7412.5(8.33+0.83)）=52651.41Nm式中：

13、G-永久荷載分項系數，宜取 1.2，對結構構件有利時可取 1.0；Q-可變荷載分項系數，宜取 1.4；Ga-所有垂直荷載準荷載對任意截面 x 處的彎矩標準值，Nm；ph -所有橫向荷載準荷載對任意截面 x 處的彎矩標準值，Nm；-可變荷載組合系數，運行工況宜取 1.0，耐張型桿塔斷線工況和各類桿塔的安裝工況宜取 0.9，直線型桿塔斷線工況和各類桿塔的驗收工況宜取 0.75；qx-任意截面 x 處以上桿身單位長度風壓標準值，N/m。hx-桿頂至任意截面 x 處垂直距離，mm。Z - 任意截面 x 處以上的風壓合力作用點的高度，m。斷線工況彎矩計算斷線工況彎矩計算因為斷上導線對桿身產生的彎矩比斷下

14、導線要大得多（即斷上導線起控制作用），故只計算斷上導線時桿柱的彎矩（按固定橫擔考慮）。M=1.15QKCTh)M1=1.151.40.751.01871.240.8=1807.62NmM2=1.151.40.751.01871.249=18528.08NmM3=1.151.40.751.01871.2413.33=28311.81Nm式中：KC -斷線時的沖擊系數安裝工況彎矩計算安裝工況彎矩計算M=1.15GGa+Q(ph+qxhxZ)）安裝上導線）安裝上導線M1=1.151.01.40.9（1161.820.8+9.740.80.53）=1352.77NmM2=1.151.01.40.9（1

15、161.829+10.9496）=16007.31NmM3=1.151.01.40.9（1161.8213.33+11.9612.5(8.33+0.83)）=24425.04Nm）安裝下導線安裝下導線M1=1.151.01.40.9 （118.340.8+9.740.80.53） =143.16N mM2=1.151.01.40.9（118.349+118.34(9-0.8)2+10.9496）=5211.47NmM3=1.151.01.40.9（118.3413.33+118.34(13.33-0.8)2+11.9612.5(8.33+0.83)）=8567.20Nm安裝時產生的最大彎矩 M

16、1=1352.77Nm， M2=16007.31Nm，M3=24425.04Nm。注：M1 為橫擔處的彎矩，計算該彎矩的目的是校核電桿該處鋼筋及混凝土強度是否滿足要求，本次不講訴，感興趣的可以查閱相關書籍或私下與小編交流。另外在實際工程中一般都采用典設桿型，校核典設桿型是夠滿足強度要求就是通過計算出以上彎矩來對電桿的強度進行校核，當以上計算不大于電桿的強度時說明滿足，否則不滿足。電桿的強度（抵抗彎矩）計算參考 DL/T 5154-2012 公式（6.2.1-3）。以上計算彎矩不適合用于桿塔結構構件的變形、裂縫和抗裂計算。如果要進行該類計算是在上面計算中將G、Q值取 1，既公式為 M=1.15Ga+(ph+qxhxZ)進行計算。根據以上計算知道上段在最大彎矩為根據以上計算知道上段在最大彎矩為 31.663kN31.663kNm m（大風工況大風工況），下段下段的最大彎矩為的最大彎矩為 52.65kN52.65kN m m （大風大風） 。 根據根據 環形混凝土電桿環形混凝土電桿（GBGB 4623-20144623-2014）規定的環形鋼筋混凝土錐形電桿的開裂檢驗彎矩參數規定的環形鋼筋混凝土錐形電桿的開裂檢驗彎矩參數 （參照上期的參照上期的環形混環形混凝土電桿的技術要求、錐形桿直徑及埋深計算凝土電桿的技