Ⅱ型直线杆的计算方法及应用注意事项

《110kV～750kV架空输电线路设计规范》10.1.4规定：各类杆塔的正常运行情况，应计算下列荷载组合：

（1）基本风速、无冰、未断线（包括最小垂直荷载和最大水平荷载组合）。

（2）设计覆冰、相应风速及气温、未断线。

（3）最低气温、无冰、无风、未断线（适用于终端及转角杆）。

（一）作用于Ⅱ型杆一根电杆上的荷重

1.水平荷重

导线上的风压：

图331所示Ⅱ型杆一根主柱上的风压：

P0=Kq

式中　K——气体动力系数，K=0.7；

q——风的速度头，，导线不覆冰时vn=最大风速，导线覆冰时vn=覆冰时的相应风速。

2.垂直荷重

（1）导线的重量：G1=0.5×3Ga（Ga为一垂直档距内一根导线的重量）。

（2）绝缘子串的重量：G2=0.5×3Gb（Gb为每串绝缘子的重量）。

（3）横担一半长度的重量：G3。

（4）加在电杆顶部的重量以G1-3表示之：G1-3=G1+G2+G3。

（5）Ⅱ型杆一根杆自杆顶至地面的重量：G4。

图331　Ⅱ型直线杆

图332　电杆挠度的计算

（二）在线路横向上电杆挠度的确定

Ⅱ型电杆在风压的作用下将弯曲。因此，产生由垂直重力所产生的附加弯曲力矩，此项附加的弯曲力矩在计算Ⅱ型杆时必须计及（图332）。

（1）M点的挠度。导线上风压在M点产生的挠度：

惯性力矩可按表331所列进行计算。

表331　电杆断面的惯性力矩

注　D—电杆的外壁直径，cm；d—电杆的内壁直径；注脚：“1”—电杆梢径，“2”—电杆地平面处直径。(https://www.xing528.com)

电杆上风压在M点产生的挠度：

式中　P2——电杆上的风压[式（322）]，kgf；

H——电杆在地平面上部的高度，m。

M点的总挠度：

（2）N点的挠度。导线上风压在N点产生的挠度：

当时：

电杆上风压在N点产生的挠度：

当时：

N点的总挠度：

（三）电杆材料中应力的确定

取地平面上的AA截面为计算截面。

1.对AA截面的弯曲力矩

导线及电杆上风压所产生的弯曲力矩：

电杆挠度与垂直力所引起的弯曲力矩：

总的弯曲力矩：

2.AA截面中的应力

表332　电杆截面积的计算

如果电杆材料的弯曲和压缩的许用应力相等的话，则式（3314）可写成：

求得之应力σA不得大于电杆材料的许用应力。木质电杆的许用应力可以在附录七中查到。水泥电杆的许用应力可按下式求之：

式中　[M]——水泥电杆的允许弯矩，1kg·m=100kg·cm。

（四）结论

从计算中可以看出，电杆挠度与垂直力所引起的弯曲力矩仅是导（地）线及电杆上风压所引起弯曲力矩的2.46%，而垂直压缩力Q所引起的附加应力仅是总应力的4.84%，这两项对水泥杆计算的影响是不大的。为了计算偏于安全和简化计算，这两项所引起的附加应力的影响，可以认为是总应力的10%。若以弯曲力矩表示：

只要MA≤[M]，则水泥杆强度满足要求，不需要进行电杆挠度的计算。但是，对于木质电杆，因其挠度比较大，仍需按上述方法进行全部计算。