杆塔设计 受力分析

输电杆塔结构及其基础设计输电杆塔结构及其基础设计8.1外拉线门型电杆拉线张力简化计算如图8-1所示，在初始状态下，四根拉线的内力均为；在荷载作用下，四根拉线的内力变为:T1、T2、T3、T4输电杆塔结构及其基础设计8.1.2纵向非对称荷载作用下（断边导线时）(1)四根拉线共同工作阶段。如图8-2所示，在初始状态下各拉线张力均为T0。当横担一端有纵向不平衡张力Td时，结构受非对称荷载作用。把它向横担中心简化，可得到作用在横担中心的纵向力和扭矩。计算两组力分别作用于结构时拉线内力增量，再与拉线初张力T0叠加，即可求得各拉线张力。输电杆塔结构及其基础设计输电杆塔结构及其基础设计8.1.3横向和纵向荷载联合作用输电杆塔结构及其基础设计8.2八字拉线门型电杆拉线张力简化计算8.2.1横向荷载作用下八字拉线门型杆受横向荷载单独作用时，初张力对拉线最终拉力没有影响，如图8-4(b)所示。拉线的最终拉力为输电杆塔结构及其基础设计8.2.2横向、纵向荷载联合作用下如图8-4(c)所示为八字拉线门型杆受横向和纵向荷载联合作用，存在以下三种受力情况。输电杆塔结构及其基础设计8.3拉线电杆主杆挠度和弯矩的计算拉线电杆的主杆和拉门塔的主柱实际上是在轴向力与横向荷载共同作用下工作的，由于横向荷载、主杆或主柱初弯曲以及轴向压力初偏心的作用，致使主杆或主柱产生了横向挠度。轴向压力N的作用将使横向挠度进一步增大，从而使弯矩加大。它们属于压弯构件（梁-柱）。输电杆塔结构及其基础设计8.3.1挠度计算输电杆塔结构及其基础设计输电杆塔结构及其基础设计8.3.2弯矩计算输电杆塔结构及其基础设计8.4外拉线门型塔的内力计算8.4.1横向对称荷载作用下的内力计算如图8-6所示，荷载（如横向风荷载）在杆塔平面内作用时，假设拉线2、3已退出工作，拉线1、4的张力可通过对两主柱延长线交点取矩求得，主柱的压力可通过对主柱与横担交叉点取矩求得。计算公式如下输电杆塔结构及其基础设计8.4.2纵向对称荷载作用下的内力计算如断中导线或0度大风时，杆塔受纵向对称荷载荷载作用，拉线和主柱的受力按下式计算输电杆塔结构及其基础设计8.5外拉线门型塔考虑门形构架侧移时的计算8.5.1拉门塔的工作特点和简化假设拉线杆塔结构在横向、垂直荷载作用下，产生一定侧移△后而保持稳定的平衡状态。这主要是由拉线和门型构架共同提供侧向抗力的结果。拉线是通过其张力的横向分量提供侧向抵抗力，门型构架是通过横担与主柱连接点抗弯提供侧向抗力。假如没有拉线，侧向抗力只能由门型构架全部提供，横担一主柱连接点需要传递较大的弯矩（与传递的剪力和轴力相比）。由于拉线的设置，拉线给杆塔的侧移提供了很大的抗力，而门型构架只分担很小一部分抗力，横担一主柱连接点只需传递较小的弯矩。此时，横担与主柱连接点主要表现为铰接特性（主要传递剪力、较小的弯矩）。在实际设计的拉线杆塔结构中，横担一主柱连接点比较薄弱，抗弯能，力较小，只能提供很小的弯矩抗力。因此，根据拉线杆塔的工作特点，在分析中，把横担一主柱连接点简化为铰接点，忽略了较小的弯矩抗力。这种作法给分析带来了很大的简化，同时各种因素可充分地考虑进去。输电杆塔结构及其基础设计8.5.2拉门塔计算公式的建立输电杆塔结构及其基础设计输电杆塔结构及其基础设计输电杆塔结构及其基础设计8.5.3拉门塔主柱按压弯构件设计根据式(8-29)和式(8-31)的侧移△与拉线截面Ac的关系，可得图8–9所示的拉门塔拉线工作特性曲线。图8-9中安全区段1为小侧移阶段，拉线变形较小，拉线2未退出工作。需要较大的拉线截面来保持整个结构有较大的侧移刚度。安全区段2为大侧移阶段，拉线变形较大，拉线2已退出工作，拉线截面较小，结构侧移刚度较小。不安全区段，拉线已不满足强度要求，结构可能发生失稳，设计时应予以避免。图8-9中，△1为拉线2刚好退出工作时的临界侧移，△2为拉线强度刚好满足要求时的临界侧移，Ac1、Ac2为临界侧移时所需的拉线截面。输电杆塔结构及其基础设计8.6拉线门型电杆考虑门形构架侧移时的计算输电杆塔结构及其基础设计8.7多层拉线单柱铁塔内力与变形计算多层拉线单柱铁塔结构，如拉线猫头型、拉线上字型、拉线鸟骨型，其特点是重量轻、施工安装比较快，在线路工程中应用也比较多，如图8-10所示为多层拉线猫头塔。多层拉线单柱铁塔在拉线结点处为弹性支承，拉线与在相互作用，结构变形相对比较大，轴力在横向变形上产生附加弯矩。多层拉线单柱铁塔内力求解。比较复杂，以往多采用三弯矩方程求出支座横向节点荷载，代人拉线平衡方程后，迭代求解拉线应力，迭而求出其余未知量，具体算法参见《电力工程高压送电线路设计手册》。矩阵位移法求解多层拉线单柱铁塔稳定性好、精度高、适用电算编程求解，本节介绍用矩阵位移法计算多层拉线单柱铁塔。输电杆塔结构及其基础设计8.7.1塔柱总节点刚度矩阵方程塔柱的总节点位移有：①自由位移；②拉线节点位移；③约束位移。按照三种位移对总节点力向量、总节点刚度矩阵进行分块，得到塔柱总节点刚度矩阵方程的分块形式如下输电杆塔结构及其基础设计8.7.2相互作用力转换矩阵Ty和变形协调转换矩阵T建立输电杆塔结构及其基础设计输电杆塔结构及其基础设计8.7.3拉线应力状态方程式输电杆塔结构及其基础设计8.7.4梁柱单元刚度矩阵输电杆塔结构及其基础设计8.7.6拉线分布荷载计算拉线通常所受的荷载有自重荷载、风荷载、覆冰重力荷载及拉线上的集中荷载等。(1)垂直于拉线的分布风荷载输电杆塔结构及其基础设计