毕业设计（文）
题目厦门市李线110KV输电线路转角塔设计
学生姓名 学号
专 业 输电线路工程 班级
指导教师
评阅教师
完成日期 2014年 X 月X日
目 录
摘 1
前言 3
1输电铁塔简介 4
11 国外输电事业发展状况 4
12 输电线路耐张塔现状存问题 5
13 输电铁塔特点分类 6
14 输电铁塔设计复杂性 6
15 设计步骤 6
2设计条件选择 7
21原始资料参数 7
22架空线应力弧垂计算 8
23金具选 13
24塔头尺寸确定 16
3 铁塔荷载组合计算 18
31运行工况杆塔荷载计算 18
32断线时杆塔荷载计算 22
33安装工况荷载计算 26
34杆塔风荷载计算 27
4 铁塔力计算 28
41塔身受压计算 29
42塔身受扭计算 32
43塔头力计算 34
44 塔腿力计算 36
45 受压构件稳定性计算 40
5 铁塔节点连接计算 41
51螺栓数目计算 41
52 铁塔节点设计 42
6 铁塔稳定计算 43
61 等截面格构式柱强度稳定计算 43
致 谢 45
参考文献 46
厦门市李线110KV输电线路转角塔设计
学 生：
指导老师：
单位：
摘：厦门市110kV李线现成洪塘头变叶厝变电源进线该线路安全运行洪塘头叶厝区域带正常安全供电起着重作线路运行年加貌变化造成导线金具腐蚀绝缘老化严重部分水泥杆产生明显裂纹存着诸安全隐患急需该段水泥杆线路进行改造毕业设计通设计完成改造线路基完整干字形耐张铁塔文通完成铁塔种荷载计算选定铁塔尺寸然进行验算安全距离强度稳定性等认识干字形转角塔结构组成时干字形转角塔特性定理解
关键词：干字形耐张塔设计荷载力
The design of 110Kv Corner tower tower for Xiamen Litong transmission line
Student
Faculty Adviser
Abstract Xiamen 110kV Li with the line now become power Hongtang head and leaf CuO variable into the wire the safe and reliable operation of the line ofHongtang head and leaf CuO regional area normal safe reliable power supplyplays an important role in But because the line running for many yearslandscape change caused by the earth wire fittings corrosion insulation agingserious some cement rod produced obvious cracks there exist many securityhidden danger so it is urgent to carry out the transformation of the cement poleline this graduation design is the design of complete transformation circuit basedcomplete dry type strain tower In this paper through the completion of variousload calculation to the selected tower tower size and then check the safety distance strength and stability let us recognize dry shaped tower structure at the same time also let us tension Tata to stem shape had certain understanding
Keywordsstem shape strain tower design load internal force
前言
着国国民济持续发展民群众电量需求越越国电力建设发展越越快架空高压输电线路中输电线路杆塔结构占非常重位输电线路电网重组成部分杆塔输电线路重组成部分输电线路距离远电压高特点输电线路设计提出新求输电线路杆塔设计进行优化整输电线路建设水提高时旧线路铁塔需改造建设
国域辽阔员低电压等级户分散较广110KV代表运行电压等级会国电力输送中长期扮演着重角色外然年高压超高压技术发展迅猛事实单位功率电输送110kV电压等级电压等级成110kV线路然国家电力线路中重部分外110kV线路施工难度技术求220kV低低资质电力建设单位参建设样够更提升社会生产力会越越新建低电压等级线路
作工科高校毕业生走工作岗位前门课程综合科四年学理知识社会实践设计次综合运学理技训练够进步提高分析解决问题力时通次设计促学会查阅相关参考文献提升收集运原始资料力外规范手册产品目录选标准图等方面会知识提升
国铁塔构造设计解放初期采原苏联模式 根国理气候条件进行强度校核 原铁塔进行局部修改60年代 开始行设计 逐渐形成35KV500KV输电线路铁塔系列
70年代中期 着国民济恢复电力需求急剧增长 国开始进行500KV输电线路设计实验建设 第批500KV输电工程结构体设计 缺乏验 国外类工程材料消耗30直1984年电力建设研究84型酒杯塔实验研究成功 设计员造思想方法破旧模式束缚短短年中东北电力设计院华北电力设计院设计酒杯型直线塔电力建设研究研制猫头型立塔均达国际先进指标 1987年华北电力设计院设计ZVX拉V塔电力建设研究研制LV87拉V塔进入国先进水行列成果 缩国500KV输电结构设计世界先进水差距
目前国架空线路设计领域尚未成熟特高压输电跨越输电探索中前进时仅数高校开设输电线路工程学科中校华北电力学输电线路工程走国前列设计运实践中反馈回问题值继续探索
1输电铁塔简介
11 国外输电事业发展状况
目前国架空线路设计领域尚未成熟特高压输电跨越输电探索中前进时仅数高校开设输电线路工程学科中校华北电力学输电线路工程走国前列设计运实践中反馈回问题值继续探索
110kV国区域电力网电压等级输送距离50～300km电力网较范围发电厂联系起通较长高压输电线路较范围种类型户输送电目前国县市杆电网采110kV电力网110kV线路电压等级较高杆塔荷载较目前般采双杆门型电杆带叉梁门型电杆带叉梁V型拉线门型电杆V型拉线撇腿门型电杆铁塔提高110kV输电线路耐雷水实际工程中常常采根避雷线防雷保护角25°左右样防止雷击线路杆塔造成停电事动重合闸减少雷击跳闸造成供电中断效措施增加绝缘子片数提高耐雷水着绝缘子片数增加杆塔受荷载增加求杆塔强度提高满足济求实际工程中般采7片绝缘子
目前国架空线路设计领域尚未成熟特高压输电跨越输电探索中前进时仅数高校开设输电线路工程学科中校华北电力学输电线路工程走国前列设计运实践中反馈回问题值继续探索
美国目前标准化导线铜质绞线导电力铝值绞线成较高密度较发达国家美国加拥较成熟线路设计流程技术超高压特高压方面起步早前苏联尝试2000KV交流输电线路目前运营中高电压等级输电线路1200KV
12 输电线路耐张塔现状存问题
目前国杆塔设计制造水行业先进制造技术相差甚远国杆塔制造企业分2 类类手工生产企业数少乡镇企业体集体企业生产加工力水差般没什技术力量企业生产程中杆塔放样机加工等均手工操作完成整塔加工完成试装制造质量难保证类国营企业电力部定点生产厂铁塔生产厂技术力量相较强定加工设备加工力企业业员较加工制造80 年代设计生产设备技术水利现代制造技术企业没引进先进制造技术设备提高杆塔制造行业动化水推动技术进步必杆塔设计制造中技术问题纳
（1）杆塔结构强度分析方法
杆塔结构中存量确定素传统满应力设计方法难反映设计参数确定性素结构安全济结构性设计方法考虑载荷结构中确定素统计学性理出发杆塔性进行分析设计杆塔结构设计新方杆塔结构种超静定结构某杆件破坏导致整结构破坏破坏杆件达定数目时杆塔承受载荷算杆塔破坏
（2）杆塔新型式新结构研究
着电压等级提高杆塔载荷增加原单肢角钢双肢角钢结构等已满足工程求目前国生产特高强度钢材(15MnVNa—C)型材角钢外材等合理利新材料开发研究新杆塔结构型式务急杆塔结构分两部分头部身部杆塔结构优化设计降低耗钢量优化设计方法采满应力设计轻重量设计进步研究重量目标形状优化设计改变杆件结构形式拓扑优化设计利优化设计方法新代杆塔形式进步降低耗钢量降低制造成新型杆塔头部结构根电气特性求确定塔身部分杆件布置形式通结构形状优化拓扑优化技术确定形状优化确定杆塔结构控制尺寸拓扑优化确定杆件优布置二者相结合新代杆塔结构形式降低耗钢量
（3）杆塔设计新工艺研究
利计算机技术智设计制造技术CIMS技术等解决杆塔设计制造中问题避免繁重体力劳动验性工作杆塔设计制造新工艺关键利目前铁塔结构满应力设计软件新塔型设计者需反复设定塔型控制尺寸反复调整花费时间精力仅仅条件优化更重设计制造完成组塔整周期较长易满足工期求杆塔设计生产程中单线图设计放样制造等工作分独立完成单线图设计时量信息放样制造等工序法继承相互间缺乏必信息联系重复性劳动干预工作效率低前杆搭设计行业弊端研究基三维杆塔智化建模分析计算设计制造计算机控制系统实现新型杆塔图纸设计完成设计制造体化提高生产效率保证产品质量摆杆塔制造行业面前重课题
13 输电铁塔特点分类
输电线路铁塔简称电力铁塔形状般分：酒杯型猫头型字型干字型桶型五种途分：耐张塔直线塔转角塔换位塔（更换导线相位位置塔）终端塔跨越塔等结构特点种塔型均属空间桁架结构杆件单根等边角钢组合角钢组成材料般Q235（A3F）Q345（16Mn）两种杆件间连接采粗制螺栓螺栓受剪力连接整塔角钢连接钢板螺栓组成部件塔脚等块钢板焊接成组合件热镀锌防腐运输施工架设极方便呼高60m铁塔铁塔中根材设置脚钉方便施工作业员登塔作业
直线塔输电线路常种塔型线塔输电线路中直线塔般承受导线重力垂直荷载常见直线塔型干字型杯型猫头型等次设计110KV猫头直线塔种普遍塔型
14 输电铁塔设计复杂性
杆塔设计工作技术求工作量劳动强度整输电线路工程设计中够体现设计水体部分杆塔设计水高低质量优劣直接影响整工程质量造价影响杆塔加工制造施工安装终影响电网安全运行杆塔选型布置计算构造应遵循科学规划准确计算规划设计充分优化合理构造原
15 设计步骤
次设计目通设计完成改造线路第基完整铁塔（铁塔材辅材角钢）杆塔设计规范求根电压等级气象条件等计算塔头荷载确定危险工况选择钢材设计塔头关尺寸然验算编写计算说明书CAD出图
2设计条件选择
21原始资料参数
电压等级：110KV
塔形：单回路干字形转角塔
塔材：辅材均角钢
代表呼高：2427米
区：福建厦门
水档距：400米
垂直档距：650米
转角：0°~30°
风速：35ms
覆冰：冰区
厦门属典型气象I区项参数
表21 气象条件表
气象条件
气 温（℃）
风 速（ms）
覆 冰（mm）
高温
+40
0
0
低温
5
0
0
覆冰
风
+10
35
0
安装
0
10
0
外电压
+15
15
0
电压年均温
+20
175
0
导线线参规范选考虑设计适性选择110KV常导线避雷线组合中荷载较重组合选择导线LGJ24055线选择GJ50参数：
表22 LGJ24055参数表
截面积A
(mm2)
导线直径d(mm)
弹性系数
E
(MPa)
温度膨胀系数
(1°C)
计算拉断力(N)
计算质量(Kgkm)
抗拉强度[]
MPa
安全系数 K
许应力
[]
Mpa
年均应力限 [] MPa
29757
2240
80000
178×
102100
1108
32596
25
13038
8149
注
表23 GJ50参数表
截面积A
(mm2)
线直径d(mm)
弹性系数E
(MPa)
温度膨胀系数
(1°C)
计算拉断力(N)
计算质量(Kgkm)
抗拉强度
Mpa
安全系数K
许应力
Mpa
年均应力限
MPa
563
96
181400
115×
65780
447
110996
30
36999
27749
注：
22架空线应力弧垂计算
221计算架空线路载
(1)垂直载
重载
（2）水载
冰风压载（假设风垂直线路方）
式中 αf—风速均匀系数取表2—3中数值
βc—500kV线路架空线风荷载调整系数仅计算架空线作杆塔风荷载500kV线路取2—3中数值低500kV线路取10
μsc—风载体型系数冰架空线线径d<17mm时取μsc12线径线径d>17mm时取μsc11
表2—4 风荷载参数表
设计风速ms
10
15
20~30
30~35
35
αf
计算杆塔荷载
100
100
085
075
075
校验杆塔电气间隙
100
075
061
061
061
βc
计算500KV杆塔荷载
100
100
110
110
130
110KV线路d2682mm>17mmμsc11βc10
安装风 v10ms 10
外电压v15ms 075
电压
风速
计算强度时：v35ms075
计算风偏：v35ms061
(3) 冰综合载
安装风时
外电压时
电压时
风速：计算强度时
风速：计算风偏时
表25 导线载汇总表：
项目
重
γ1（00）
安装γ6（010）
外电压γ6（015）
电压
γ6（0175）
风(强度）
γ6（035）
风（风偏）
γ6（035）
数（×103）
3652
3689
3755
3841
5996
5319
备注
075μsc11
061
μsc11
222计算避雷线载
计算程
表26 线载汇总表
项目
重
γ1（00）
安装γ6（010）
外电压γ6（015）
电压
γ6（0175）
风(强度）
γ6（035）
数（×103）
7786
7890
8080
8186
7890
备注
075
μsc12
223判定效界档距
(1) 控制条件关参数建见表27
表27 控制条件参数表
条件
风速
低气温
年均气温
13038
13038
8148
载γ()
57469
36515
36515
γ[σ0](1m)
04408×103
02801×103
04481×103
温度°C
10
5
20
值编号
b
a
c
(2)等高悬点考虑计算界档距
计算界档距时种控制条件作Ⅰ状态载γi温度ti应力达允许值[σ]Ⅱ
界档距公式求
高差时cosβ1时：
(3)判断效界档距确定控制条件
判断效界档距确定控制气象条件
界档距填入效界档距判表：
表28 界档距判表
控制条件
a(低气温)
b（风速）
c(均气温)
界档距(m)
lab虚数
lac23519m
lbc虚数
—
容易出效档距lac23519m低气温风速起控制作档距时控制条件均气温档距时控制条件风速
224弧垂判定
档距40000m高差 000m时控制条件：年均气温
载 应力 温度t 20
界气温弧垂发生高气温状态：
求外电压状态弧垂档距中央导线线垂直距离计算：
23金具选
231污区划分绝缘子选型
线路位福建省厦门市处海查福建省电力系统污区分布图修订说明厦门市存c1c2d1d2种等级污区设计污区取中严重d2级污区线路爬电距30mmkv（计算时取系统高工作电压）
线路电压110KV爬电距离应3300mm
绝缘子串泄漏距离应满足式
D≥Ud
式中D―绝缘子串泄漏距离cm
U―线路额定电压KV
d―泄漏距（爬电距）cmkv
直线杆塔串绝缘子片数
n＝DS(5—13)
式中D—绝缘子串应泄漏距离cm
S—片绝缘子泄漏距离cm
n—直线杆绝缘子串绝缘子片数
综合考虑线路初步选定XWP160型悬式绝缘子单片爬电距离400mm
悬垂串绝缘子片数n≥3300400825
悬垂串选择9片绝缘子耐张串规范加12片选择10片绝缘子
232绝缘子串力学电气性数：
表29 XWP170绝缘子参数
型号
机电破坏荷载
尺寸
工频电压
雷电全波击耐受电压
爬电距离
重量
H
D
d
湿耐受
击穿
XWP170
70
160
255
13C
50
120
120
400
60
233缘子串安全系数联数
组成绝缘子串元件机械强度应满足规程求查架空输电线路设计表1—11知盘型绝缘子荷载时低安全系数取27断线时低安全系数取18断联低安全系数取15双联联绝缘子串应验算断联机械强度
耐张绝缘子串计算公式
查电力金具手册Ｋ＝25时标称截面240mm²允许拉断力TN 52125KN
耐张绝缘子串需采双串
234导线金具选型组装
根电力金具手册第三版选型金具表
导线悬垂绝缘子串组装零件表29绘制相应组装图见附图
件号
名称
重量（kg）
数量
型号
1
挂板
056
1
Z7
2
球头挂环
027
1
QP7
3
绝缘子
60
9
XWP70
4
悬垂线夹
57
1
CGU5A
5
预绞丝
144
1
FYH240
绝缘子串长度L(mm)
1665
绝缘子串质量（kg）
6197
适导线型号
LGJ24055
适电压（kv）
110
表210 悬垂绝缘子串组装表
图21 悬垂绝缘子串组装图
2)导线耐张绝缘子串组装
表211 耐张绝缘子串组装表
件号
名称
重量
数量
型号
1
U型挂环
054
2
U10
2
挂环
049
1
PH10
3
联板
443
2
L1040
4
挂板
056
2
Z7
5
球头挂环
027
2
QP7
6
绝缘子
60
2x10
XWP70
7
碗头挂板
097
2
WS—7
8
U型挂环
092
1
UL10
9
耐张线夹
220
1
NLD4
绝缘子串长度L (mm)
2350
绝缘子串质量（kg）
13715
适导线
LGJ24050
适电压(kV)
110
图22 耐张绝缘子串组装图
235线金具选型组装
线直线杆塔悬挂耐张塔固定分悬垂组合耐张组合完成线般组合仅连接金具线夹组成组合应保证悬挂点线路垂直线路方转动灵活悬垂组合长度越短越[13]
表212 线金具组装表
编号
名称
型号
数量
质量
1
直角挂板
ZS10
1
090
2
楔形线夹
NX2
1
18
3
钢线卡子
JK2
1
03
适线型号GJ55
24塔头尺寸确定
241初步设计塔头尺寸
图23 塔头尺寸图
查阅输电线路塔形手册求相塔形：
1GJ3干字形耐张塔呼高205m横担长度7000mm
2JG90°转角塔呼高18m横担长度短边3100mm长边4100mm
设计杆塔呼高较高2325m综合考虑塔形协调暂定横担长度5000mm转角030°转角较考虑加工组装方便采称横担
线支架长度确定：考虑综合防雷性塔形协调美观暂取线支架长度3500mm跳线端加长500mm
242塔头尺寸校验
（1）导线间安全距离校验
单回路两项导线水排列时线间距离确定
规程规定：导线水线间距离根运行验确定1000m档距计算公式：
假设塔形中导线间距11932*cos15°11525完全满足求
（2）防雷保护角校验
防雷保护角：
1299°
设计求防雷保护角等25°满足设计求
（3）杆塔带电部分塔材安全距离校验
导线塔身安全距离确定
查阅输电杆塔级基础设计110KV带电部分杆塔间隙应10m带电作业情况带电部分杆塔构建间间隙应1m
杆塔耐张塔风荷载安全距离影响横担长度完全满足求
3 铁塔荷载组合计算
转角杆承力杆重荷载导线张力风荷载例设计时取风导线垂直
31运行工况杆塔荷载计算
311运行工况I：风冰未断线
导线：风时绝缘子串水横风荷载计算
——相导线绝缘子串数
——串绝缘子片数
——风压高度变化系数参考书目输电杆塔基础设计表25取值
——片绝缘子受风面积
——基风压
中绝缘子高度离面约27m查输电杆塔基础设计表2—5构件角钢时构件体型系数13
导线金具重力：
导线风压：
导线重量：
导线张力：
查输电杆塔基础设计第7页转角杆塔导线断线张力取张力70线断线张力取张力80
导线角度荷载：
导线衡荷载：
未断线设计档距相衡荷载0
线风压：
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
跳线侧金具风压：
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
表31 运行工况I荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682
2180209
0
线支架
2878693486（跳线侧）
10833471108224（跳线侧）
0
图31 运行工况I荷载图
312运行工况II：低温风未断线
导线金具重力：
导线重量：
导线张力：
导线角度荷载：
导线衡荷载：
未断线设计档距相衡荷载0
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
表32 运行工况II荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682
1479824
0
线支架
2878693486（跳线侧）
908006
0
图32 运行工况II荷载图
32断线时杆塔荷载计算
321断线工况I冰风断导线项线未断：
导线金具重力：
导线重量：
导线张力：
导线角度荷载：
导线衡张力：
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682420341（断线侧）
14798247399（断线侧）
027614（断线侧）
线支架
2878693486（跳线侧）
908006
0
表33 断线工况I荷载汇总表
图33 断线工况I荷载图
322断线工况II冰风断中导线项线未断：
导线金具重力：
导线重量：
导线张力：
导线角度荷载：
导线衡张力：
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
表34 断线工况II荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682420341（断线侧）
14798247399（断线侧）
027614（断线侧）
线支架
2878693486（跳线侧）
908006
0
图34断线工况II荷载图
323断线工况III冰风断根线导线未断
线断线张力：
表35 断线工况III荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682
1479824
0
线支架
1439（断线侧）3486（跳线侧）
9080064050（断线侧）
016943（断线侧）
图35断线工况II荷载图
33安装工况荷载计算：
紧线荷载分两种情况：相邻档未挂导线时荷载相邻档已挂导线荷载参输电线路施工紧线时需设时拉线存衡张力荷载相邻档已挂导线时垂直荷载较处计算相邻档已挂导线时紧线荷载
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
导线金具重力：
导线重量：
附加荷载导线取20KN线取15KN
表36 安装工况荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
1040686
209209
0
线支架
4778695086（跳线侧）
9933471028224（跳线侧）
0
图36 安装工况荷载图
34杆塔风荷载计算
风作风垂直结构物表面风荷载计算公式
——风压高度变化系数
——构件体型系数
——杆塔风荷载调整系数
——构件承受风压投影面积mm
参考规程规定课题杆塔机器线路运行形环境书目输电杆塔基础设计表25选定风压高度变化系数088
课题设计杆塔类型型钢杆件组成塔架构建体型系数取值中塔架背风面荷载降低系数参考输电杆塔基础设计表26线路运行数选取塔架背风面荷载降低系数075
杆塔风荷载调整系数参考书目输电杆塔基础设计表28前面杆塔塔形形尺寸等信息取值125
构件角钢时构件体型系数13
杆塔塔身构件承受风压投影面积铁塔言
——铁塔构架填充系数 课题十情况选取数值02
——计算段高度
——铁塔塔身计算段侧面桁架宽宽
基风压W计算公式
风作风垂直结构物表面风荷载
4 铁塔力计算
输电线路铁塔属空间桁架结构数情况超静定结构简化计算般设计中作假定：
（1）空间桁架化面桁架铁塔承受荷载（横）铁塔正侧面基称
（2）构件节点理想铰构件轴线面直线节点交节点中心种体系构件承受轴力
（3）铁塔简化静定面桁架般构造求设置余杆件略计辅助材视零杆横隔材考虑承受扭矩
（4）铁塔腿部基础连接假定动铰接
中空间桁架杆件处部位（例：桁架结构外缘腹部等）杆件设计时布置目分弦杆腹杆支撑铁塔杆件处部位布置目分种类型：
1）材铁塔受力构件铁塔面桁架外缘构件基材
2）斜材铁塔面桁架腹杆承受水荷载衡铁塔扭距构件构件基直接承受垂直荷载承受水荷载
3)横材相水放置斜材
4)辅助材进步保证受力杆件稳定性增受力杆件承载力受力杆件两端间增加点点支撑杆件种仅仅起支撑作杆件称辅助材理辅助材零杆变形协调角度支撑杆件失稳趋势时会承受定轴力
41塔身受压计算
411材斜材力计算
处校验塔身首段末端材力处校验材受压强度计算运行工况I中荷载
图41塔身首段尺寸图
图取塔身首段截面已知结构重性系数γO10正常情况变组合系数Ψ10
材力：
斜材力：
图42 塔身末段尺寸图
材力：
斜材力：
412 横隔材弯矩计算
式中—工工具较重时采1000N荷载组合系数
—斜材支撑长材相邻两支撑点间距离(取值)
42塔身受扭计算
图4—3 塔身受扭分析图
断边导线衡张力作塔身受弯受扭断线张力剪力TD扭矩T＝TDC传塔身中心剪力TD均范培两侧面扭矩T塔身分配计算
方形矩形截面塔身段正侧面宽度（ab）变ab2受扭节间数n4时面产生计算式（正侧面受考虑）：
剪力：均分配两侧面TD2
扭矩：分配塔身横截面计算：
正面受力
侧面受力：
式中 TD－断线张力标准值
分配正侧面力
ab－塔身某分段顶部截面正侧面宽度
421扭矩作材力计算
双斜材正侧面斜材交点时塔截面正方形时材受力零
422扭矩作斜材力计算
图44扭矩作横隔材受力计算简图
图4—4示塔身根斜材承受水力：
右侧面
左侧面：
正背面：
423扭矩作横隔材力计算
图45双横隔斜材
图4—5示ab立面第档单斜材时横隔材力
424 横担面横隔斜材力计算
图42(a)横隔面横隔斜材布置双横隔斜材横隔斜材力算式
43塔头力计算
431 正常情况力计算
干字形转角塔塔头线支架中挂点横担组成正常情况铁塔承受垂直荷载横水风压角度荷载
图4—6 塔头结构受力图
水反力：
假定中导线悬点两侧两点AB两点铰接点承受相等水荷载AB两点头部体受力情况静定桁架结构分析
AB两点反力：
式中—AB两点水力塔头风压q铰接点AB力矩设计代数
—AB亮点垂直力重设计值（包括塔头重）总
线支架力计算：
图47 线支架结构受力图
采隔离体法取图示结构隔离体求线支架材N1N2力
（2） 横担力计算
图48 横担结构受力图
取BEF隔离体图44（b）求曲臂材N3N4力F点取力矩衡式：
取E点力矩衡方程式
44 塔腿力计算
441 正常运行情况铁塔基础作力计算
图49 正常运行情况塔腿荷载图
（1）力矩基础产生拔力压力横水荷载垂直荷载塔腿面中心产生力矩引起拔压力重产生压力
式中—水荷载塔腿脚处力矩设计值（包括断线张力衡张力）
—基础顶面垂直荷载设计值（包括铁塔重）
（2）横水荷载引起水推力
（3）塔腿坡度引起水推力
式中—塔腿坡度引起垂直线路方（x方）基础顶面水推力
—塔腿坡度引起线路方（y方）基础顶面水推力
—铁塔正面侧面材面水夹角
442 事断线情况铁塔基础作力计算
图410 断线情况塔腿荷载图
已知横担采Q345号角钢材采号角钢面斜材号角钢
（1）断边导线瞬间横担计算
材力计算
结构重性系数
式中—水荷载塔腿脚处力矩设计值（包括断线张力衡张力）
—基础顶面垂直荷载设计值（包括铁塔重）
（2）水荷载引起水推力
式中—断线张力设计值
（3）塔腿坡度引起水推力
式中—塔腿坡度引起垂直线路方（x方）基础顶面水推力
—塔腿坡度引起线路方（y方）基础顶面水推力
—铁塔正面侧面材面水夹角
（4）扭矩产生水推力
断线张力设计值TD塔脚脚面产生力矩剪力设计值：
45 受压构件稳定性计算
451 断边导线瞬间横担计算
（1）材
1) 材力计算
导线采Q345号角钢材号角钢面斜材结构重性系数变荷载组合系数
Q345钢材号角钢参数：f250Nmm2A1064cm2回转半径110KV横担断线击系数Kc11忽略挂线点偏心影响断线张力产生扭矩
2）局部稳定计算
采型钢满足局部稳定求
3） 整体稳定计算
满足整体稳定性求
（2）斜材
导线采Q345面斜材
Q345钢材参数：f250Nmm2A816cm2回转半径
1) 斜材力计算
局部稳定计算
5 铁塔节点连接计算
铁塔常材料角钢钢钢板外少量构（部）件特殊受力方式附属设施中需采园钢槽钢工字钢等外铁塔构件间连接量强度等级螺栓
铁塔节点连接般采焊接连接螺栓连接螺栓连接分普通螺栓连接高强度螺栓连接两类目前铁塔螺栓连接采普通螺栓连接普通螺栓受力性质分剪切螺栓连接受拉螺栓连接时受剪受拉螺栓连接三种类型中普通剪切螺栓连接铁塔连接中较常见次螺栓采68级
51螺栓数目计算
（1）螺栓承载力
式中—受剪面目数
—螺栓直径剪切面螺纹处时取螺栓效直径
—螺栓连接扛剪强度设计值Nmm2
—取受力方承压构件厚度厚度mm
—螺栓连接承压强度设计值Nmm2
（2）受剪螺栓群计算
1)螺栓数目计算
螺栓数目较时节点采排布置图51示螺栓数目计算：
式中—作构件设计轴力N
—取螺栓承载力设计值中较值
图51 列螺栓群图 图52 错列螺栓群
52 铁塔节点设计
铁塔中杆件节点处数采螺栓连接少数采焊接节点螺栓构造应符合受力求便加工保证连接质量
(1)杆件轴线
杆件轴线应汇交节点形成节点中心理杆轴心应型钢形心轴线角钢形心边部距离常整数制造方便螺栓连接时应该角钢线距汇交样汇交时杆件轴线带偏心计算中略计
(2)节点板结构尺寸
节点板作通交汇点斜材连接材传递衡节点杆力节点板形状应量简单般采矩形梯形行四边形等尺寸根构造求螺栓数目布置确定
节点板应力分布非常复杂压应力拉应力剪应力应力分布极均匀较局部应力应精确计算般铁塔设计中中间节点板厚度根材料应力参输电杆塔基础设计陈祥版表12—1取值节点板选Q345中间节点板厚度5mm
6 铁塔稳定计算
61 等截面格构式柱强度稳定计算
611 整体稳定计算
整体稳定性满足
式中 格构式柱承受轴压力设计值
压杆稳定系数格构式柱虚轴整体稳定计算应采换算长细求
格构式柱材截面面积
计算柱段范围弯矩
格构式柱欧拉界压力
等效弯矩系数
612 格构式柱柱单肢强度验算
根危险截面计算轴力N计算弯矩求格构式柱中单肢承受轴压力
式中 N—危险截面设计轴力
—危险截面设计弯矩
—格构式柱中材根数正方形截面n4三角形截面n3
b—格构式柱宽度
—行计算虚轴边材根数
613 格构式柱单肢刚度验算
轴心受力构件验算刚度计算式
：单肢刚度满足求
式中—构件计算长度
—构件截面回转半径
—构件允许长细DLT 5154—2002 架空送电线路杆塔结构设计技术规定规定150
格构式柱单肢强度稳定计算意义格构式柱中单肢应具定刚度强度免格构式柱整体稳定失前单肢强度稳定首先破坏强度稳定配合求出发设计时单肢强度稳定整体格构式柱强度稳定相配合时预期安全度
致 谢
时间飞逝学学生活快四年学生活中收获成绩取直关心帮助分开
首先特感谢指导老师XX老师悉心指导文书写设计程中量帮助指导理清设计思路操作方法遇事慌冷静终文书圆满书写落稿说份设计稿凝聚高老师心血汗水XX老师渊博知识严谨作风诲倦态度留深刻印象身学许受益终生东西次XX老师表示衷心感谢
次感谢学四年中课老师辅导员学期间严格求感谢学生活帮助解许专业知识道理够生活道路继续奋斗力量
外感谢学四年起走学朋友关心支持起学生活学期间生活充实留难忘回忆
感谢父母关系理解果没学生涯中私奉献默默支持法利完成天学业
参考文献
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[6] 房日肖志军李海彦输电线路塔型优化设计介绍广东电力1997[5]
[7] 唐绍宗国外输电线路铁塔发展展特种结构1998[3]
[8] 陈祥刘国等编著输电杆塔基础设计中国电力出版社2008年
[9] 李宏男胡柱路颖超输电铁塔交叉斜材非线性极限承载力研究野种结构2004[3]
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[14] 王璋奇输电线路杆塔设计中问题电力建设2002
[15] 刘雪峰220KV双回转角分支塔设计问题探讨企业技术开发201029（18）：310131
[16]赵占彪段绪胜钢结构中国水利水电出版社2011
[17] 孟遂民孔伟架空输电线路设计中国电力出版社20078
[18] 110750KV架空输电线路设计技术规范（GB505452010）
[19] 110750KV架空输电线路设计技术规范条文说明(GB505452010)
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毕业设计（文）
题目厦门市李线110KV输电线路转角塔设计
学生姓名 学号
专 业 输电线路工程 班级
指导教师
评阅教师
完成日期 2014年 X 月X日
目 录
摘 1
前言 3
1输电铁塔简介 4
11 国外输电事业发展状况 4
12 输电线路耐张塔现状存问题 5
13 输电铁塔特点分类 6
14 输电铁塔设计复杂性 6
15 设计步骤 6
2设计条件选择 7
21原始资料参数 7
22架空线应力弧垂计算 8
23金具选 13
24塔头尺寸确定 16
3 铁塔荷载组合计算 18
31运行工况杆塔荷载计算 18
32断线时杆塔荷载计算 22
33安装工况荷载计算 26
34杆塔风荷载计算 27
4 铁塔力计算 28
41塔身受压计算 29
42塔身受扭计算 32
43塔头力计算 34
44 塔腿力计算 36
45 受压构件稳定性计算 40
5 铁塔节点连接计算 41
51螺栓数目计算 41
52 铁塔节点设计 42
6 铁塔稳定计算 43
61 等截面格构式柱强度稳定计算 43
致 谢 45
参考文献 46
厦门市李线110KV输电线路转角塔设计
学 生：
指导老师：
单位：
摘：厦门市110kV李线现成洪塘头变叶厝变电源进线该线路安全运行洪塘头叶厝区域带正常安全供电起着重作线路运行年加貌变化造成导线金具腐蚀绝缘老化严重部分水泥杆产生明显裂纹存着诸安全隐患急需该段水泥杆线路进行改造毕业设计通设计完成改造线路基完整干字形耐张铁塔文通完成铁塔种荷载计算选定铁塔尺寸然进行验算安全距离强度稳定性等认识干字形转角塔结构组成时干字形转角塔特性定理解
关键词：干字形耐张塔设计荷载力
The design of 110Kv Corner tower tower for Xiamen Litong transmission line
Student
Faculty Adviser
Abstract Xiamen 110kV Li with the line now become power Hongtang head and leaf CuO variable into the wire the safe and reliable operation of the line ofHongtang head and leaf CuO regional area normal safe reliable power supplyplays an important role in But because the line running for many yearslandscape change caused by the earth wire fittings corrosion insulation agingserious some cement rod produced obvious cracks there exist many securityhidden danger so it is urgent to carry out the transformation of the cement poleline this graduation design is the design of complete transformation circuit basedcomplete dry type strain tower In this paper through the completion of variousload calculation to the selected tower tower size and then check the safety distance strength and stability let us recognize dry shaped tower structure at the same time also let us tension Tata to stem shape had certain understanding
Keywordsstem shape strain tower design load internal force
前言
着国国民济持续发展民群众电量需求越越国电力建设发展越越快架空高压输电线路中输电线路杆塔结构占非常重位输电线路电网重组成部分杆塔输电线路重组成部分输电线路距离远电压高特点输电线路设计提出新求输电线路杆塔设计进行优化整输电线路建设水提高时旧线路铁塔需改造建设
国域辽阔员低电压等级户分散较广110KV代表运行电压等级会国电力输送中长期扮演着重角色外然年高压超高压技术发展迅猛事实单位功率电输送110kV电压等级电压等级成110kV线路然国家电力线路中重部分外110kV线路施工难度技术求220kV低低资质电力建设单位参建设样够更提升社会生产力会越越新建低电压等级线路
作工科高校毕业生走工作岗位前门课程综合科四年学理知识社会实践设计次综合运学理技训练够进步提高分析解决问题力时通次设计促学会查阅相关参考文献提升收集运原始资料力外规范手册产品目录选标准图等方面会知识提升
国铁塔构造设计解放初期采原苏联模式 根国理气候条件进行强度校核 原铁塔进行局部修改60年代 开始行设计 逐渐形成35KV500KV输电线路铁塔系列
70年代中期 着国民济恢复电力需求急剧增长 国开始进行500KV输电线路设计实验建设 第批500KV输电工程结构体设计 缺乏验 国外类工程材料消耗30直1984年电力建设研究84型酒杯塔实验研究成功 设计员造思想方法破旧模式束缚短短年中东北电力设计院华北电力设计院设计酒杯型直线塔电力建设研究研制猫头型立塔均达国际先进指标 1987年华北电力设计院设计ZVX拉V塔电力建设研究研制LV87拉V塔进入国先进水行列成果 缩国500KV输电结构设计世界先进水差距
目前国架空线路设计领域尚未成熟特高压输电跨越输电探索中前进时仅数高校开设输电线路工程学科中校华北电力学输电线路工程走国前列设计运实践中反馈回问题值继续探索
1输电铁塔简介
11 国外输电事业发展状况
目前国架空线路设计领域尚未成熟特高压输电跨越输电探索中前进时仅数高校开设输电线路工程学科中校华北电力学输电线路工程走国前列设计运实践中反馈回问题值继续探索
110kV国区域电力网电压等级输送距离50～300km电力网较范围发电厂联系起通较长高压输电线路较范围种类型户输送电目前国县市杆电网采110kV电力网110kV线路电压等级较高杆塔荷载较目前般采双杆门型电杆带叉梁门型电杆带叉梁V型拉线门型电杆V型拉线撇腿门型电杆铁塔提高110kV输电线路耐雷水实际工程中常常采根避雷线防雷保护角25°左右样防止雷击线路杆塔造成停电事动重合闸减少雷击跳闸造成供电中断效措施增加绝缘子片数提高耐雷水着绝缘子片数增加杆塔受荷载增加求杆塔强度提高满足济求实际工程中般采7片绝缘子
目前国架空线路设计领域尚未成熟特高压输电跨越输电探索中前进时仅数高校开设输电线路工程学科中校华北电力学输电线路工程走国前列设计运实践中反馈回问题值继续探索
美国目前标准化导线铜质绞线导电力铝值绞线成较高密度较发达国家美国加拥较成熟线路设计流程技术超高压特高压方面起步早前苏联尝试2000KV交流输电线路目前运营中高电压等级输电线路1200KV
12 输电线路耐张塔现状存问题
目前国杆塔设计制造水行业先进制造技术相差甚远国杆塔制造企业分2 类类手工生产企业数少乡镇企业体集体企业生产加工力水差般没什技术力量企业生产程中杆塔放样机加工等均手工操作完成整塔加工完成试装制造质量难保证类国营企业电力部定点生产厂铁塔生产厂技术力量相较强定加工设备加工力企业业员较加工制造80 年代设计生产设备技术水利现代制造技术企业没引进先进制造技术设备提高杆塔制造行业动化水推动技术进步必杆塔设计制造中技术问题纳
（1）杆塔结构强度分析方法
杆塔结构中存量确定素传统满应力设计方法难反映设计参数确定性素结构安全济结构性设计方法考虑载荷结构中确定素统计学性理出发杆塔性进行分析设计杆塔结构设计新方杆塔结构种超静定结构某杆件破坏导致整结构破坏破坏杆件达定数目时杆塔承受载荷算杆塔破坏
（2）杆塔新型式新结构研究
着电压等级提高杆塔载荷增加原单肢角钢双肢角钢结构等已满足工程求目前国生产特高强度钢材(15MnVNa—C)型材角钢外材等合理利新材料开发研究新杆塔结构型式务急杆塔结构分两部分头部身部杆塔结构优化设计降低耗钢量优化设计方法采满应力设计轻重量设计进步研究重量目标形状优化设计改变杆件结构形式拓扑优化设计利优化设计方法新代杆塔形式进步降低耗钢量降低制造成新型杆塔头部结构根电气特性求确定塔身部分杆件布置形式通结构形状优化拓扑优化技术确定形状优化确定杆塔结构控制尺寸拓扑优化确定杆件优布置二者相结合新代杆塔结构形式降低耗钢量
（3）杆塔设计新工艺研究
利计算机技术智设计制造技术CIMS技术等解决杆塔设计制造中问题避免繁重体力劳动验性工作杆塔设计制造新工艺关键利目前铁塔结构满应力设计软件新塔型设计者需反复设定塔型控制尺寸反复调整花费时间精力仅仅条件优化更重设计制造完成组塔整周期较长易满足工期求杆塔设计生产程中单线图设计放样制造等工作分独立完成单线图设计时量信息放样制造等工序法继承相互间缺乏必信息联系重复性劳动干预工作效率低前杆搭设计行业弊端研究基三维杆塔智化建模分析计算设计制造计算机控制系统实现新型杆塔图纸设计完成设计制造体化提高生产效率保证产品质量摆杆塔制造行业面前重课题
13 输电铁塔特点分类
输电线路铁塔简称电力铁塔形状般分：酒杯型猫头型字型干字型桶型五种途分：耐张塔直线塔转角塔换位塔（更换导线相位位置塔）终端塔跨越塔等结构特点种塔型均属空间桁架结构杆件单根等边角钢组合角钢组成材料般Q235（A3F）Q345（16Mn）两种杆件间连接采粗制螺栓螺栓受剪力连接整塔角钢连接钢板螺栓组成部件塔脚等块钢板焊接成组合件热镀锌防腐运输施工架设极方便呼高60m铁塔铁塔中根材设置脚钉方便施工作业员登塔作业
直线塔输电线路常种塔型线塔输电线路中直线塔般承受导线重力垂直荷载常见直线塔型干字型杯型猫头型等次设计110KV猫头直线塔种普遍塔型
14 输电铁塔设计复杂性
杆塔设计工作技术求工作量劳动强度整输电线路工程设计中够体现设计水体部分杆塔设计水高低质量优劣直接影响整工程质量造价影响杆塔加工制造施工安装终影响电网安全运行杆塔选型布置计算构造应遵循科学规划准确计算规划设计充分优化合理构造原
15 设计步骤
次设计目通设计完成改造线路第基完整铁塔（铁塔材辅材角钢）杆塔设计规范求根电压等级气象条件等计算塔头荷载确定危险工况选择钢材设计塔头关尺寸然验算编写计算说明书CAD出图
2设计条件选择
21原始资料参数
电压等级：110KV
塔形：单回路干字形转角塔
塔材：辅材均角钢
代表呼高：2427米
区：福建厦门
水档距：400米
垂直档距：650米
转角：0°~30°
风速：35ms
覆冰：冰区
厦门属典型气象I区项参数
表21 气象条件表
气象条件
气 温（℃）
风 速（ms）
覆 冰（mm）
高温
+40
0
0
低温
5
0
0
覆冰
风
+10
35
0
安装
0
10
0
外电压
+15
15
0
电压年均温
+20
175
0
导线线参规范选考虑设计适性选择110KV常导线避雷线组合中荷载较重组合选择导线LGJ24055线选择GJ50参数：
表22 LGJ24055参数表
截面积A
(mm2)
导线直径d(mm)
弹性系数
E
(MPa)
温度膨胀系数
(1°C)
计算拉断力(N)
计算质量(Kgkm)
抗拉强度[]
MPa
安全系数 K
许应力
[]
Mpa
年均应力限 [] MPa
29757
2240
80000
178×
102100
1108
32596
25
13038
8149
注
表23 GJ50参数表
截面积A
(mm2)
线直径d(mm)
弹性系数E
(MPa)
温度膨胀系数
(1°C)
计算拉断力(N)
计算质量(Kgkm)
抗拉强度
Mpa
安全系数K
许应力
Mpa
年均应力限
MPa
563
96
181400
115×
65780
447
110996
30
36999
27749
注：
22架空线应力弧垂计算
221计算架空线路载
(1)垂直载
重载
（2）水载
冰风压载（假设风垂直线路方）
式中 αf—风速均匀系数取表2—3中数值
βc—500kV线路架空线风荷载调整系数仅计算架空线作杆塔风荷载500kV线路取2—3中数值低500kV线路取10
μsc—风载体型系数冰架空线线径d<17mm时取μsc12线径线径d>17mm时取μsc11
表2—4 风荷载参数表
设计风速ms
10
15
20~30
30~35
35
αf
计算杆塔荷载
100
100
085
075
075
校验杆塔电气间隙
100
075
061
061
061
βc
计算500KV杆塔荷载
100
100
110
110
130
110KV线路d2682mm>17mmμsc11βc10
安装风 v10ms 10
外电压v15ms 075
电压
风速
计算强度时：v35ms075
计算风偏：v35ms061
(3) 冰综合载
安装风时
外电压时
电压时
风速：计算强度时
风速：计算风偏时
表25 导线载汇总表：
项目
重
γ1（00）
安装γ6（010）
外电压γ6（015）
电压
γ6（0175）
风(强度）
γ6（035）
风（风偏）
γ6（035）
数（×103）
3652
3689
3755
3841
5996
5319
备注
075μsc11
061
μsc11
222计算避雷线载
计算程
表26 线载汇总表
项目
重
γ1（00）
安装γ6（010）
外电压γ6（015）
电压
γ6（0175）
风(强度）
γ6（035）
数（×103）
7786
7890
8080
8186
7890
备注
075
μsc12
223判定效界档距
(1) 控制条件关参数建见表27
表27 控制条件参数表
条件
风速
低气温
年均气温
13038
13038
8148
载γ()
57469
36515
36515
γ[σ0](1m)
04408×103
02801×103
04481×103
温度°C
10
5
20
值编号
b
a
c
(2)等高悬点考虑计算界档距
计算界档距时种控制条件作Ⅰ状态载γi温度ti应力达允许值[σ]Ⅱ
界档距公式求
高差时cosβ1时：
(3)判断效界档距确定控制条件
判断效界档距确定控制气象条件
界档距填入效界档距判表：
表28 界档距判表
控制条件
a(低气温)
b（风速）
c(均气温)
界档距(m)
lab虚数
lac23519m
lbc虚数
—
容易出效档距lac23519m低气温风速起控制作档距时控制条件均气温档距时控制条件风速
224弧垂判定
档距40000m高差 000m时控制条件：年均气温
载 应力 温度t 20
界气温弧垂发生高气温状态：
求外电压状态弧垂档距中央导线线垂直距离计算：
23金具选
231污区划分绝缘子选型
线路位福建省厦门市处海查福建省电力系统污区分布图修订说明厦门市存c1c2d1d2种等级污区设计污区取中严重d2级污区线路爬电距30mmkv（计算时取系统高工作电压）
线路电压110KV爬电距离应3300mm
绝缘子串泄漏距离应满足式
D≥Ud
式中D―绝缘子串泄漏距离cm
U―线路额定电压KV
d―泄漏距（爬电距）cmkv
直线杆塔串绝缘子片数
n＝DS(5—13)
式中D—绝缘子串应泄漏距离cm
S—片绝缘子泄漏距离cm
n—直线杆绝缘子串绝缘子片数
综合考虑线路初步选定XWP160型悬式绝缘子单片爬电距离400mm
悬垂串绝缘子片数n≥3300400825
悬垂串选择9片绝缘子耐张串规范加12片选择10片绝缘子
232绝缘子串力学电气性数：
表29 XWP170绝缘子参数
型号
机电破坏荷载
尺寸
工频电压
雷电全波击耐受电压
爬电距离
重量
H
D
d
湿耐受
击穿
XWP170
70
160
255
13C
50
120
120
400
60
233缘子串安全系数联数
组成绝缘子串元件机械强度应满足规程求查架空输电线路设计表1—11知盘型绝缘子荷载时低安全系数取27断线时低安全系数取18断联低安全系数取15双联联绝缘子串应验算断联机械强度
耐张绝缘子串计算公式
查电力金具手册Ｋ＝25时标称截面240mm²允许拉断力TN 52125KN
耐张绝缘子串需采双串
234导线金具选型组装
根电力金具手册第三版选型金具表
导线悬垂绝缘子串组装零件表29绘制相应组装图见附图
件号
名称
重量（kg）
数量
型号
1
挂板
056
1
Z7
2
球头挂环
027
1
QP7
3
绝缘子
60
9
XWP70
4
悬垂线夹
57
1
CGU5A
5
预绞丝
144
1
FYH240
绝缘子串长度L(mm)
1665
绝缘子串质量（kg）
6197
适导线型号
LGJ24055
适电压（kv）
110
表210 悬垂绝缘子串组装表
图21 悬垂绝缘子串组装图
2)导线耐张绝缘子串组装
表211 耐张绝缘子串组装表
件号
名称
重量
数量
型号
1
U型挂环
054
2
U10
2
挂环
049
1
PH10
3
联板
443
2
L1040
4
挂板
056
2
Z7
5
球头挂环
027
2
QP7
6
绝缘子
60
2x10
XWP70
7
碗头挂板
097
2
WS—7
8
U型挂环
092
1
UL10
9
耐张线夹
220
1
NLD4
绝缘子串长度L (mm)
2350
绝缘子串质量（kg）
13715
适导线
LGJ24050
适电压(kV)
110
图22 耐张绝缘子串组装图
235线金具选型组装
线直线杆塔悬挂耐张塔固定分悬垂组合耐张组合完成线般组合仅连接金具线夹组成组合应保证悬挂点线路垂直线路方转动灵活悬垂组合长度越短越[13]
表212 线金具组装表
编号
名称
型号
数量
质量
1
直角挂板
ZS10
1
090
2
楔形线夹
NX2
1
18
3
钢线卡子
JK2
1
03
适线型号GJ55
24塔头尺寸确定
241初步设计塔头尺寸
图23 塔头尺寸图
查阅输电线路塔形手册求相塔形：
1GJ3干字形耐张塔呼高205m横担长度7000mm
2JG90°转角塔呼高18m横担长度短边3100mm长边4100mm
设计杆塔呼高较高2325m综合考虑塔形协调暂定横担长度5000mm转角030°转角较考虑加工组装方便采称横担
线支架长度确定：考虑综合防雷性塔形协调美观暂取线支架长度3500mm跳线端加长500mm
242塔头尺寸校验
（1）导线间安全距离校验
单回路两项导线水排列时线间距离确定
规程规定：导线水线间距离根运行验确定1000m档距计算公式：
假设塔形中导线间距11932*cos15°11525完全满足求
（2）防雷保护角校验
防雷保护角：
1299°
设计求防雷保护角等25°满足设计求
（3）杆塔带电部分塔材安全距离校验
导线塔身安全距离确定
查阅输电杆塔级基础设计110KV带电部分杆塔间隙应10m带电作业情况带电部分杆塔构建间间隙应1m
杆塔耐张塔风荷载安全距离影响横担长度完全满足求
3 铁塔荷载组合计算
转角杆承力杆重荷载导线张力风荷载例设计时取风导线垂直
31运行工况杆塔荷载计算
311运行工况I：风冰未断线
导线：风时绝缘子串水横风荷载计算
——相导线绝缘子串数
——串绝缘子片数
——风压高度变化系数参考书目输电杆塔基础设计表25取值
——片绝缘子受风面积
——基风压
中绝缘子高度离面约27m查输电杆塔基础设计表2—5构件角钢时构件体型系数13
导线金具重力：
导线风压：
导线重量：
导线张力：
查输电杆塔基础设计第7页转角杆塔导线断线张力取张力70线断线张力取张力80
导线角度荷载：
导线衡荷载：
未断线设计档距相衡荷载0
线风压：
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
跳线侧金具风压：
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
表31 运行工况I荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682
2180209
0
线支架
2878693486（跳线侧）
10833471108224（跳线侧）
0
图31 运行工况I荷载图
312运行工况II：低温风未断线
导线金具重力：
导线重量：
导线张力：
导线角度荷载：
导线衡荷载：
未断线设计档距相衡荷载0
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
表32 运行工况II荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682
1479824
0
线支架
2878693486（跳线侧）
908006
0
图32 运行工况II荷载图
32断线时杆塔荷载计算
321断线工况I冰风断导线项线未断：
导线金具重力：
导线重量：
导线张力：
导线角度荷载：
导线衡张力：
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682420341（断线侧）
14798247399（断线侧）
027614（断线侧）
线支架
2878693486（跳线侧）
908006
0
表33 断线工况I荷载汇总表
图33 断线工况I荷载图
322断线工况II冰风断中导线项线未断：
导线金具重力：
导线重量：
导线张力：
导线角度荷载：
导线衡张力：
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
线张力：
线角度荷载：
线衡荷载：
未断线设计两端水档距相衡张力0
表34 断线工况II荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682420341（断线侧）
14798247399（断线侧）
027614（断线侧）
线支架
2878693486（跳线侧）
908006
0
图34断线工况II荷载图
323断线工况III冰风断根线导线未断
线断线张力：
表35 断线工况III荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
840682
1479824
0
线支架
1439（断线侧）3486（跳线侧）
9080064050（断线侧）
016943（断线侧）
图35断线工况II荷载图
33安装工况荷载计算：
紧线荷载分两种情况：相邻档未挂导线时荷载相邻档已挂导线荷载参输电线路施工紧线时需设时拉线存衡张力荷载相邻档已挂导线时垂直荷载较处计算相邻档已挂导线时紧线荷载
线重量：
线金具重量：
跳线侧金具重量
导线金具重力：
导线重量：
附加荷载导线取20KN线取15KN
表36 安装工况荷载汇总表
竖直方
横担线支架行方
横担线支架垂直方
横担中悬点
1040686
209209
0
线支架
4778695086（跳线侧）
9933471028224（跳线侧）
0
图36 安装工况荷载图
34杆塔风荷载计算
风作风垂直结构物表面风荷载计算公式
——风压高度变化系数
——构件体型系数
——杆塔风荷载调整系数
——构件承受风压投影面积mm
参考规程规定课题杆塔机器线路运行形环境书目输电杆塔基础设计表25选定风压高度变化系数088
课题设计杆塔类型型钢杆件组成塔架构建体型系数取值中塔架背风面荷载降低系数参考输电杆塔基础设计表26线路运行数选取塔架背风面荷载降低系数075
杆塔风荷载调整系数参考书目输电杆塔基础设计表28前面杆塔塔形形尺寸等信息取值125
构件角钢时构件体型系数13
杆塔塔身构件承受风压投影面积铁塔言
——铁塔构架填充系数 课题十情况选取数值02
——计算段高度
——铁塔塔身计算段侧面桁架宽宽
基风压W计算公式
风作风垂直结构物表面风荷载
4 铁塔力计算
输电线路铁塔属空间桁架结构数情况超静定结构简化计算般设计中作假定：
（1）空间桁架化面桁架铁塔承受荷载（横）铁塔正侧面基称
（2）构件节点理想铰构件轴线面直线节点交节点中心种体系构件承受轴力
（3）铁塔简化静定面桁架般构造求设置余杆件略计辅助材视零杆横隔材考虑承受扭矩
（4）铁塔腿部基础连接假定动铰接
中空间桁架杆件处部位（例：桁架结构外缘腹部等）杆件设计时布置目分弦杆腹杆支撑铁塔杆件处部位布置目分种类型：
1）材铁塔受力构件铁塔面桁架外缘构件基材
2）斜材铁塔面桁架腹杆承受水荷载衡铁塔扭距构件构件基直接承受垂直荷载承受水荷载
3)横材相水放置斜材
4)辅助材进步保证受力杆件稳定性增受力杆件承载力受力杆件两端间增加点点支撑杆件种仅仅起支撑作杆件称辅助材理辅助材零杆变形协调角度支撑杆件失稳趋势时会承受定轴力
41塔身受压计算
411材斜材力计算
处校验塔身首段末端材力处校验材受压强度计算运行工况I中荷载
图41塔身首段尺寸图
图取塔身首段截面已知结构重性系数γO10正常情况变组合系数Ψ10
材力：
斜材力：
图42 塔身末段尺寸图
材力：
斜材力：
412 横隔材弯矩计算
式中—工工具较重时采1000N荷载组合系数
—斜材支撑长材相邻两支撑点间距离(取值)
42塔身受扭计算
图4—3 塔身受扭分析图
断边导线衡张力作塔身受弯受扭断线张力剪力TD扭矩T＝TDC传塔身中心剪力TD均范培两侧面扭矩T塔身分配计算
方形矩形截面塔身段正侧面宽度（ab）变ab2受扭节间数n4时面产生计算式（正侧面受考虑）：
剪力：均分配两侧面TD2
扭矩：分配塔身横截面计算：
正面受力
侧面受力：
式中 TD－断线张力标准值
分配正侧面力
ab－塔身某分段顶部截面正侧面宽度
421扭矩作材力计算
双斜材正侧面斜材交点时塔截面正方形时材受力零
422扭矩作斜材力计算
图44扭矩作横隔材受力计算简图
图4—4示塔身根斜材承受水力：
右侧面
左侧面：
正背面：
423扭矩作横隔材力计算
图45双横隔斜材
图4—5示ab立面第档单斜材时横隔材力
424 横担面横隔斜材力计算
图42(a)横隔面横隔斜材布置双横隔斜材横隔斜材力算式
43塔头力计算
431 正常情况力计算
干字形转角塔塔头线支架中挂点横担组成正常情况铁塔承受垂直荷载横水风压角度荷载
图4—6 塔头结构受力图
水反力：
假定中导线悬点两侧两点AB两点铰接点承受相等水荷载AB两点头部体受力情况静定桁架结构分析
AB两点反力：
式中—AB两点水力塔头风压q铰接点AB力矩设计代数
—AB亮点垂直力重设计值（包括塔头重）总
线支架力计算：
图47 线支架结构受力图
采隔离体法取图示结构隔离体求线支架材N1N2力
（2） 横担力计算
图48 横担结构受力图
取BEF隔离体图44（b）求曲臂材N3N4力F点取力矩衡式：
取E点力矩衡方程式
44 塔腿力计算
441 正常运行情况铁塔基础作力计算
图49 正常运行情况塔腿荷载图
（1）力矩基础产生拔力压力横水荷载垂直荷载塔腿面中心产生力矩引起拔压力重产生压力
式中—水荷载塔腿脚处力矩设计值（包括断线张力衡张力）
—基础顶面垂直荷载设计值（包括铁塔重）
（2）横水荷载引起水推力
（3）塔腿坡度引起水推力
式中—塔腿坡度引起垂直线路方（x方）基础顶面水推力
—塔腿坡度引起线路方（y方）基础顶面水推力
—铁塔正面侧面材面水夹角
442 事断线情况铁塔基础作力计算
图410 断线情况塔腿荷载图
已知横担采Q345号角钢材采号角钢面斜材号角钢
（1）断边导线瞬间横担计算
材力计算
结构重性系数
式中—水荷载塔腿脚处力矩设计值（包括断线张力衡张力）
—基础顶面垂直荷载设计值（包括铁塔重）
（2）水荷载引起水推力
式中—断线张力设计值
（3）塔腿坡度引起水推力
式中—塔腿坡度引起垂直线路方（x方）基础顶面水推力
—塔腿坡度引起线路方（y方）基础顶面水推力
—铁塔正面侧面材面水夹角
（4）扭矩产生水推力
断线张力设计值TD塔脚脚面产生力矩剪力设计值：
45 受压构件稳定性计算
451 断边导线瞬间横担计算
（1）材
1) 材力计算
导线采Q345号角钢材号角钢面斜材结构重性系数变荷载组合系数
Q345钢材号角钢参数：f250Nmm2A1064cm2回转半径110KV横担断线击系数Kc11忽略挂线点偏心影响断线张力产生扭矩
2）局部稳定计算
采型钢满足局部稳定求
3） 整体稳定计算
满足整体稳定性求
（2）斜材
导线采Q345面斜材
Q345钢材参数：f250Nmm2A816cm2回转半径
1) 斜材力计算
局部稳定计算
5 铁塔节点连接计算
铁塔常材料角钢钢钢板外少量构（部）件特殊受力方式附属设施中需采园钢槽钢工字钢等外铁塔构件间连接量强度等级螺栓
铁塔节点连接般采焊接连接螺栓连接螺栓连接分普通螺栓连接高强度螺栓连接两类目前铁塔螺栓连接采普通螺栓连接普通螺栓受力性质分剪切螺栓连接受拉螺栓连接时受剪受拉螺栓连接三种类型中普通剪切螺栓连接铁塔连接中较常见次螺栓采68级
51螺栓数目计算
（1）螺栓承载力
式中—受剪面目数
—螺栓直径剪切面螺纹处时取螺栓效直径
—螺栓连接扛剪强度设计值Nmm2
—取受力方承压构件厚度厚度mm
—螺栓连接承压强度设计值Nmm2
（2）受剪螺栓群计算
1)螺栓数目计算
螺栓数目较时节点采排布置图51示螺栓数目计算：
式中—作构件设计轴力N
—取螺栓承载力设计值中较值
图51 列螺栓群图 图52 错列螺栓群
52 铁塔节点设计
铁塔中杆件节点处数采螺栓连接少数采焊接节点螺栓构造应符合受力求便加工保证连接质量
(1)杆件轴线
杆件轴线应汇交节点形成节点中心理杆轴心应型钢形心轴线角钢形心边部距离常整数制造方便螺栓连接时应该角钢线距汇交样汇交时杆件轴线带偏心计算中略计
(2)节点板结构尺寸
节点板作通交汇点斜材连接材传递衡节点杆力节点板形状应量简单般采矩形梯形行四边形等尺寸根构造求螺栓数目布置确定
节点板应力分布非常复杂压应力拉应力剪应力应力分布极均匀较局部应力应精确计算般铁塔设计中中间节点板厚度根材料应力参输电杆塔基础设计陈祥版表12—1取值节点板选Q345中间节点板厚度5mm
6 铁塔稳定计算
61 等截面格构式柱强度稳定计算
611 整体稳定计算
整体稳定性满足
式中 格构式柱承受轴压力设计值
压杆稳定系数格构式柱虚轴整体稳定计算应采换算长细求
格构式柱材截面面积
计算柱段范围弯矩
格构式柱欧拉界压力
等效弯矩系数
612 格构式柱柱单肢强度验算
根危险截面计算轴力N计算弯矩求格构式柱中单肢承受轴压力
式中 N—危险截面设计轴力
—危险截面设计弯矩
—格构式柱中材根数正方形截面n4三角形截面n3
b—格构式柱宽度
—行计算虚轴边材根数
613 格构式柱单肢刚度验算
轴心受力构件验算刚度计算式
：单肢刚度满足求
式中—构件计算长度
—构件截面回转半径
—构件允许长细DLT 5154—2002 架空送电线路杆塔结构设计技术规定规定150
格构式柱单肢强度稳定计算意义格构式柱中单肢应具定刚度强度免格构式柱整体稳定失前单肢强度稳定首先破坏强度稳定配合求出发设计时单肢强度稳定整体格构式柱强度稳定相配合时预期安全度
致 谢
时间飞逝学学生活快四年学生活中收获成绩取直关心帮助分开
首先特感谢指导老师XX老师悉心指导文书写设计程中量帮助指导理清设计思路操作方法遇事慌冷静终文书圆满书写落稿说份设计稿凝聚高老师心血汗水XX老师渊博知识严谨作风诲倦态度留深刻印象身学许受益终生东西次XX老师表示衷心感谢
次感谢学四年中课老师辅导员学期间严格求感谢学生活帮助解许专业知识道理够生活道路继续奋斗力量
外感谢学四年起走学朋友关心支持起学生活学期间生活充实留难忘回忆
感谢父母关系理解果没学生涯中私奉献默默支持法利完成天学业
参考文献
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