Курсовой проект. 1 Выбор схемы расположения тросов на опоре. Определение габаритного весового и ветрового пролетов

• Название: 1 Выбор схемы расположения тросов на опоре. Определение габаритного весового и ветрового пролетов
• Дата: 13.10.2021
• Размер: 65.84 Kb.
• Имя файла: Курсовой проект.docx
• Тип: Реферат; #246845
• страница: 2 из 3

4 Определение нормативных и расчетных нагрузок на промежуточную опору в нормальных режимах.

Определить нормативные и расчетные нагрузки на промежуточную опору в нормальных режимах и составить схему их приложения к опоре. Схему расположения проводов и тросов на опоре, материал опор, площадь поперечного сечения проводов, количество цепей линии принять по заданному варианту (см. табл. 1.1) и результатам выполнения задания темы 1.

Методические указания

Нормальные режимы – наибольшей ветровой нагрузки (режим 5) и наибольшей гололедной нагрузки (режим 6), тема 3.

Нормативные вертикальные нагрузки, действующие на промежуточные опоры:

от собственного веса проводов

(4.1)

где G₀ – вес одного метра провода, даН/м (см. табл. 1.2);

n – количество проводов в фазе;

l_вес – длина весового пролета, м;

собственного веса троса

(4.2)

где G_0т – вес одного метра троса, даН/м (см. табл. 1.2);

m_т – количество расщепленных тросов (для одиночного троса m_т = 1,0); веса гололеда на проводах

(4.3)

где γ₂ определяется по формуле (1.4) или (1.5), если высота приведенного центра тяжести проводов равна 25 м и более;

F – площадь поперечного сечения сталеалюминиевого провода:
F = Fa + Fc;
веса гололеда на тросах

(4.4)

где γ_2т – удельная механическая нагрузка от действия гололеда на трос (определяется по формулам (1.4) или (1.5));

F_т – площадь поперечного сечения троса.
4.1 Нормативная гололедная нагрузка на конструктивные элементы опоры

Гололедные отложения на железобетонных, деревянных, а также металлических (высотой до 50 м и толщине стенки гололеда до 25 мм) опорах не учитываются.

Если толщина стенки гололеда равна 25 мм и более, то нормативная гололедная нагрузка на стойку или траверсы опор определится по формуле

где 0,6 – коэффициент, учитывающий отношение площади поверх-ности элемента, подверженного обледенению, к полной площади поверхности элемента;

g – плотность гололеда, принимаемая равной 900 кг/м³;

S_{оп(трав)} – площадь общей поверхности элемента или горизонтальной проекции консоли траверсы, м².

Боковая поверхность наземной части железобетонной стойки высотой Н: конической

где D₂ – диаметр стойки на уровне земли;

D₁ – диаметр стойки в ее вершине (для цилиндрической стойки D2 = D1 = D);

l_к – образующая усеченного конуса:



 

Площадь горизонтальной проекции консоли траверсы можно определить как

Для схемы на рис. 4.1, a

где коэффициент заполнения решетки можно принять 0,12;

Для схемы на рис. 4.1, б


Где а и с – конструктивные размеры;



Расчетные схемы для определения площади горизонтальной проекции консоли траверсы: а – железобетонная опора; б – металлическая опора; l_трав – длина консоли траверсы; d_трав – диаметр стойки опоры в месте ее сочленения с траверсой.

Высоту расположения приведенного центра тяжести проводов определим для длины габаритного пролета l по формуле



где h_п.ср – средняя высота крепления всех проводов к изоляторам, отсчитываемая от отметки земли в местах установки опор, м;

f – наибольшая стрела провеса провода, м (по результатам систематического расчета, см. тему 3).

В свою очередь, h_п.ср определяется:

– при горизонтальном расположении проводов


где h_тр – расстояние по вертикали от земли до нижней траверсы, м;

 – длина гирлянды изоляторов, м (см. тему 1).

При многоярусном (два, три яруса и более) расположении проводов


где N – количество фаз проводов, размещаемых на опоре;

h_i – высота подвеса над землей i-го провода, м.

Если известны расстояния между траверсами на опоре, т. е. между нижней и средней h_н-с, средней и верхней h_с-в, то значение h_п.ср также можно найти по выражению



  

где n₁, n₂, n₃ – количество проводов, размещаемых на нижней, средней и верхней траверсах, при этом

Средняя высота подвеса троса находится по формуле

где Н – высота подвеса троса над уровнем земли или высота опоры, м;

f_т – стрела провеса троса, м (принимается по результатам систематического расчета грозового режима).

Нормативная вертикальная нагрузка от веса изоляторов при гололеде.

Когда толщина стенки гололеда 20 мм и выше:

где m – количество изоляторов в гирлянде (формула (2.1));

q_и – удельный вес одного изолятора; (4.5)

G_арм – вес линейной арматуры (вес поддерживающего зажима для нерасщепленных или расщепленных фазных проводов, масса ушка, масса виброгасителей (двух или четырех соответственно при нерасщепленных и расщепленных на два провода фазы), масса узла крепления гирлянды изоляторов к опоре, включающего в себя серьгу и скобы, вес дистанционных распорок и т. д.); значение G_арм можно принять равным до 0,5mq_и; 0,4mq_и; 0,3mq_и – на линиях напряжением 35; 110, 220 кВ и выше.

Нормативная вертикальная нагрузка от веса электромонтера и монтажных приспособлений G_м принимается равной:

100 даН – для линий со штыревыми изоляторами;

150 даН – для линий напряжением 35–330 кВ;

200 даН – для анкерных опор линий напряжением до 330 кВ;

250 даН – для линий напряжением 750 кВ.

Нормативная вертикальная нагрузка от собственного веса опоры G_оп предварительно может быть принята равной 4000–6000 даН – для металлических опор; 6000–8000 даН – для железобетонных опор и 1500–2500 даН – для деревянных опор.

Расчетные вертикальные нагрузки определяются умножением нормативных нагрузок на коэффициент перегрузки, равный:

1,05 (формулы (4.1), (4.2), (4.5) и для нагрузки от собственного веса металлических опор);

1,1 – для нагрузки от собственного веса железобетонных и деревянных опор;

1,3 – для нагрузки от собственного веса электромонтера с инструментом G_м.

В [2] приведены расчетные нагрузки от веса электромонтера с инструментом, равные 130, 195, 325, 260 даН соответственно для линий со штыревыми изоляторами напряжением 35–330 кВ, 750 кВ и анкерных опор линий напряжением до 330 кВ.

Расчетные нагрузки от веса гололеда на проводах, тросах, траверсах и стойках опоры определяются умножением нормативной нагрузки (формулы (4.3), (4.4)) на произведение коэффициентов надежности:

по ответственности линии (1,0 для линий напряжением до 220 кВ и 1,3 – для линий напряжением 330–750 кВ);

региону, где сооружается линия (региональный коэффициент может быть равен 0,85–1,0 или 1,0–1,5); можно принять равным 1,0;

гололедной нагрузке (1,3 для районов по гололеду I и II; 1,6 – для районов по гололеду III и выше, т. е. при толщине стенки гололеда 20 мм и более);

условиям работы (1,0 при расчете по первой группе предельных состояний и 0,5 – при расчете по второй группе предельных состояний).

Возможные значения произведения указанных коэффициентов приведены в табл. 4.1. 

Таким образом, при значении регионального коэффициента 1,0 расчетная нагрузка от веса гололеда на проводах и тросах будет (при расчете по первой группе предельных состояний):

– для линий номинальным напряжением 35–220 кВ

G^расч_г.п =1,3G_г.п ; G^расч_г.т =1,3G_г.т ; (для I и II районов по гололеду, т. е. при толщине стенки гололеда до 15 мм);

G^расч_г.п =1,6G_г.п ; G^расч_г.т =1,6G_г.т ; (при толщине стенки гололеда 20 мм и более);

– линий номинальным напряжением 330–750 кВ

G^расч_г.п =1,69G_г.п ; G^расч_г.т =1,69G_г.т ; (при толщине стенки гололеда до 15 мм);

G^расч_г.п =2,08G_г.п ; G^расч_г.т =2,8G_г.т ; (при толщине стенки гололеда 20 мм и более). 

4.2 Нормативные горизонтальные нагрузки, действующие на промежуточные опоры

Горизонтальная нагрузка от давления ветра Р_т на трос, свободный от гололеда:

– при направлении ветра перпендикулярно к оси линии

(4.6)

где γ_4т определяется по формуле (2.5) при φ = и F_a + F_c = F_т , d = d_т;

F_т – площадь поперечного сечения троса;

d_т – диаметр троса, мм;

l_ветр – длина ветрового пролета линии;

– направлении ветра под углом к оси линии

(4.7)

Горизонтальная нагрузка от давления ветра Р_т.г на трос, покрытый гололедом:

– при направлении ветра перпендикулярно к оси линии

(4.8)

где γ_5т определяется по формуле (2.4) при подстановке значений, характерных для троса;

– направлении ветра под углом к оси линии

(4.9)

Горизонтальная нагрузка от давления ветра Р_п на провод, свободный от гололеда:

(4.10)

Горизонтальная нагрузка от давления ветра Р_п.г на провод, покрытый гололедом:

(4.11)

При направлении ветра вдоль оси линии, т. е. при φ = 0, Р_т = Р_п = = Рт.г = Р_п.г = 0.

Нормативная горизонтальная нагрузка от давления ветра на конструкцию опоры определяется суммой средней и пульсационной составляющих. Если провода и тросы не покрыты гололедом, то ветровая нагрузка на опору вычисляется по формуле

(4.12)

где ₁ – коэффициент, учитывающий динамическую (пульсационную) составляющую ветровой нагрузки (для опор высотой до 50 м ₁ допускается принимать равным: 1,50 – для свободностоящих одностоечных стальных опор, а также свободностоящих одностоечных и портальных железобетонных опор на центрифугированных стойках; 1,60 – для свободностоящих портальных стальных опор, а также для стальных и железобетонных опор с оттяжками при шарнирном креплении к фундаментам; 1,8 – для свободностоящих одностоечных железобетонных опор воздушных линий напряжением до 35 кВ; 1,0 – для деревянных опор);

– аэродинамический коэффициент; для деревянных и железобетонных опор равен 0,68, 1,02, 1,32 соответственно при высоте опор 10, 20, 40 м; для металлических опор зависит от коэффициента заполнения решетки и лежит в пределах 0,34–0,84;

S_оп – площадь проекции, ограниченная контуром конструкции опоры, ее части или элемента, на плоскость, перпендикулярную направлению ветрового потока; вычисленная по ее наружному габариту:



где В – ширина ствола опоры или наиболее широкой грани ствола металлической опоры на уровне центра тяжести, расположенного на высоте 0,5Н_оп , мм;

Н_оп – полная высота опоры над уровнем земли, м.

При цилиндрических стойках железобетонных опор



где D₂ – наружный диаметр стойки опоры у основания, мм.

В случае применения конических стоек железобетонных опор



где d₂ – наружный диаметр стойки опоры у ее вершины, мм;

h – глубина заложения стойки опоры в грунт, м.

Для деревянных опор с допустимым сбегом диаметра, равным 8 мм на 1 м длины, т. е. при формула для определения значения В примет вид


где D₂ выражается в миллиметрах;

h и Н_оп – в метрах.

Нормативная горизонтальная нагрузка на конструкцию опоры, когда провода и тросы покрыты гололедом:



где 0,25q – скоростной напор ветра при гололеде, даН/м²;

₂ = 0,6 – коэффициент, учитывающий площадь обледенения конструкции.

При расчете действия ветра, направленного вдоль линии или под углом к оси линии на железобетонную или деревянную опоры, в формулах (4.12), (4.13) к площади S_оп необходимо добавить пло-щадь граней всех траверс, ометаемых ветром, т. е.


где m_трав – количество траверс на опоре;

S_трав – площадь, ограниченная контуром траверсы, на который воздействует ветровой поток.

Нормативная горизонтальная нагрузка от давления ветра, направ-ленного под углом к оси линии, на ствол металлической опоры, имеющий прямоугольное сечение:



где Р_о.ш , Р_о.уз – расчетные нагрузки соответственно на широкую и узкую грани ствола опоры;

S_ш, S_уз – площади широкой и узкой граней ствола опоры;

b_ш, b_у – размеры широкой и узкой граней.

Суммарная ветровая нагрузка на металлическую опору при на-правлении ветра под углом к оси линии

Нормативная горизонтальная нагрузка от давления ветра на то-рец траверсы, когда провода и тросы не покрыты гололедом:

(4.14)

Нормативная горизонтальная нагрузка от давления ветра на то-рец траверсы, когда провода и тросы покрыты гололедом:

(4.15)

При направлении ветра вдоль линии значения

Нормативное значение результирующей нагрузки от тяжения провода на промежуточную угловую опору

(4.16)

где n – число проводов в фазе;

Т – тяжение по проводу (Т = σ_э F);

β ≤ – угол поворота трассы линии.

Нормативное значение результирующей нагрузки от тяжения троса на промежуточную угловую опору

(4.17)

где Т_т = σ_эт F_т – тяжение по тросу.

Нормативная ветровая нагрузка на гирлянду изоляторов, складываемая с давлением ветра на провод:

(4.18)

где  1,2 – коэффициент лобового сопротивления цепи изоляторов;

– площадь диаметрального сечения цепи изоляторов;

D_и – диаметр тарелки изоляторов, мм, равный 255 и 320 мм для стеклянных изоляторов с развитой и конической поверхностью с разрушающей нагрузкой 70 кН; 260, 280, 320 мм – для стеклянных изоляторов с разрушающей нагрузкой 120, 160, 210 и 300 кН;

Н_и – строительная высота изолятора, равная 130 и 120 мм для стеклянных изоляторов с развитой и конической поверхностью с разрушающей нагрузкой 70 кН; 138, 170, 165, 185 мм – для стеклянных изоляторов с разрушающей нагрузкой 120, 160, 210, 300 кН;

m – количество изоляторов в гирлянде.

Ветровое давление на гирлянды изоляторов при гололеде не учитывается. 

Расчетные горизонтальные нагрузки на опору определяются умножением нормативных нагрузок на коэффициент перегрузки, равный (при значении регионального коэффициента, равного 1,0):

формулы (4.6)–(4.13), (4.17), (4.18):

– для линии напряжением до 220 кВ – 1,3; 1,1 – при расчете опор по первой и второй группам предельных состояний соответственно;

– линии напряжением 330–750 кВ и линии на двухцепных опорах – 1,43; 1,21 соответственно при расчете опор по первой и второй группам предельных состояний;

формула (4.18): 1,3 для линий напряжением до 220 кВ; 1,69 – для линий напряжением 330–750 кВ;

формулы (4.16), (4.17): 1,3; 1,1 соответственно при расчете опор по первой и второй группам предельных состояний.

Расчетная горизонтальная нагрузка от тяжения проводов и тросов при расчете конструкций опор, фундаментов и оснований определяется умножением нормативной нагрузки от тяжения проводов и тросов на коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,3 или 1,0 соответственно при расчете опор по первой и второй группам предельных состояний