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镀锌钢绞线悬挂架空电缆的应力和弧垂计算?

文章出处:钢绞线 人气:发表时间:2017-11-08 14:18

 在城镇配电网络中,常见用钢绞线悬挂电缆的。用镀锌钢绞线悬挂架空电缆的施工程序是先把钢绞线固定到杆塔上,再展放电缆并用滑轮悬挂到杆塔上,最后操作工人到悬挂在钢绞线上的滑梯或其他工具上,用挂具或绑线将电缆固定到钢绞线上。因此这类问题的计算任务包含三部分,即钢绞线悬挂电缆前后和上人工作时的应力与弧垂。悬挂电缆的钢绞线的自重荷载应包括绝缘线、钢绞线、绝缘支架质量及200kg施工荷重。钢绞线的最小截面不应小于50mm2。 
一、钢绞线悬挂电缆后的应力和弧垂的计算 
在悬挂电缆后,钢绞线除自身的自重、冰重和风压力外,还要承受电缆或光纤缆及其挂具的自重、冰重和风压力。计算时分别情况按前述公式算出钢绞线、电缆或光纤缆及其挂具的比载,以其同一情况之和作为钢绞线的比载,其它参数以钢绞线自身的特性计算取用即可。其计算程序如下。 
(一)确定镀锌钢绞线的最大使用应力 
1. 终端杆设拉线时,按镀锌钢绞线的拉断力和选定的安全系数计算其最大使用应力 
max0.95Tp
ckAs=
                                                      (1) 2. 终端杆塔不能设拉线时,按杆塔的标准荷载计算镀锌钢绞线的最大使用应力 
max0.95[]3.0pTTAA
s=£
                                                 (2) 式中 σmax—镀锌钢绞线的最大使用应力,N2;      [T]—终端杆塔的标准荷载,N;  
Tp—镀锌钢绞线的拉断力,N;      kc—安全系数,k≥3.0;      A—钢绞线截面积,mm2。 
因为这类线路档距一般都不大,不需考虑振动和防振问题,所以不需计算平均运行应力。 (二)用下列计算公式求比载。因为只计镀锌钢绞线的承载力,所以计算比载时都用其截面积。 
自重比载         300019.8066510schmmmgA-å++=´´                                   (3)                
冰重比载         32()()27.7310scbbdbbdgA-å´++´+=´´                              (4) 
自重和冰重总比载 312gggååå=+                                                    (5) 无冰时风压比载    234()0.62510scscddgvAm-å+=´´´                                  (6) 
有冰时风压比载    235220.7510scbdbdgvA
-å+++=´´´                                (7) 
无冰时综合比载    22
614gggååå
=+                                                  (8) 覆冰时综合比载    22735gggååå
=+                                                  (9) 式中  9.80665—重力加速度,m/s2, 
      m0s、m0c—分别为每千米钢绞线和电缆的质量,kg/km, 
m0h—每千米电缆线路用挂具或绑线的质量,kg/km,          A—钢绞线截面积, mm2, 
gΣ—挂缆后钢绞线的比载,N/m.mm2。       μsc—风载体型系数,可取μsc =1.2;
d s、dc—分别为钢绞线和电缆的直径,mm;       b—覆冰厚度,mm; 
  v—设计风速,m/s。 
钢绞线和电缆用挂具或绑线连接后,不再是单纯的圆形截面,且因钢绞线和电缆的距离较小,边界效应导致风载体型系数增大,电缆需松弛展放,其长度比档距大。风压比载没有计及这种因素,是考虑到市镇多高楼和绿化带,风速明显减小。至于挂具或绑线的风压和覆冰,以其数值很小和处于市镇的原因也予以忽略。 
(三)计算可能为控制条件的k值并按从小到大以A、B、C排序。 
(四)用式(10)计算临界档距,按前述方法判定控制条件及其控制范围。 
226()()
mnjmnttlkka-=
-                                            (10) 式中  gΣm、gΣn—分别为m气象条件和n气象条件下的比载,N/m.mm2; 
tm、tn—分别为m气象条件和n气象条件下的温度,℃; km—m气象条件下的计算因数,1/m,max
2mmgkså=; 
kn—n气象条件下的计算因数,1/m,max
2nngkså=; 
α—钢绞线的温度线膨胀系数,1/℃; lj—临界档距,m。 
(五)用架空线的状态方程式求所需条件的钢绞线的应力。 
223
2221[()]624nn
mmnmngElkElEttssaså-----=0    
式中  gΣm、gΣn—分别为控制气象条件和待求气象条件下的比载,N/m.mm2; 
tm、tn—分别为控制气象条件和待求气象条件下的温度,℃; km—控制气象条件下的计算因数,1/m,m
2mmgkså=,maxmss=; 
E—钢绞线的弹性系数,N2; α—钢绞线的温度线膨胀系数,1/℃; l—代表档距,m。 
令        221()6
mmnmakElEttsa=---    2224ngElbå= 得    32
0nnabss--=                                                               (11) 
令                     3
2712bDa=+                                         
则      13
11
0                     [12()]
33
0                     ()
0,-1    {12[]}33os()0,-1    {12os[]}33nnnnachD
achab
achDaDchacDaDcssss---ü>=+ïï
ï==ïý-<>=-ï
ï
ï
-<£=-ï
þ
当时,当时,当且时,当且时,                             (12)          (六)计算弧垂                 2
8nn
glfså=                                       (13)
二、根据镀锌钢绞线悬挂架空电缆后的应力控制条件计算镀锌钢绞线悬挂架空电缆前的安装弧垂 钢绞线挂缆前的应力用下列状态方程式求出: 
223
222
11[()]624
n
mmnmngElkElEttssas-----=
0                          (14) 令    221()6
mmnmakElEttsa=---      22124gElb= 得                32
0nnabss--=                                                    (15) 
式(15)的解法同式(11) 
钢绞线挂缆前的弧垂            2
18n
glfs=                                         (16) 
式中  gΣm—悬挂电缆后控制气象条件下的比载,N/m.mm2; 
g1—钢绞线的自重比载,N/m.mm2,109.80665/ssgmA=; tm、tn—分别为控制气象条件和待求气象条件下的温度,℃; 
km—控制气象条件下的计算因数,1/m,m
2mmgkså=,maxmss=; 
E—钢绞线的弹性系数,N2; α—钢绞线的温度线膨胀系数,1/℃; l—代表档距,m。 
三、计算钢绞线上人安装时的应力与弧垂 即使用悬垂线夹固定钢绞线,因为金具串长度不大,可以活动的范围小,所以其运行状态接近孤立档。上人安装时,人和工具组成一个集中荷载,这时的状态方程式为 
22222
2
222
()()()24224nnmnmnmn
n
m
gEl
EQQAglgEl
xlxEttAl
ssas
ss
ååå+-
-
-=-
--               (17) 
弧垂        ()()8nxnngxlxQxlxfAlsså--=+                                             (18) 
当集中荷载处于档距中央时,应力和弧垂都最大。这时,/2xl=,状态方程式为 
22
222
2
22
()
()24824nnmnmnmn
n
m
gEl
EQQAglgEl
EttAssas
s
s
ååå+-
-
=-
--                       (19) 
弧垂      284nn
nglQlfA
                                                  
(20) 本项计算是为了校验钢绞线上人时是否安全,故只须考虑集中荷载处于档距中央的情况。这时,式(19)可写为 
223
222
2
()1[()][]06248nnn
mmnmngElEQQAglkElEttA             
(21) 令    221()6mmnmakElEttsa=---      222()248nngElEQQAglbAåå+=+ 得            32
0nnab
其形式及解法均同式(11)。 
式中  gΣm、gΣn—悬挂电缆后控制气象条件和安装时的比载,N/m.mm2; 
Q—集中荷载乘冲击系数(取1.3),N; 

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