转角塔导(地)线风荷载计算

2011-06-06王子龙金树曹丹京姜宏玺

电力建设 2011年10期

王子龙，金树，曹丹京，姜宏玺

(山东电力工程咨询院有限公司，济南市，250013)

0 引言

风对导(地)线的作用主要有垂直方向荷载和平行方向荷载，导(地)线风荷载计算方法均是以垂直于导(地)线的风向产生的风荷载为基准［1-8］。输电线路转角塔的转角度数为0°～90°，当风向不变而转角度数变化时，将会产生不同的导(地)线风荷载。另外，由于转角塔前、后侧导(地)线与风向的夹角不相同，风荷载对前、后侧导(地)线的大小和方向也不尽相同。目前，还没有针对转角塔导(地)线风荷载计算的完整计算公式，本文推导了转角塔导(地)线风荷载的计算公式，并给出了该公式的工程应用实例。

1 导(地)线风荷载计算

导(地)线风荷载如图1所示，图中:P为垂直于导(地)线的风向所产生的风荷载;Pσ为垂直于导(地)线的风荷载;Pτ为平行于导(地)线的风荷载;θ为导(地)线与风向的夹角。

图1 导(地)线风荷载Fig.1 Wind loads for conductor and earth wire

根据相关规范［1-5］的规定，Pσ的计算公式为

GB 50135—2006《高耸结构设计规范》［3］、IEC －60826 规范［4］和 ASCE 规范［5］均认为平行于导(地)线方向的风荷载影响较小，可忽略不计。DL/T 5154－2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》［1］中指出:当 θ为0°、45°时，对应的 Pτ分别为 Pτ0=0.25 P、Pτ45=0.15P。该规定关于 Pτ的计算是为了增强直线塔的纵向刚度，属于人为增强的荷载，对于转角塔的Pτ，本文建议与直线塔的取值相协调。当0°≤θ≤45°时，Pτ可以通过线性插值的方法计算得到;当45°＜θ时，Pτ=0。则 Pτ的计算公式为

2 转角塔导(地)线风荷载计算

转角塔导(地)线所受风荷载如图2所示，图中:β为风向角，0°≤α ＜360°;α 为导(地)线张力方向角，0°≤β＜360°;γ为风荷载方向角。θ与α、β的关系可表示为

图2 转角塔导(地)线风荷载Fig.2 Wind load for conductor and earth wire of angel tower

2.1 垂直于导(地)线方向的风荷载

垂直于导(地)线方向风荷载Pσ按式(1)计算，其方向角γ为

2.2 平行于导(地)线方向的风荷载

平行于导(地)线方向的风荷载Pτ按式(2)计算，其作用方向分为与导(地)线张力方向相同和相反，因此引入平行于导(地)线方向的风荷载方向系数η来考虑风荷载的方向，与导(地)线张力方向相同时取1，相反时取－1，即

Pτ沿x和y方向的风荷载为

2.3 导(地)线沿x、y方向的风荷载

导(地)线风荷载沿x、y方向的作用Px和Py为Pσ、Pτ在 x和y方向分量之和，即

3 算例分析

对于输电塔而言，导(地)线风荷载产生的主材内力与前、后侧导(地)线风荷载沿x、y方向分量之和成正比。因此，对于同一转角度数，风向变化时，前、后侧导(地)线风荷载沿x、y方向分量之和也随之变化，当前、后侧导(地)线风荷载沿x、y方向分量之和取最大值时，此风向角为导(地)线风荷载使铁塔主材受力最大的风向角［9-11］。本文计算了转角度数为0°～90°，在不同风向角作用下的前、后侧导(地)线风荷载沿x、y方向分量之和，结果如表1和图3所示。