架空输电线路荷载规范
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4 荷载分类和荷载组合

4.1 荷载分类和荷载代表值

4.1.1 荷载和作用的分类应符合下列规定:

1 永久荷载:包括导线及地线、绝缘子及其附件、杆塔结构、各种固定设备等的重力荷载;土压力、拉线或纤绳的初始张力、预应力等荷载;

2 可变荷载:包括风和冰(雪)荷载;导线、地线的张力;安装检修的各种附加荷载;结构变形引起的次生作用以及各种振动动力荷载;

3 偶然荷载:包括撞击荷载、稀有气象条件等引起的荷载;

4 地震作用:包括水平地震作用和垂直地震作用。

4.1.2 杆塔和基础设计时,应按下列规定对不同荷载采用不同的代表值:

1 对永久荷载,应采用标准值作为代表值;

2 除导线和地线的张力外,可变荷载应采用标准值和组合值作为代表值;对于导线和地线的张力,应分别按不同情况对应的气象条件和工作状态确定其代表值;

3 对偶然荷载,应依据杆塔和基础的运行环境确定其代表值;

4 对地震作用,应采用标准值作为代表值。地震作用标准值应根据本地区抗震设防烈度确定,并符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定;对大跨越杆塔和基础,当需要按高于本地区抗震设防烈度一度的要求确定地震作用标准值时,应组织审查并报上级主管部门核准。

4.1.3 荷载的标准值应按本标准各章的规定计算;风荷载和冰荷载的组合值,应按不同情况所对应的气象条件计算。

4.2 荷载组合

4.2.1 架空输电线路的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。杆塔和基础设计时应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合,并应取各自的最不利组合进行设计。悬垂型杆塔和耐张型杆塔的典型荷载组合可参见本标准附录B。

4.2.2 对于承载能力极限状态,应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值,并应采用下列设计表达式进行设计:

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式中:γ0——结构重要性系数,重要线路不应小于1.1,临时线路取0.9,其他线路取1.0;

Sd——荷载组合效应的设计值;

Rd——结构构件抗力的设计值,应按各有关架空输电线路结构设计规范确定。

4.2.3 荷载基本组合的效应设计值Sd,应根据本标准第3章规定的气象条件,从下列荷载组合值中取用最不利或规定工况的效应设计值确定:

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式中:γG——永久荷载的分项系数,对结构受力有利时不大于1.0,不利时取1.2;验算结构抗倾覆或抗滑移时取0.9;

SGk——永久荷载效应的标准值;

ψ——可变荷载调整系数,应按表4.2.3的规定选取;

γQ——可变荷载的分项系数,取1.4;

SQiR——第i项可变荷载效应的代表值。

表4.2.3 可变荷载调整系数

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4.2.4 荷载偶然组合的效应设计值Sd应根据本标准第3章规定的气象条件按下式计算:

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式中:SAd——偶然荷载效应的标准值。

4.2.5 结构或构件的抗震验算应按下式进行设计:

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式中:γRE——承载力抗震调整系数应按各有关架空输电线路结构设计规范确定。

4.2.6 位于基本地震烈度为7度及以上地区的混凝土杆塔和位于基本地震烈度为9度及以上地区的钢结构杆塔均应进行抗震验算。抗震验算时,荷载基本组合的效应设计值Sd应根据本标准第3章规定的气象条件,按下式计算:

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式中:SGE——地震基本组合中永久荷载效应的代表值;

γEhγEv——水平、竖向地震作用分项系数,应按表4.2.6的规定选取;

SEhk——水平地震作用效应的标准值;

SEvk——竖向地震作用效应的标准值;

γET——地震基本组合中导线、地线张力的分项综合系数,可取0.5;

STR——导地线张力效应的代表值;

ψwE——地震基本组合中风荷载效应的组合系数,可取0.3;

Swk——风荷载效应的标准值。

表4.2.6 地震作用分项系数

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4.2.7 对于正常使用极限状态,应根据不同的设计要求,按下式进行设计:

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式中:C——结构或构件达到正常使用要求的规定限值,例如杆塔变形、基础裂缝等。

4.2.8 正常使用极限状态下荷载标准组合的效应设计值Sd应根据本标准第3章规定的气象条件,按下式计算:

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4.2.9 正常使用极限状态下的杆塔挠度、地基变形和基础裂缝验算,其荷载组合的效应设计值Sd应根据本标准第3章规定的气象条件,按下式计算:

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4.2.10 荷载作用方向应符合下列规定:

1 杆塔的作用荷载一般分解为横向荷载、纵向荷载和垂直荷载;

2 杆塔应计算最不利风向作用,悬垂型杆塔应计算与线路方向成0°、45°(或60°)及90°的三种基本风速的风向;一般耐张型杆塔可只计算90°一种基本风速的风向;终端杆塔除计算90°基本风速的风向外,还应计算0°基本风速的风向;悬垂转角杆塔和小角度耐张转角杆塔还应计算与导线、地线张力的横向分力相反的风向;特殊塔(如分支塔)应按照实际情况计算最不利风向;

3 风向与导线、地线方向或塔面成夹角时,导线、地线风荷载在垂直和顺线条方向的分量,塔身和横担风荷载在塔面两垂直方向的分量,可按表4.2.10的规定选用。

表4.2.10 角度风吹时风荷载分配表

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注:1 X、Y分别为垂直与顺导线、地线方向风荷载的分量;
2 WX为风垂直导线、地线方向吹时导线、地线风荷载标准值,按公式(6.1.1-1)
计算;
3 WsaWsb分别为风垂直于“a”面及“b”面吹时塔身风荷载标准值,按公式(6.2.1)计算;组合角钢断面构件的风荷载标准值应乘以1.1的增大系数;
4 Wsc为风垂直于横担正面吹时横担风荷载的标准值,按公式(6.2.1)计算;
5 计算线条风荷载时,θ为风向与线条间的夹角;计算塔身和横担风荷载时,θ为风向与垂直于横担方向的夹角。

4.2.11 各类杆塔承载能力极限状态下的荷载基本组合应计算设计大风情况、设计覆冰情况、低温情况、不均匀覆冰情况、断线情况和安装情况,必要时尚应计算地震作用和偶然荷载作用等情况。大跨越线路的耐张塔应按转角和终端两种情况进行计算。

4.2.12 各类杆塔设计大风情况、设计覆冰情况、低温情况的荷载基本组合应按下列要求计算,并计及高差和档距不等引起的导线、地线纵向不平衡荷载:

1 设计大风:基本风速、无冰、未断线(包括最小垂直荷载和最大水平荷载组合);

2 设计覆冰:设计冰厚、相应风速及气温、未断线;

3 低温:最低气温、无冰、无风、未断线(仅适用于终端与转角杆塔)。

4.2.13 10mm冰区各类杆塔不均匀覆冰情况的荷载基本组合,应按导线和地线不均匀覆冰、相应风速及气温、未断线计算。

4.2.14 悬垂型杆塔的断线情况应计算下列荷载基本组合:

1 同塔架设导线总相数不大于3的杆塔:单导线断任意一相导线(分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力),地线未断;断任意一根地线,导线未断。

2 同塔架设导线总相数为4、5、6的杆塔:

1)同一档内,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力),地线未断;同一档内,断任意一根地线,单导线断任意一相导线(分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力);

2)对于大跨越线路,尚应计算同一档内断两根地线、导线未断的情况。

3 同塔架设导线总相数大于6的交流线路杆塔:

1)同一档内,单导线断任意三相导线(分裂导线任意三相导线有纵向不平衡张力),地线未断;同一档内,断任意一根地线,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力);

2)对于大跨越线路,尚应计算同一档内断两根地线、任意一相导线有纵向不平衡张力的情况。

4 防串倒的加强型悬垂杆塔,除计算上述荷载组合外,还应按所有导线、地线同时同侧有断线张力(分裂导线有纵向不平衡张力)计算。

4.2.15 耐张型杆塔的断线情况应计算下列荷载基本组合:

1 同塔架设导线总相数为2的杆塔:同一档内,断任意一根地线,单导线断任意一极导线(分裂导线任意一极导线有纵向不平衡张力)。

2 同塔架设导线总相数为3、4、5、6的杆塔:

1)同一档内,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力),地线未断;同一档内,断任意一根地线,单导线断任意一相导线(分裂导线任意一相导线有纵向不平衡张力);

2)对于大跨越和特高压线路,除计算上述荷载组合外,还应计算同一档内断两根地线、导线未断的情况。

3 同塔架设导线总相数大于6的交流线路杆塔:

1)同一档内,单导线断任意三相导线(分裂导线任意三相导线有纵向不平衡张力),地线未断;同一档内,断任意一根地线,单导线断任意两相导线(分裂导线任意两相导线有纵向不平衡张力);

2)对于大跨越和特高压线路,除计算上述荷载组合外,还应计算同一档内断两根地线、任意一相导线有纵向不平衡张力的情况。

4.2.16 导线、地线的架设次序,宜自上而下逐相(极、根)架设。对于双回路及多回路杆塔,应按实际需要计算分期架设的情况。

4.2.17 悬垂型杆塔安装情况的荷载基本组合应计算下列情况:

1 导线、地线及其附件的提升作业;

2 锚线作业。

4.2.18 耐张型杆塔安装情况的荷载基本组合应符合下列规定:

1 锚线塔:锚地线时,相邻档内的导线及地线均未架设;锚导线时,在同档内的地线已架设;

2 紧线塔:紧地线时,相邻档内的地线已架设或未架设,同档内的导线均未架设;紧导线时,同档内的地线已架设,相邻档内的导线和地线已架设或未架设;

3 终端杆塔应计算变电站(换流站)侧导线及地线已架设或未架设的情况;

4 大跨越线路的耐张型杆塔应计算线路侧导线及地线已架设或未架设的情况。

4.2.19 稀有大风情况和稀有覆冰情况的荷载组合效应设计值应按荷载偶然组合进行计算。