Расчет стальной свободностоящей промежуточной опоры башенного типа
Содержание. 1. Классификация промежуточных опор………………………………………….…… 2. Расчёт стальной двухцепной анкерной угловой опоры башенного типа…………………… 2.1. Расчёт нагрузок на опору от проводов и тросов…………………………… 2.2. Расчёт ветровой нагрузки на конструкцию опоры……………………….… 2.3. Определение усилий в поясах ствола опоры ……………………………… 2.4. Определение усилий в раскосах ствола опоры………………………….… 2.5. Определение усилий в стержнях траверс. ………………………………..… 2.6. Расчёт гибкости поясов и раскосов. Проверка на прочность поясов и раскосов и их подбор 3. Расчёт траверсы на прочность ………………………………………………..… 4. Расчёт соединений на прочность…………………………………………….……… 4.1 Расчет сварных соединений…………………………………………………..… 4.2. Расчёт болтового соединения………………………………………………..… 5. Расчёт анкерных болтов ……………………………………………………………… 6. Расчёт механизма поднятия опоры…………………………..……………………… 6.1 Назначение механизма………………………………………..……………………. 6.2. Кинематический расчёт…………………………………………..……………… 6.3. Расчёт передач……………………………………………………….……………..… 6.3.1Расчет зубчатой цилиндрической прямозубой передачи……......……….. 6.3.2.Расчет цепной передачи………………………………………………………. 6.4. Расчёт передачи на ЭВМ 6.4.1 Расчет зубчатой цилиндрической прямозубой передачи 6.4.2. Расчет цепной передачи 6.5. Предварительный расчет валов и подбор подшипников……………… Литература ………………………………………………………………………………… 1.Классификация промежуточных опор Для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и закрепляемым при помощи изоляторов и линейной арматуры на опорах, а в отдельных случаях –на кронштейнах или на стойках инженерных сооружений (мостов, дымовых труб, зданий и др.) служат воздушные линии электропередач. Ежегодно сооружается более 200 тыс. км линий электропередач напряжения 35 кВ и выше, а также более 200 тыс. км линий более низких напряжений. Их строительство производится для подключения к общей государственной сети новых потребителей, в том числе сельскохозяйственных. Выполнение этих задач невозможно без механизации строительно-монтажных работ и без применения типовых конструкций опор и фундаментов. Поэтому применяются типовые конструкции опор и фундаментов, а индивидуальные конструкции –лишь в редких специальных случаях. По роду воздушные линии электропередачи могут быть постоянного и переменного тока. Как правило, по воздушным линиям передают переменный ток; линии постоянного тока используют в отдельных случаях, например для связи между энергосистемами, питания контактной сети железных дорог, трамвая, троллейбуса. В нашей республике разработаны специальные правила и стандарты для проектирования и сооружения линий электропередачи. Приняты следующие стандартные напряжения трехфазного тока до 1000 В (1 кВ) стандартизованы напряжения 3, 6, 10, 15, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 550 и 750 кВ. Наряду с линиями трехфазного тока сооружаются также линии электропередач постоянного тока. По назначению ВЛ делят на: Сверхдальние напряжением 500 кВ и выше, служащие в основном для связи между отдельными энергосистемами; Магистральные напряжением 220 и 330 кВ, служащие для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи между энергосистемами и объединения электростанций внутри энергосистем (обычно соединяют электростанции с распределительными пунктами); Распределительные напряжением 35, 110, 150 кВ, служащие для электроснабжения предприятий и населенных пунктов крупных районов; Линии электропередачи 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям. Воздушные линии электропередачи состоят из опорных конструкций (опор и оснований), траверс (или кронштейнов), проводов, изоляторов и линейной арматуры. Кроме того, в состав ВЛ входят устройства, необходимые для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей и нормальной работы линии: грозозащитные торсы, разрядники, заземления, а также вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (устройства высокочастотной связи, емкостного отбора мощности и др.) Опоры воздушной линии электропередачи поддерживают провода на заданном расстоянии друг от друга и от поверхности земли. Горизонтальное расстояние между центрами двух опор, на которых подвешены провода, называют пролетом, или длиной пролета. Различают промежуточный и анкерный пролеты. Анкерный пролет обычно состоит из нескольких промежуточных. Анкерный или промежуточный пролет, пересекающий какое-либо сооружение или естественное препятствие (овраг, реку), называет переходным. Рис. 1.1. Схема анкерованного участка воздушной линии По назначению опоры делят на промежуточные (П), анкерные (А), угловые (У), концевые (К) и специальные (С). Промежуточные опоры устанавливают на прямых участках ВЛ; они предназначены только для поддержания проводов и рассчитываются на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. В нормальном режиме работы промежуточные опоры воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки от массы проводов, изоляторов, арматуры и давления ветра на провода и опору. В аварийном режиме (при обрыве одного или нескольких проводов) промежуточные опоры воспринимают нагрузку от тяжения оставшихся проводов, подвергаются кручению и изгибу и поэтому рассчитываются с определенным запасом прочности. Количество промежуточных опор на линиях достигает 70-80 %. Анкерные опоры устанавливают на прямых участках трассы для перехода ВЛ через инженерные сооружения ( автодороги, линии связи) или естественные преграды (овраги, небольшие реки). Анкерные опоры воспринимают продольную нагрузку от разности тяжения проводов и тросов в смежных анкерных пролетах. При монтаже линии анкерные опоры воспринимают продольную нагрузку от подвешенных с одной стороны проводов. Конструкцию анкерных опор должна быть жесткой и прочной. Угловые опоры устанавливают на углах поворота трассы ВЛ, и при нормальных условиях работы линии они воспринимают равнодействующую сил тяжения проводов и тросов смежных пролетов, направленную по биссектрисе внутреннего угла поворота линии. Угловые опоры бывают промежуточные и анкерные: промежуточные устанавливают при небольших углах поворота линии, где нагрузки невелики, а при больших углах поворота применяют анкерные, имеющие более жесткую конструкцию. Концевые опоры являются разновидностью анкерных и устанавливаются в конце или начале линии. При нормальных условиях работы линии они воспринимают нагрузку от одностороннего тяжения проводов. Помимо рассмотренных так называемых нормальных опор, на линиях электропередачи устанавливают также специальные опоры: транспозиционные –для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные –для устройства ответвлений от магистральной линии; перекрестные –для скрещивания линий; противоветровые –для усиления устойчивости анкерных участков; опоры больших переходов через реки, водные пространства и др. По способу закрепления в грунте опоры подразделяют на устанавливаемые непосредственно в грунт и на фундаменты. По конструкции опоры делят на свободностоящие и с оттяжками. Свободностоящие опоры рассчитаны на передачу действующих на них нагрузок непосредственно через стойки на грунт или фундамент. Стойки опор с оттяжками передают на грунт или фундамент только вертикальные нагрузки; поперечные и продольные (относительно оси ВЛ) нагрузки передаются на грунт оттяжками, закрепленными за анкерные плиты. По количеству проводов опоры могут быть одно-, двух- и многоцепными. Количество цепей определяется схемой электроснабжения в зависимости от передаваемой мощности, напряжения электропередачи и необходимости резервирования. Если по схеме энергоснабжения требуется две цепи, то эти цепи могут быть подвешены на двух отдельных одноцепных линиях с одноцепными опорами или на одной двухцепной линии с двухцепными опорами. Как правило, одна двухцепная линия дешевле, чем две параллельные одноцепные линии, и может быть сооружена в более короткий срок. По материалу опоры могут быть деревянные, железобетонные и стальные. Деревянные опоры: Широкое применение деревянных опор обусловлено главным образом небольшой стоимостью древесины, ее достаточно высокой механической прочностью, а также круглым природным сортаментом, обеспечивающим простоту конструкций и наименьшее сопротивление ветровым нагрузкам. Высокие электроизоляционные свойства древесины позволяют применять на деревянных опорах меньшее количество подвесных изоляторов, чем на металлических или железобетонных, а для ВЛ 6-10 кВ использовать легкие и дешевые изоляторы. Кроме того, в некоторых случаях отпадает необходимость в подвеске грозозащитного троса и заземлении этих опор. В качестве фундаментов для деревянных опор используют железобетонные пасынки или сваи. Деревянные опоры менее долговечны, чем металлические и железобетонные. Для продления срока службы древесину опор подвергают противогнилостной обработке (антисептированию) на специальных заводах. Перспективным является использование опор из клееной древесины, конструкции которых разрабатываются в последнее время. Такую древесину изготавливают из сосновых досок, пропитанных масляным антисептиком и склеенных между собой. Применение клееной древесины позволяет повысить срок службы опор, ликвидировать скрытые пороки древесины (гниль и т. п.), а также использовать короткомерные столбы. Деревянные опоры применяют на ВЛ напряжением до 220 кВ; разработаны также конструкции опор для ВЛ напряжением 330 и 500 кВ. На ВЛ до 1 кВ устанавливают унифицированные опоры трех типов: одностоечные, одностоечные с подкосами и А-образные. Одностоечные опоры используют в качестве промежуточных, а одностоечные с подкосами и А-образные –в качестве угловых, анкерных, концевых и ответвительных. Основными элементами опор всех типов являются стойки 2 , приставки 1 и подкосы 7. Стойки и подкосы изготавливают из деревянных пропитанных столбов. Для увеличения срока службы опор применяют, как правило, стандартные железобетонные приставки, а в отдельных случаях –деревянные. Устанавливают также деревянные опоры без приставок (с цельными стоуками и подкосами). В слабых грунтах прочность заделки опор повышают, закрепляя в их основании железобетонные плиты или деревянные ригели 8. Рис. 1.2. Деревянные опоры ВЛ до 1 кВ: а и б –одностоечные промежуточные с креплением проводов на крюках и штырях, в –одностоечная угловая с подкосом и креплением проводов на крюках, г –А-образная угловая с креплением проводов на штырях; 1 –приставка, 2 –стойка, 3 –крюк, 4 –штыри, 5 –траверсы, 6 –раскос траверсы, 7 –подкос опоры, 8 –ригель На ВЛ 6-10 кВ устанавливают унифицированные свободностоящие деревянные опоры трех типов: одностоечные –промежуточные; А-образные –концевые, анкерные, ответвительные; трехстоечные (А-образные с подкосами) –угловые анкерные. А –образные фермы анкерных и концевых опор устанавливают по оси ВЛ, а угловых –по биссектрисе угла поворота линии. На рис. 1.3 показаны основные типы деревянных опор ВЛ 6-10 кВ с железобетонными и деревянными приставками и подвеской проводов на крюках и траверсах. Одностоечные опоры (рис. 1.3, а) состоят из стойки 2, приставки 1 и крюков 3. Для подвески проводов больших сечений вместо крюков устанавливают траверсу 6 со штырями и оголовок (рис. 1.3, б). А-образные и трехстоечные опоры –анкерные, угловые и другие (рис. 1.3, в, г, д) помимо стоек и приставок имеют подтраверсники 9, с помощью которых траверсы крепятся к стойкам, а также поперечины 7 (усиливающие жесткость А-образной фермы), ригели 8 и подкосы 10. Стойки промежуточных опор сопрягают с деревянными и железобетонными приставками двумя бандажами из стальной оцинкованной проволоки. Рис. 1.3. Деревянные опоры ВЛ 6-10 кВ: а и б –промежуточные с креплением проводов на крюках и на траверсе с оголовком, в –угловая промежуточная с креплением проводов на траверсе, г –анкерная, д –угловая анкерная; 1 –приставка, 2 –стойка, 3 –крюк, 4 –штырь, 5 –оголовок, 6 –траверса, 7 –поперечина, 8 –ригель, 9 –подтраверсник, 10 -подкос Рис. 1.4. Верхушка угловой опоры: 1 –стойка, 2 –траверса, 3 –металлический оголовок, 4 –болты, 5 –штыри На ВЛ 35- 110 кВ устанавливают унифицированные опоры двух типов: П-образные –промежутчные и АП-образные –анкерные и угловые. Рис. 1.5. АП-образная тросовая опора ВЛ 35-110 кВ: 1 –А-образная ферма, 2 –подтраверсник, 3 –грозозащитный трос, 4 и 5 –траверсы для крепления тросов и проводов, 6 и 8 –раскосы верхнего и нижнего ярусов, 7 и9 –поперечины верхнего и нижнего ярусов Железобетонные опоры: Железобетонные опоры обладают высокой механической прочностью, долговечны и не требуют больших расходов рпи эксплуатации. Затраты труда на сборку железобатонных опор значительно ниже, чем на сборку деревянных и металлических. Недостатком железобетонных опор является большая масса и образование в материале трещин. На ВЛ до 1 кВ и на ВЛ 6-10 кВ устанавливают унифицированные железобетонные свободностоящие опоры трех типов: одностоечные, одностоечные с подкосом и А-образные. Одностоечные опоры применяются в качестве промежуточных, а одностоечные с подкосом и А-образные –в качестве угловых, анкерных и концевых. Рис. 1.6. Железобетонные опоры ВЛ до 1 кВ: а –промежуточная, б –угловая, в –анкерная и концевая; 1 –стойка, 2 –траверса, 3 и 4 –анкерная и опорная плиты, 5 –подтраверсники Рис. 1.7. Верхушка А-образной угловой железобетонной опоры ВЛ до 1 кВ: 1 –стойка, 2 –пластина, 3 –траверса, 4 –штырь, 5 –планка Рис. 1.8. Железобетонные опоры ВЛ 6-10 кВ: а –одностоечная промежуточная, б –одностоечная с подкосом угловая; 1 –стойка, 2 и 3 –стальные траверсы промежуточной и угловой опор, 4 –кронштейн для закрепления подкоса, 5 –подкос, 6 –заземление По конструкции железобетонные опоры ВЛ 35-500 кВ делят на одностоечные и портальные (свободностоящие и с оттяжками). Основными элементами свободностоящих промежуточных опор ВЛ 35-500 кВ (рис. 1.9, а –в ) являются стойка 1, траверсы 2 и тросостойка 3, которую устанавливают только на тросовых участках ВЛ. На ВЛ 110-220 кВ устанавливают промежуточные железобетонные одностоечные свободностоящие одноцепные и двухцепные опоры с коническими стойками СК-1, СК-2, СК-4 (рис. 1.9, а и б), а на ВЛ 330 кВ –одноцепные портальные опоры с железобетонными или металлическими траверсами. На ВЛ 500 кВ в качестве промежуточных устанавливают одноцепные железобетонные портальные опоры с оттяжками (рис. 1.9, в). Угловые анкерные железобетонные опоры с оттяжками устанавливают только на линиях напряжением до 110 кВ. На линиях более высокого напряжения в качестве угловых и анкерных устанавливают металлические опоры. Рис. 1.9. Промежуточные железобетонные опоры ВЛ 35-500 кВ: а –одноцепные для ВЛ 35-220 кВ, б –двухцепные для ВЛ 35-110 кВ, в –одноцепные для ВЛ 500 кВ; 1 –стойка, 2 –траверса, 3 –тросостойка, 4 –оттяжки Рис. 1.10. Крепление траверс к стойкам железобетонных опор: А –сквозными болтами, б –хомутами Железобетонные опоры, как правило, изготовляются одностоечными свободностоящими, применяются также железобетонные опоры на оттяжках. Изготовляются также одностоечные опоры на оттяжках и опоры, состоящие из трех стоек. Стойки железобетонных опор, иногда называемые стволами, выполняются обычно в виде цельных конических или цилиндрических железобетонных труб, изготавливаемых центробежным способом на специальных машинах –центрифугах. В ряде случаев изготавливаются вибрированные железобетонные опоры сплошного сечения, имеющего вид открытого профиля, например двутаврового. Траверсы и тросостойки одностоечных железобетонных опор обычно выполняются стальными; траверсы портальных опор –железобетонными, тросостойки –стальными. Одностоечные железобетонные опоры, как правило, закрепляются в грунте непосредственно в котлованах, просверленных буровой машиной, т. е. в грунте с ненарушенной структурой. В слабых грунтах, а также при действии значительных изгибающих или крутящих моментов закрепление опор в грунте усиливается с помощью специальных железобетонных брусьев, называемых ригелями. Металлические опоры: Металлические опоры изготавливают из стали, а иногда –из алюминиевых сплавов. Большая механическая прочность стали, позволяет рассчитывать опоры на значительные нагрузки. Однако стоимость металлических опор выше стоимости железобетонных и деревянных. Кроме того, недостатком металлических опор является небольшая коррозийная стойкость, для предупреждения которой необходима горячая оцинковка при изготовлении или периодическая окраска при эксплуатации. Меньше подвержены влиянию внешней среды опоры из алюминиевых сплавов, но они пока не нашли широкого применения из-за высокой стоимости. Стальные опоры устанавливают на линиях электропередачи всех напряжений, проходящих в районах с тяжелыми климатическими условиями, на труднодоступных трасах и в горных местностях. Угловые и анкерные металлические опоры устанавливают на ВЛ 110-500 кВ совместно с промежуточными железобетонными, а также в качестве переходных на переходах большой протяженности. Стальные опоры могут быть одностоечными (башенными) и портальными, а по способу закрепления на фундаментах –свободностоящими и с оттяжками. Сварные опоры изготавливают на заводах в виде нескольких пространственных секций, которые затем соединяют болтами при сборке на трасе. Болтовые опоры, как правило, имеют некоторые детали сварной конструкции. Основными типами металлических опор ВЛ 35-500 кВ являются одностоечные (башенные) одноцепные и двухцепные опоры с вертикальным расположением проводов, а также портальные опоры с оттяжками. Рис 1.11. Промежуточные металлические опоры: а и б –свободностоящие одноцепная и двухцепная башенного типа, в –одноцепная с оттяжками; 1 –ствол, 2 –траверса, 3 – тросотойка, 4- оттяжки, 5 –анкерная плита Стальные опоры, а также железобетонные опоры с оттяжками устанавливаются на фундаменты, оттяжки закрепляются на анкерных плитах. В ряде случаев вместо фундаментов и анкерных плит используются сваи. В отечественной практике применяются в основном железобетонные фундаменты и сваи заводского изготовления. В отдельных случаях при больших нагрузках и особенно в слабых грунтах предусматриваются монолитные железбетонные или бетонные фундаменты, сооружаемые на трасе. На линиях элетропередачи можно подвешивать сталеалюминиевые, алюминиевые, медные, бронзовые, сталебронзовые и стальные провода. Алюминиевые првода часто подвешиваются на линиях напряжением до 35 кВ включительно. Стальные провода применяются на линиях до 1000 кВ, а также на сельских линиях до 35 кВ. Медные, бронзовые и сталебронзовые провода практически не пр именяются вследствие дефицитности меди. Для линий электропередачи применяют неизолированные однопроволочные, многопроволочные (из одного металла или комбинированные из двух металлов), а также пустотелые, или полые, провода. На линиях 330 кВ обычно применяется расщепление фазы на два провода, на линиях 500 кВ –на три и на линиях 750 кВ –на четыре провода. Грозозащитные тросы, применяемые в отечественной практике, представляют собой стальные канаты, свитые из нескольких проволок. На зарубежных линиях иногда подвешиваются сталеалюминиевые грозозащитные тросы. Изоляторы, служащие для подвески проводов на воздушных линиях, подразделяются на штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы, применяемые на линиях на линиях напряжением до 35 кВ включительно, устанавливаются на опорах с помощью крюков и ли штырей, провода закрепляются на изоляторах этого типа с помощью проволочной вязки. Подвесные изоляторы состоят из форфоровой или стеклянной изолирующей части и соединенных с ней металлических элементов, служащих для сцепления нескольких изоляторов друг с другом, а также для соединения изоляторов с линейной арматурой. Ряд последовательно соединенных изоляторов называется гирляндой; провода закрепляются на гирляндах посредством линейной арматуры –зажимов и специальных деталей. Закрепление гирлянд на опорвах производится также с помощью сцепной арматуры. Воздушные линии сооружаются в районах с различными климатическими условиями, влияющими на выбор элементов линии. В ПУЭ даются указания по выбору расчетных климатическихусловий, в соответствии с которыми определяются расчетные нагрузки. Основными климатическими фокторами, определяющими нагрузки, является ветер и гололед. На воздушных линиях переменного трехфазного тока подвешивается не менее трех проводов, состовляющих одну цепь; на линиях электропередачи постоянного тока –не менее двух проводов. На линиях с подвесными изоляторами провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд; эти гирлянды являются как бы продолжением провода и передают его натяжение на опору. На линиях со штыревыми изоляторами провода закрепляются на анкерных опорах усиленной вязкой или специальными зажимами, обеспечивающими передачу полного натяжения провода на опору через штвревые изоляторы. При подвеске проводов большого сечения ставят два или три штыревых изолятора, так ка один изолятор имеет небольшую недостоточную механическую прочность. При установке анкерных опор на прямых участках трассы и подвеске проводов с обеих сторон от опоры с одинаковым натяжением горизонтальные продольные нагрузки от проводов уравновешиваются, и анкерная опора работает также, как и промежуточная, т. е. воспринимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки. В случае необходимости провода с одной и с другой стороны от опоры можно натягивать с различным натяжением, тогда анкерная опора будет воспринимать разность натяжения проводов. В этом случае, кроме горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет также воздействоать горизонтальная продольная нагрузка. При установке анкерных опор на углах (в точках поворота линии) анкерные угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих натяжения проводов и тросов.
Расчет стальной свободностоящей промежуточной опоры башенного типа
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1116; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!