Процесс построения опоры для линии электропередачи в условиях ветрености: необходимые качества
2
Содержание
- 1. Расчёт проводов ЛЭП на прочность
- 1.1 Постановка задачи и исходные данные
- 1.2 Определение характеристик провода
- 1.3 Определение расчётной нагрузки для каждого режима
- 1.4 Вычисление длины критических пролётов
- 1.5 Расчёт кривых провисания провода
- 2. Расчёт опоры ЛЭП
- 2.1 Постановка задачи и исходные данные
- 2.2 Расчёт ветровой нагрузки, действующей на опору
- 2.3 Определение усилий в стержнях фермы
- 2.4 Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермы
1. Расчёт проводов ЛЭП на прочность1.1 Постановка задачи и исходные данныеЦель курсового проекта: Спроектировать линию электропередачи (ЛЭП) и рассчитать для неё опоры при заданном ветровом районе по гололёду.Для заданной линии ЛЭП необходимо определить нагрузки, действующие на провод для трёх расчётных режимов, напряжения в проводе, стрелу провеса, величину наибольшего провисания и её координаты, первоначальную длину провеса. Построить кривые провисания проводов.При расчёте принято:длина пролёта
l = 300 м;разность уровней точек подвеса h = 35 м;марка провода по ГОСТ 839-59 - АС-400;район по гололёду - IV;район по ветру - VI;температура, при которой подвешен провод Т0 = 0С;среднегодовая температура TIII = 0С;минимальная температура TI = - 40С;коэффициент скоростного напора k = 1.
1.2 Определение характеристик проводаПлощадь сечения провода F = 493,3 мм2.Расчётный диаметр провода d = 29 мм.Расчётный вес провода qп = 1,840 даН/м.Модуль упругости материала Е = 8900 даН/мм2.Коэффициент температурного линейного расширения град -1.
1.3 Определение расчётной нагрузки для каждого режима1.3.1 I режим - минимальной температуры (TI = - 40С; гололёд и ветер отсутствуют). Интенсивность нагрузки от собственного веса для провода марки АС-300 по ГОСТ 839-59 даН/мУдельная нагрузка1.3.2 II режим - максимальной нагрузки (TII = - 5С; гололёд и ветер)Толщина стенки гололёда b = 20 мм (IV район).Скоростной напор ветра даН/м2 (I район; при наличии гололёда скоростной напор принимается равным 25% от нормативного qн). Удельный вес льда провода.Интенсивность нагрузки от гололёда: даН/м.Интенсивность нагрузки от давления ветра: даН/м (Здесь с = 1,2 - аэродинамический коэффициент).Суммарная интенсивность нагрузки: даН/м.Удельная нагрузка1.3.3 III режим - среднегодовой температуры (TI = 0С; гололёд и ветер отсутствуют).Как и для I режима: даН/м; .Вычисленные нагрузки и допускаемые напряжения для трёх режимов сведены в таблицу.
|
Расчётный режим | Допускаемые напряжения, даН/мм2 | Температура Т, С | Интенсивность нагрузки, даН/м | Удельная нагрузка, | |
I II III | 11,5 13,0 7,75 | 40 5 0 | 1,840 4,82 1,840 | 0,00372 0,00977 0,00372 | |
|
1.4 Вычисление длины критических пролётовДлину критических пролётов вычисляем по формуле:По этой формуле находим, принимая 0,9933Полученное соотношение критических величин пролётов ( ) соответствует случаю № 2, пролеты и в этом случае фиктивные, физического смысла не имеют и находятся на пересечении прямой III - III с продолжением кривых I - III и II - III (см. рис.1) Для пролетов L расчет. < L 2 кр. исходным является режим I, а при L расчет. > L 2 крит. режим II, где L расчет. - длина пролета, по которому ведется расчет (задана по условию).Рисунок 1
1.5 Расчёт кривых провисания провода1.5.1 Режим II. Горизонтальное натяжение нити:даН.Величина наибольшего провисания:Абсцисса, определяющая положение низшей точки:Из решения видно, что низшая точка кривой провисания лежит за пределами пролёта.Стрела провисаниямКонечная длина проводаПервоначальная длина проводаПо выполненным расчётам строим кривую провисания провода(рис.2).Рис.21.5.2 Режим IДля режима I используем уравнение состояния проводагде индекс m означает исходный режим, индекс n - исследуемый режим.В нашем случае имеем:илиПосле упрощения получим:откуда даН/мм2.Дальнейший расчёт проводим аналогично расчёту режима II:даН;;;;По полученным данным строим кривую провисания провода аналогично режиму I (см. рисунок 3).Рис.31.5.2 Режим IIIДля режима III имеем:илиПосле упрощения получим:откуда даН/мм2.даН;;;;По полученным данным строим кривую провисания провода аналогично режиму III (см. рисунок 4).
2. Расчёт опоры ЛЭП2.1 Постановка задачи и исходные данныеДля расчётной схемы опоры ЛЭП необходимо:определить интенсивность давления на ферму ветровой нагрузки (район по ветру I);определить усилия в элементах плоской фермы;подобрать из условия устойчивости безопасные размеры поперечного сечения отдельно для поясов и раскосов решётки в виде равнобокого уголка;рассчитать опасный узел сварного и болтового соединений, выполнить эскизы этих узлов.При расчёте принять:допускаемые напряжения при растяжении и сжатии для прокатных профилей даН/см2 (210 МПа);допускаемые напряжения для сварных швов, болтов, заклёпок на срез даН/см2 (130 МПа); на смятие даН/см2 (340 МПа);сосредоточенный момент сосредоточенная сила Р = 1000 даН (0,01 МН);параметр а = 2 м.
2.2 Расчёт ветровой нагрузки, действующей на опоруОпределим величину расчётного скоростного напора: даН/м2,Где даН/м2 - скоростной напор ветра (VI район)n = 1,3 - коэффициент перегрузки для высотных сооружений;k =1 - поправочный коэффициент изменения скоростного напора, зависящий от высоты и типа местности (см. п.1.1).Коэффициент лобового сопротивления для пространственной четырёхгранной фермы при направлении ветра на грань:гдеСх = 1,4 - аэродинамический коэффициент для плоской фермы;m = 0,3 - коэффициент увеличения давления ветра на подветренную грань, зависящий от типа решётки.Площадь проекции опоры на плоскость, перпендикулярную направлению ветра (рисунок 3):,гдем2 - площадь проекции прямоугольной части;м2 - площадь проекции трапециевидной части;-угол наклона боковой стороны трапеции к ветру.При этих значениях получим:м2.Вычисляем давление ветра на опору:даН,где = 1,5 - коэффициент увеличения скоростного напора, учитывающий его динамичность и пульсацию;поправочный коэффициент при действии ветра на ребро;расчётная площадь проекции конструкции по наружному обмеру на плоскость, перпендикулярную направлению ветра; здесь коэффициент заполнения плоской фермы.Интенсивность ветровой нагрузкидаН/м.Принимаем qw = 131 даН/м.
2.3 Определение усилий в стержнях фермы2.3.1 Определение узловой нагрузкиИнтенсивность распределённой нагрузки разносим по узлам фермы. Усилие, приходящееся на одну панель, определяем по формуле: тогда2.3.2 Вычисление реакций в опорахИз условий равновесия:Рис.5Вычисление усилий в стержнях фермыДля определения усилий в стержнях используем метод сечений и способ вырезания узлов.рис.7сечение I - I (рис.7)Условия равновесия:рис.8рис.92) сечение 2 - 2 (рис.9)Условия равновесия:рис.10Рис.113) сечение 3 - 3 (рис.11)Условия равновесия:Рис.12сечение 4 - 4 (рис.15)Рис.13Условия равновесия: Рис.14 рис.15Сечение 5-5 (рис.18)Рис.16Условия равновесия:
Рис.17
Рис.18
Сечение 6-6 (рис. 20)
Условия равновесия:
Рис. 19
Рис. 20
Рис.21
сечение 7-7 (рис.24)
Рис.22
Рис.23
Условия равновесия:
По найденным значениям строим эпюры внутренних усилий в стержнях фермы (рис.25).
Рис.24
рис.25
2.4 Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермыНаибольшее сжимающее усилие в поясе даН.Безопасные размеры поперечного сечения равнобокого уголка находим из условия прочности при растяжении:Из условия устойчивости при сжатии имеем:принимая 0 = 0,5 в первом приближении. Согласно ГОСТ 8509-57, по сортаменту выбираем равнобокий уголок 10010010, для которого F = 19,2 см2 и
imin = 1,96 см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закреплёнными по концам:По справочной таблице для гибкости = 103,6, используя линейную интерполяцию, находим:По сортаменту окончательно выбираем равнобокий уголок 10010010, для которого A = 19,2 см2 и
imin = 1,98 см.Аналогичным образом определяем необходимые размеры сечения для стержней решётки.Из условия устойчивости при сжатии имеем:принимая 0 = 0,5 в первом приближении.Согласно ГОСТ 8509-93, по сортаменту выбираем равнобокий уголок 63634, для которого F = 4,96 см2 и
imin = 1,25 см.Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закреплёнными по концам:Гибкость очень велика, поэтому выбираем равнобокий уголок 80807, для которого F = 10,8 см2 и
imin = 1,58 см.Гибкость стержняОкончательно принимаем для раскосов уголок 80807.