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《送电线路拔梢钢管杆挠度的解析法及简捷法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第19卷第3期现代电力Vol119No132002年6月MODERNELECTRICPOWERJun12002文章编号:100722322(2002)0320035206送电线路拔梢钢管杆挠度的解析法及简捷法王燮山顾煜炯(华北电力大学(北京)动力工程系,北京102206)摘要:对送电线路拔梢钢管杆在常见载荷(集中力、集中力偶和分段均布力)作用下的挠度,用解析法进行了分析。应用折算惯矩的思路,推出了拔梢钢管杆在常见载荷作用下的折算惯矩公式,并给出了挠度的简捷计算公式。文中还用实例比较了两种方法计算的结果。关键词:送
2、电线路;钢管杆;挠度;计算方法分类号:O302;TB121文献标识码:A随着国民经济的高速发展,城市工业和居民生活用电量迅速增长,高压送电线路进入市区,因此城市原有的送电网路必须进行改造。由于城市走廊狭窄,不允许建立大型铁塔,也不适用需要打拉线的水泥杆塔。于是,一种新型的拔梢钢管杆进入了城网改造领域。此种电杆具有占地小、强度高、省材料、受力合理和外型美观等优点,因此在城市输配电线路中越来越广泛地被采用。除此以外,在城市的照明高杆支架、广播通讯天线桅杆和大型广告牌支架等构筑物中,也广泛地使用拔梢钢管杆。在拔梢钢管杆
3、的设计中,除了强度条件以外,挠度计算也是一个重要的控制因素。《架空送电线路钢管杆设计技术规定》的基本规定中第三条规定:“直线杆挠度(杆顶挠度)不大于[1]杆身长度(从基础顶面算起)的5‰,直线转角杆挠度不大于杆身长度的7‰。”由于拔梢钢管杆是一直线锥形的变截面杆,其横截面有环形、十六边形、十二边形和八边形等型式。以往在设计中计算杆的挠度时,通常按等截面悬臂梁挠度公式乘以修正系数来[2]进行。当然这会造成极大的误差。文献[3]用查表法来求拔梢钢管杆顶部的挠度,但仅考虑环形截面,且不考虑截面厚度的变化。文献[4]建议
4、用数值积分法求解单位力作用下挠度积分,由于需要多次迭代才能求得结果,其结果的精确度依赖于所采用的方法及截断误差,且无法用解析表达式来表达任意处的挠度。因此,文献[5]提出杆的折算惯矩的思路,并推出四等分段及六等分段拔梢钢管杆的折算惯矩,以此代入等截面悬臂梁的挠度公式来计算杆顶挠度。用此法计算拔梢钢管杆的杆顶挠度极为简便快捷。本文在此思路上,应用奇异函数推[6～8]出计算杆在任意处挠度的折算惯矩解析式,利用这些公式不仅可方便地求得拔梢钢管杆收稿日期:2002203226作者简介:王燮山(1936—),男,教授,主要
5、从事力学方面的研究。36现代电力2002年在常见载荷(集中力、集中力偶和分段均布力)作用下的杆顶挠度,而且可求得杆在任意处的挠度。文中还用解析法推出等厚度拔梢钢管杆在常见载荷作用下的挠度表达式,并用实例比较了简捷法(折算惯矩法)与解析法的计算结果。1等厚度拔梢钢管杆挠度的解析表达式根据梁的挠曲线微分方程理论,求解下列微分方程,即可获得等厚度拔梢钢管杆挠度的解析表达式:EI(x)V"=M(x)(1)式中,E为钢管的弹性模量;V为挠度;M(x)为弯矩方程;I(x)为钢管杆任意截面的惯矩,对于等厚度的拔梢钢管杆,可表示
6、为下式:3I(x)=I0(1+Ax)(2)式中,I0为杆的顶端截面的惯矩,可按文献[1]的表511取用;A为系数,A=KöD0,其中K为杆的锥度,D0为杆顶端的平均直径。下面分别列出按方程(1)求解所得之拔梢钢管杆在集中力、集中力偶和分段均布力作用下的挠度表达式。111集中力图1为一集中力P作用下拔梢钢管杆之简图,为方便计,将钢管杆转置于水平位置(下文各图均同)。图1集中力P作用下的拔梢钢管杆图中O为杆的顶端,集中力P1作用于杆的任意位置e,弯矩方程M(x)=P〈x-e〉,代入式(1)积分两次可得011+Ae1E
7、I0V=P〈x-e〉[-3ln(1+Ax)-3+2x+A2A(1+Ax)2A(1+Ae)113ln(1+Ae)+3]+C1x+C2(3)A2A(1+Ae)式中2e(e-2L)+LC1=-P2(4)2(1+Ae)(1+AL)11+AL1+Ae1(Ae-1-2AL)LC2=P[3ln+3-3+22](5)A1+Ae2A(1+AL)2A(1+Ae)2A(1+AL)112集中力偶图2为一集中力偶M作用下拔梢钢管杆之简图。M与杆顶的距离为e,弯矩方程可表示0为M(x)=M〈x-e〉,代入式(1)积分两次后可得M01x1eE
8、I0V=〈x-e〉[+2--2]+C1x+C2(6)2AA(1+Ax)(1+Ae)A(1+Ae)(1+Ae)式中M11C1=[2-2](7)2A(1+AL)(1+Ae)M1+2AL1+2AeC2=-2[2-2](8)2A(1+AL)(1+Ae)第3期王燮山等:送电线路拔梢钢管杆挠度的解析法及简捷法37图2集中力偶M作用下的拔梢钢管杆图3分段均布力作用下的拔梢钢管杆113分
