CN104133976A - 一种索道式跨越架承载绳受力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种索道式跨越架承载绳受力计算方法。该方法：首先，建立索道式跨越架承载绳受力模型；然后，根据现有孤立档电线弧垂计算公式及孤立档电线应力状态方程推导出索道式跨越架承载绳的弧垂、水平应力及水平张力，从而完成索道式跨越架承载绳的受力计算。本发明方法通过计算索道式跨越架的承载绳张力、危险点弧垂，使索道式跨越架施工的工器具配置有依据、安全有保证。

Description

一种索道式跨越架承载绳受力计算方法

技术领域

本发明涉及一种索道式跨越架承载绳受力计算方法。

背景技术

由于我国的社会经济不断发展，交通道路和电力线路间；电力线路间的走廊纵横交错，交通运输繁忙及供电可靠性的要求日益提高，新建送电线路或旧线路改造交叉跨越施工大多数需要采用不封闭交通道路或带电跨越电力线施工，但施工现场地形条件限制无法采取传统搭设跨越架的形式进行跨越施工，大多数适合采用较大跨距的索道式跨越架形式进行跨越施工。为了解掌握索道承载绳的受力状态及合理选择工器具确保跨越施工安全，需要准确计算承载绳在各种状态下的力学数据，本文利用电力工程高压送电线路关于具有非均布（n个集中）荷载的孤立档导线应力、弧垂计算公式，推导出索道式跨越架的承载绳张力、危险点弧垂的计算公式，以供施工方案设计计算。

如图1所示为现有两侧相同绝缘子串间n个集中荷载计算模型图，电力输电线路中孤立档结构方式是两端为耐张铁塔，导线两侧经绝缘子串与铁塔连接，当孤立档间导线上加载单个或多个集中荷载时导线的弧垂和张力就会发生变化，因此需要计算有了集中荷载时导线是否安全（如导线上有施工人员或飞车时）；索道式跨越架结构方式是两端为钢管跨越架或利用新建线路（跨越处两侧）的铁塔上设置临时固定承载绳的横担来固定承载绳，然后封网装置通过滑车倒挂在承载绳上，使承载绳承受单个或多个集中荷载，这两种受力状态极为相似，因此可以利用孤立档导线承受单个或多个集中荷载应力、弧垂计算公式推导出索道式跨越架的承载绳受力计算公式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种索道式跨越架承载绳受力计算方法，该方法通过计算索道式跨越架的承载绳张力、危险点弧垂，使索道式跨越架施工的工器具配置有依据、安全有保证。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种索道式跨越架承载绳受力计算方法，包括如下步骤，

步骤S1：建立索道式跨越架承载绳受力模型，该承载绳受力情况可视为电力输电线路中孤立档两端没有绝缘子串，且封网荷载分布在倒挂滑车与承载绳接触点上n个集中荷载的情况；

步骤S2：求索道式跨越架承载绳在任意点处的弧垂：

孤立档导线弧垂计算公式为：

当                                                 ≦x≦a ₁时， f _x = +

当a _i-1 ≦x≦a _i 时，f _x = +

当a _n ≦x≦ 时，f _x = +

上述公式中，a、b分别为集中荷载距左右两端悬挂点的水平距离，且a=l-b；a取a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n ，a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n 分别为n个集中荷载与左悬挂点的水平距离；b取b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n ，b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n 分别为n个集中荷载与右悬挂点的水平距离；x为任意点与左端悬挂点的水平距离；

因索道式跨越架跨越处条件满足a _i-1 ≦x≦a _i ，且由于孤立档两端没有绝缘子串的情况下，，故而根据上述孤立档电线弧垂计算公式，可得索道式跨越架承载绳在任意点处的弧垂计算公式：

f _x = +

步骤S3：求索道式跨越架承载绳水平应力：

孤立档导线应力状态方程：

=K _n

该应力状态方程中K值计算公式为：

K=

｛｝

因施工时承载绳温度无变化，即tm =tn；将tm-tn=0及，分别代入上述两式，此时l ₁ =l，可得索道式跨越架承载绳水平应力计算公式及应力状态方程式中的K值计算公式如下所示：

=K _n 

K=｛｝

步骤S4：求索道式跨越架承载绳水平张力，由此完成索道式跨越架承载绳的受力计算；

其中，fx为距左悬挂点水平距离为x处的导线或承载绳弧垂，为左右两悬挂点的高差角， 为导线或承载绳水平应力，为档距，为绝缘子串水平投影长度，为绝缘子串长度，为导线或承载绳比载，为绝缘子串比载，G为绝缘子串荷载，A为导线或承载绳截面面积，Q为集中荷载，q=Q/A为集中荷载的单位截面荷载，、分别为已知情况和待求情况的导线或承载绳的水平应力，、E分别为导线或承载绳的温度线膨胀系数和弹性系数，Km、Kn分别为已知情况和待求情况的K值，K即导线或承载绳的线长参数，tm、tn分别为已知情况和待求情况的气温，l ₁为导线或承载绳所占档距长，为导线或承载绳单位截面上的荷载，为导线或承载绳水平投影比载。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法通过计算索道式跨越架的承载绳张力、危险点弧垂，使索道式跨越架施工的工器具配置有依据、安全有保证。

附图说明

图1为现有两侧相同绝缘子串间n个集中荷载计算模型图。

图2为本发明索道式跨越架承载绳受力计算模型图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

如图2所示，本发明的一种索道式跨越架承载绳受力计算方法，包括如下步骤，

步骤S1：建立索道式跨越架承载绳受力模型，该承载绳受力情况可视为电力输电线路中孤立档两端没有绝缘子串，且封网荷载分布在倒挂滑车与承载绳接触点上n个集中荷载的情况；

步骤S2：求索道式跨越架承载绳在任意点处的弧垂：

孤立档导线弧垂计算公式为：

当 ≦x≦a ₁时， f _x = +

当a _i-1 ≦x≦a _i 时，f _x = +

当a _n ≦x≦ 时，f _x = +

上述公式中，a、b分别为集中荷载距左右两端悬挂点的水平距离，且a=l-b；a取a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n ，a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n 分别为n个集中荷载与左悬挂点的水平距离；b取b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n ，b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n 分别为n个集中荷载与右悬挂点的水平距离；x为任意点与左端悬挂点的水平距离；

因索道式跨越架跨越处条件满足a _i-1 ≦x≦a _i ，且由于孤立档两端没有绝缘子串的情况下，，故而根据上述孤立档电线弧垂计算公式，可得索道式跨越架承载绳在任意点处的弧垂计算公式：

f _x = +

步骤S3：求索道式跨越架承载绳水平应力：

孤立档导线应力状态方程：

=K _n

该应力状态方程中K值计算公式为：

K=

｛

因施工时承载绳温度无变化，即tm =tn；将tm-tn=0及，分别代入上述两式，此时l ₁ =l，可得索道式跨越架承载绳水平应力计算公式及应力状态方程式中的K值计算公式如下所示：

=K _n 

K=｛｝

步骤S4：求索道式跨越架承载绳水平张力，由此完成索道式跨越架承载绳的受力计算；

其中，fx为距左悬挂点（C点）水平距离为x处的导线或承载绳弧垂，为左右两悬挂点（C、D点）的高差角， 为导线或承载绳水平应力，为档距，为绝缘子串水平投影长度，为绝缘子串长度，为导线或承载绳比载，为绝缘子串比载，G为绝缘子串荷载，A为导线或承载绳截面面积，Q为集中荷载，q=Q/A为集中荷载的单位截面荷载，、分别为已知情况和待求情况的导线或承载绳的水平应力，、E分别为导线或承载绳的温度线膨胀系数和弹性系数，Km、Kn分别为已知情况和待求情况的K值，K即导线或承载绳的线长参数，tm、tn分别为已知情况和待求情况的气温，l ₁为导线或承载绳所占档距长，为导线或承载绳单位截面上的荷载，为导线或承载绳水平投影比载。

由上述各步骤可以得出：

索道式跨越架承载绳张力及任意处的弧垂计算公式如下：

1、索道式跨越架承载绳在任意点处的弧垂计算公式：

f _x = +     （当a _i-1 ≦x≦a _i ）

其中，a、b分别为集中荷载距左右两端悬挂点的水平距离，且a=l-b；a取a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n ，a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n 分别为n个集中荷载与左悬挂点的水平距离；b取b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n ，b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n 分别为n个集中荷载与右悬挂点的水平距离；x为任意点与左端悬挂点的水平距离；

2、应力状态方程式中的K值计算公式：

K=｛｝

3、索道式跨越架承载绳水平应力计算公式：

=K_n

4、索道式跨越架承载绳水平张力计算公式：

公式符号说明：

K——应力状态方程式中的系数；

、——分别为已知情况和待求情况的承载绳水平应力，N/mm²；

、E——分别为承载绳的温度线膨胀系数，1/°C和弹性系数，N/mm²；

K_m、K_n——分别为已知情况和待求情况承载绳的线长参数；

f _x ——距悬挂点A为x处的导线弧垂，m；

——两悬挂点的高差角，°；

——档距，m；

——承载绳比载，N/m*mm²；

A——承载绳截面面积，mm²；

Q——集中荷载，N；

q——集中荷载的单位截面荷载，q=Q/A，N/mm²；

a、b——分别为集中荷载距左右两端悬挂的距离，m；

 ——承载绳水平应力，N/mm²；

——承载绳单位截面上的荷载，N/mm²； 

——承载绳水平投影比载，N/m*mm²； 

F——承载绳水平张力，N；

故而，施工人员在新建送电线路或旧线路改造交叉跨越施工大多数需要采用较大跨距的索道式跨越架形式进行跨越施工时，可根据上述索道式跨越架承载绳张力及任意处的弧垂计算公式计算索道式跨越架的承载绳张力、危险点弧垂，使索道式跨越架施工的工器具配置有依据、安全得到保证。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种索道式跨越架承载绳受力计算方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤S1：建立索道式跨越架承载绳受力模型，该承载绳受力情况可视为电力输电线路中孤立档两端没有绝缘子串，且封网荷载分布在倒挂滑车与承载绳接触点上n个集中荷载的情况；

步骤S2：求索道式跨越架承载绳在任意点处的弧垂：

孤立档导线弧垂计算公式为：

当                                                 ≦x≦a ₁时， f _x = +

当a _i-1 ≦x≦a _i 时，f _x = +

当a _n ≦x≦ 时，f _x = +

上述公式中，a、b分别为集中荷载距左右两端悬挂点的水平距离，且a=l-b；a取a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n ，a ₁、a ₂ ……a _i 、a _n 分别为n个集中荷载与左悬挂点的水平距离；b取b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n ，b ₁、b ₂ ……b _i 、b _n 分别为n个集中荷载与右悬挂点的水平距离；x为任意点与左端悬挂点的水平距离；

因索道式跨越架跨越处条件满足a _i-1 ≦x≦a _i ，且由于孤立档两端没有绝缘子串的情况下，，故而根据上述孤立档电线弧垂计算公式，可得索道式跨越架承载绳在任意点处的弧垂计算公式：

f _x = +

步骤S3：求索道式跨越架承载绳水平应力：

孤立档导线应力状态方程：

=K _n

该应力状态方程中K值计算公式为：

K=

｛｝ 

因施工时承载绳温度无变化，即tm =tn；将tm-tn=0及，分别代入上述两式，此时l ₁ =l，可得索道式跨越架承载绳水平应力计算公式及应力状态方程式中的K值计算公式如下所示：

=K _n

K=｛｝

步骤S4：求索道式跨越架承载绳水平张力，由此完成索道式跨越架承载绳的受力计算；

其中，fx为距左悬挂点水平距离为x处的导线或承载绳弧垂，为左右两悬挂点的高差角， 为导线或承载绳水平应力，为档距，为绝缘子串水平投影长度，为绝缘子串长度，为导线或承载绳比载，为绝缘子串比载，G为绝缘子串荷载，A为导线或承载绳截面面积，Q为集中荷载，q=Q/A为集中荷载的单位截面荷载，、分别为已知情况和待求情况的导线或承载绳的水平应力，、E分别为导线或承载绳的温度线膨胀系数和弹性系数，Km、Kn分别为已知情况和待求情况的K值，K即导线或承载绳的线长参数，tm、tn分别为已知情况和待求情况的气温，l ₁为导线或承载绳所占档距长，为导线或承载绳单位截面上的荷载，为导线或承载绳水平投影比载。