Конструкции и расчет опор ЛЭП - Расчетные схемы опор

Все опоры линий электропередачи рассчитываются на нагрузки нормальных и аварийных режимов работы линии. Принимаемые нагрузки указаны в § 1-5.

Рис. 1-11. Схема нагрузок на промежуточную опору: а — при нормальном режиме; б — при аварийном режиме

1. Нормальный режим. Прохода и тросы не оборваны и свободны от гололеда. Ветер максимальной скорости направлен перпендикулярно линии. Следует также рассматривать направление ветра по диагонали поперечного сечения ствола опоры, если при этом направлении получаются большие усилия в отдельных элементах опоры и большие нагрузки на фундаменты.
2. Нормальный режим. Провода и тросы не оборваны и покрыты гололедом. Скорость ветра равна 50% максимальной (скоростной напор — 0,25 максимального). В III, IV и в особом гололедных районах скорость ветра следует принимать не менее 15 м/сек, скоростной напор — не менее 140 Н.
3. Аварийный режим для промежуточных опор с подвесными изоляторами. Оборван провод (или провода) одной фазы; тросы не оборваны. Гололеда и ветра нет. В расчете следует считать оборванным тот провод, обрыв которого вызывает наибольшие усилия в рассматриваемых элементах.
4. Аварийный режим. Оборван один трос при тяжении, равном половине максимального; провода не оборваны. Гололеда и ветра нет.
Расчетные схемы промежуточной одноцепной опоры изображены на рис. 1-11, где Gт, Gп — соответственно вес троса, провода и гирлянды, Qт, Qп — ветровые нагрузки, Тп — тяжение провода.

Промежуточные прямые опоры.

Они рассчитываются на следующие условия.
Расчет промежуточных угловых опор по аварийному режиму производится на те же нагрузки, что и расчет промежуточных прямых опор (см. § 1-5). При этом надо рассматривать наиболее неблагоприятный из двух случаев, соответствующих предельным значениям угла поворота, на которые рассчитывается данная опора. При наименьшем угле поворота линии неуравновешенная составляющая тяжения необорванного провода, перпендикулярная траверсе, Sncos α/2 достигает максимального значения (при а = 0, Sncosα/2=Sп) и на опору действует наибольший крутящий момент. При наибольшем угле поворота составляющая Sncos α/2 уменьшается, но зато увеличивается составляющая Snsin α/2, а также составляющие 2Tsina/2 в точках крепления гирлянд всех остальных проводов и тросов. Очевидно, что для грани ствола стальной опоры, перпендикулярной оси траверсы, расчетным будет первый случай, а для грани, параллельной оси траверсы, как правило, второй (при наибольшем значении угла а).
Тяжение в необорванных проводах Т, зависящее от нагрузки и температуры, определяется из механического расчета провода по соответствующим режимам.

Анкерные опоры.

В нормальном режиме анкерные опоры, предназначенные для установки на прямых участках трассы, рассчитываются так же, как промежуточные, опоры: на давление ветра максимальной скорости при отсутствии гололеда и на ветровое давление при гололеде. Тяжения проводов, закрепленных с обеих сторон анкерной опоры в натяжных гирляндах, могут быть различными (в зависимости от условий работы проводов на участках, ограничиваемых анкерными опорами). Поэтому анкерная опора может воспринимать разность тяжения в проводах и тросах (ΔΤп и ΔΤт), что и учитывается в расчете (рис. 1-12, а).
Из опыта эксплуатации известно, что обрывы сталеалюминиевых проводов сечением 185 мм² и выше наблюдаются крайне редко. Поэтому согласно новой редакции ПУЭ опоры линий со сталеалюминиевыми проводами сечением 185 мм² и выше рассчитываются на обрыв проводов только одной фазы. Таким образом в новой редакции ПУЭ требования к расчету нормальных опор анкерного типа в аварийном режиме (рис. 1-12, б) дифференцированы в зависимости от марок проводов, подвешиваемых на линии.
На линиях со сталеалюминиевыми проводами сечением 185 мм² и выше, а также со стальными канатами марок ТК нормальные опоры анкерного типа рассчитываются по аварийному режиму на обрыв проводов одной фазы; при этом тросы считаются необорванными.
На линиях с алюминиевыми проводами, стальными проводами марок ПС и ПМС всех сечений и сталеалюминиевыми проводами сечением до 150 мм² включительно расчет нормальных опор анкерного типа производится на обрыв двух проводов, причем тросы считаются необорванными.
На линиях последней категории с менее прочными проводами применяются также анкерные опоры облегченного типа, рассчитываемые на обрыв только одного провода.
В расчетах опор анкерного типа по аварийному режиму следует считать оборванными те провода или тросы, обрыв которых вызывает наибольшие усилия в рассматриваемых элементах опоры.     
Для обеспечения достаточной прочности опор анкерного типа в продольном направлении в новую редакцию ПУЭ введена схема расчета таких опор по монтажному режиму на нагрузку, равную 2/3 максимального тяжения всех проводов и тросов, смонтированных в одном пролете при отсутствии проводов, тросов и временных оттяжек в другом пролете.
В расчете анкерных угловых опор, т. е. анкерных опор, устанавливаемых на углах поворота, учитываются составляющие тяжения проводов и тросов (рис. 1-12, в). Следует отметить, что при расчете на угол поворота 60° эти составляющие P=2Tsin α/2=27sin 30° = Т, т. е. анкерные угловые опоры рассчитываются на полное одностороннее тяжение проводов и тросов и таким образом при конструкциях, равнопрочных вдоль и перпендикулярно линии (например, при квадратном сечении стальных опор), удовлетворяют расчетным схемам для концевых опор с углом поворота 0°.

Концевые опоры.

При нормальном режиме концевые опоры рассчитываются на полное одностороннее тяжение всех проводов и тросов. Расчет производится по обычным схемам нормального режима: а) при отсутствии гололеда и при ветре максимальной скорости; б) при гололеде и ветре, соответствующем гололеду.
При пролетах, меньших критического, производится дополнительная проверка прочности опоры в режиме наинизшей температуры при отсутствии гололеда и ветра.

Рис. 1-12. Схемы нагрузок на анкерную и анкерную угловую опоры: а — при нормальном режиме работы анкерной опоры; б — при аварийном режиме работы анкерной опоры; в — при нормальном режиме работы анкерной угловой опоры

При аварийном режиме концевые опоры рассчитываются на следующие условия.

1. Остались необорванными провода двух фаз, тросы не оборваны. Гололед. Ветра нет.
2. Остался необорванным один трос. Провода не оборваны. Гололед. Ветра нет.

 Следует отметить, что в расчетах двухцепных концевых опор иногда принимается условие односторонней подвески одной цепи; в этом случае на опору передается крутящий момент от тяжения трех проводов; это сочетание нагрузок является нормальным режимом для концевой опоры.

Такая схема нагрузок приводит к значительному утяжелению концевых опор по сравнению с анкерными и анкерными угловыми. Поэтому при использовании опор одного типа в качестве анкерных угловых и концевых рекомендуется одностороннюю подвеску одной цепи на концевой опоре не учитывать, а в случаях необходимости временной подвески одной цепи подвешивать на концевой опоре один провод с одной и два с другой стороны опоры.
Все опоры анкерного типа должны быть проверены на следующие монтажные условия.

1. В одном из пролетов при любом числе цепей на опоре смонтирована лишь одна цепь, тросы не смонтированы.
2. В одном из пролетов на опоре смонтированы тросы, провода на опоре не смонтированы.

При проверке на вышеуказанные условия можно в случае необходимости предусматривать временное усиление отдельных элементов и установку временных оттяжек. Однако, как было указано выше, все опоры анкерного типа должны выдерживать нагрузку, равную 2/3 максимального одностороннего тяжения проводов и тросов, без установки временных оттяжек.
Траверсы всех опор должны быть рассчитаны на нагрузки, возникающие при принятом способе монтажа, и на дополнительные нагрузки от монтажных приспособлений и веса монтера с инструментом. Соответствующие нагрузки указаны в § 1-5.
Специальные опоры (например, отпаечные) рассматриваются по схемам, указанным выше, в зависимости от того, какому из перечисленных видов опор они соответствуют: промежуточным, анкерным, анкерным угловым и т. д.