Главная » Книжные издания

1 ... 66 67 68 69 70 71 72 ... 76

Монтаж мачт наиболее часто выполняется с помощью специальных самоподъемных кранов. Наряду с этим для мачт небольшой высоты (60-120 м) используется метод подращивания снизу. В Казахстане таким методом была смонтирована мачта высотой 192 м и массой 250 т'.

27.2.2. Основы расчета мачт. Мачты проектируют на основе технологического задания, в котором указываются высота мачты, оборудование (масса, размеры, места установки), предельные перемещения и другие требования. Расчету предшествует разработка конструктивной схемы мачты с назначением формы и основных размеров ее элементов, необходимых для определения ветрового давления на мачту.

При расчете допускается расчленять мачту на ствол и оттяжки. Для определения усилий в оттяжках в первом приближении рассматривают

мачту как систему однопролетных балок, шарнирно опирающихся в местах крепления вант и находящихся под воздействием ветра, действующего в направлении одной из оттяжек. При этом усилие тяжения в наветренной оттяжке Nt, расположенной под углом об к вертикали, может быть определено по формуле


Рис. 27.9. Секция типовой радиомачты со стволом трехгранного очертания

Nt = kRoi/sin oOi,

(27.6)

где Roi - сумма реакций балок в (-том узле; к - коэффициент, учитывающий усилия начального тяжения вант, значение которого при трех или четырех оттяжках в узле принимается равным 1,2.

При назначении диаметра каната считают, что усилие тяжения не должно превышать половины разрывного усилия.

256 с.

Броверман Г.Б. Строительство мачтовых и бащенных сооружений. - М.; Стройиздат, 1984. -




Щ т I-

е) т I

Л

Рис. 27.10. К определению усилий в стволе мачты

а - расчетная схема; I - ствол мачты; 2 - упругоподатливая опора; 3 - сила тяжения оттяжек; 4 - ветровая нагрузка; 5 - вертикальная нагрузка; 6 - шарнирная опора; б - эпюра изгибающих моментов; в - эпюра поперечных сил; г - эпюра продольных сил; д - схема размещения оттяжек при стволе квадратной формы сечения; е - пю же, при стволе треугольной формы

сечения

Размеры сечения ствола мачты определяют по моменту М и суммарной продольной силе Ntot, вычисляемых приближенно,

М = 0,Ш\ Ntot = 0,5ENtCosoLi + YlNg,

(27.7) (27.8)

где д - усредненное значение равномерно распределенного давления ветра на конструкцию и оборудование в рассматриваемом пролете ствола; Z Nicosoi.- сумма проекций усилий во всех вышерасположенных оттяжках на вертикаль; Т, Ng - сумма усилий от собственного веса ствола мачты и оборудования на нем.

Расчетной схемой ствола мачты является упругий многопролетный стержень, опирающийся на нижнюю несмещаемую опору и поддерживаемый системой оттяжек, служащих упругоподатливыми опорами в точках их крепления к стволу (рис. 27.10). Степень упругости этих опор зависит от геометрических и физических характеристик вант, изгибной жесткости ствола, а также действующих на сооружение нагрузок, в том числе от интенсивности начального (монтажного) натяжения оттяжек.

Вертикальные нагрузки, действующие на мачту, могут быть приложены с эксцентриситетом по отношению к оси ствола (например, вес оборудования), а горизонтальная (ветровая) нагрузка может действовать под разными углами по отношению к направлению оттяжек в плане, при этом равнодействующая ее может и не пересекать ось ствола мачты. Эти факторы



учитывают при окончательном расчете. Неизвестными в этой многократно статически неопределимой системе являются усилия в оттяжках, смещения в горизонтальной плоскости точек крепления оттяжек к стволу и моменты в стволе в тех же точках.

В общем случае для определения неизвестных используются: In уравнений статики, устанавливающих равновесие узлов по координатам л; и у; тп уравнений общности деформаций точек крепления оттяжек к стволу; In уравнений неразрывности упругой линии ствола (п - число ярусов; m - число оттяжек в каждом ярусе).

В случае когда равнодействующая горизонтальных сил проходит в плоскости симметрии расположения оттяжек, число неизвестных существенно уменьшается и при жестко закрепленном к фундаменту стволе определяется выражением тпЦ + 2 , если число оттяжек четное, или тпЦ + 5п/2, если это число нечетное. При шарнирном креплении ствола к фундаменту число неизвестных на одно меньше, чем при жестком.

Используют различные способы расчета мачт. Наиболее общим, но и наиболее трудоемким является способ начальных натяжений вант, который позволяет рассматривать любое направление ветра на мачту. Этот способ заключается в том, что вначале задают тип и диаметры оттяжек и усилие их начального натяжения. Решая уравнения неразрывности деформаций и равновесия сил в узлах крепления оттяжек, определяют опорные моменты и смещения оттяжечных узлов. Изменяя площади сечения оттяжек Ло/ и усилия начального натяжения в них Л^о/ и используя метод последовательных приближений, проводят оптимизацию, добиваясь в первую очередь выравнивания пролетных и опорных моментов.

Несколько менее трудоемким является способ заданных эпюр моментов, заключающийся в том, что для ствола мачты задаются эпюрой моментов и в соответствии с ней последовательно определяют прогибы и опорные реакции в узлах крепления вант, а также усилия в оттяжках при расчетных нагрузках и в монтажном состоянии.

Существуют и другие способы расчета, однако все они весьма трудоемки. Наличие программ, разработанных для расчета мачт на ЭВМ (например, программа SUD в институте ЦНИИПроектстальконструкция), позволяет проводить оптимизацию конструктивного решения в значительно более короткие сроки.

Оптимизацию можно осуществлять путем варьирования таких параметров, как площади сечения оттяжек и усилия их предварительного (монтажного) натяжения, расстояния между узлами крепления оттяжек, углы наклона оттяжек, а также форма и размеры элементов ствола, от которых зависит ветровое давление на отдельных участках.

Эпюра поперечных сил строится в соответствии с эпюрой моментов. Продольные силы определяются для каждого участка путем суммирования усилий от веса всех вышерасположенных конструкций и оборудования, а также вертикальных составляющих тяжения вант, крепящихся выше рассматриваемого сечения.

Проверка принятого диаметра каната проводится в форме сравнения максимального расчетного усилия в оттяжке с несущей способностью каната

Л^тах = (З'тахЛ < Л^р Г с Гвт/ 7т, (27.9)



где А -- площадь сечения оттяжки; Np - разрывное усилие каната в целом; - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,6; /< - коэффициент условий работы оттяжки, равный 0,8 (при числе оттяжек в ярусе не более пяти); вт - коэффициент закрепления каната во втулке, равный 0,95.

Напряжения ki, возникающие в оттяжках при действии расчетных нагрузок на мачту, определяются путем решения системы уравнений неразрывности деформаций оттяжек при смещении оттяжечного узла и уравнения равновесия сил, действующих в узле крепления оттяжек. По найденным усилиям М, N и Q проверяют прочность и устойчивость элементов ствола мачты и проводят расчет соединений.

Общая потеря устойчивости наиболее вероятна при действии усилий от собственного веса, обледенения, понижения температуры и изменения натяжения оттяжек в направлении, не совпадающем с плоскостью действия ветра. При трех оттяжках в плане более вероятна потеря устойчивости при ветре в направлении одной оттяжки, когда натяжение в боковых оттяжках ослаблено.

Ветровую и гололедную нагрузки допускается принимать равномерно распределенными со значениями, соответствующими отметкам: для ствола мачты - середины каждого из участков, для оттяжек - двух третей высоты их подвеса. Сосредоточенные силы в пролете оттяжек из изоляторов и ветровой и гололедной нагрузок на них допускается принимать как равномерно распределенную нагрузку, эквивалентную действительной по значению балочного момента.

При проверке устойчивости мачты в целом расчетное усилие в стволе должно в 1,3 раза меньше критической силы.

27.2.3. Основы конструирования и расчета элементов мачт. При проектировании ствол мачты разбивают на опорную, оттяжечные и промежуточные секции. Размер секций, полностью изготовляемых на заводе (отправочных марок), определяется в основном условиями транспортирования. Оттяжечные секции отличаются от промежуточных наличием деталей для крепления оттяжек. Опорная секция конструируется в зависимости от способа опирания мачты (шарнирное или жесткое закрепление). Секции решетчатых мачт соединяют, как правило, на болтах. Монтажную сварку применяют в мачтах со стволом трубчатого сечения, а также в решетчатых мачтах с поясами из уголков. В соединениях фланцевого типа (рис. 27.11), которые особенно широко применяются в мачтах с поясами из труб, рекомендуется применять высокопрочные болты.

Число болтов п при принятом их диаметре определяют расчетом


Рис. 27.11. к расчету узлового соединения фланцевого типа



Таблица 27.1. Значения коэффициента кг, МПа

П/г

п/г

t/ty,

= 3, при г/и

= 5, при г/и

= 7, при г/и

1136

1238

1170

1278

1084

1294

1434

1093

п> N/AbnRbh /с

(27.10)

где N - расчетное усилие растяжения в поясе ствола мачты; Rhh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, равное 0,7 Run, Аьп - площадь сечения болта нетто; - коэффициент условий работы; - коэффициент условий работы болтового соединения.

Толщину фланца t, см, работающего на изгиб, определяют по формуле

t * /м/к\к2 , (27.11)

где к\ уп/240; ё- нормативный предел текучести стали, МПа; кг - коэффициент, принимаемый по табл. 27.1 в зависимости от отношений геометрических параметров t/tw, rltw\ r\lr; гг/г (см. рис. 27.11).

Расход стали на фланцы достаточно велик. Снижение его может быть достигнуто выбором оптимальных размеров ri и Г2 ( при заданных г и tw). Из табл. 27.1 видно, что толщина фланца t существенно зависит от отношения п/г. С целью уменьшения t это отношение следует принимать минимальным, для чего надо использовать болты относительно малых диаметров.

Болты размещают на равных расстояниях по окружности возможно меньшего радиуса п, принимаемого конструктивно, с учетом размеров шайб под болты по ГОСТ 22355-77 и катета углового шва, крепящего фланец к трубе.

Фланец крепят к трубе двумя угловыми швами общей длиной Iw = 4 St г. Размер катета шва kw определяют из расчета на действие сжимающего усилия в поясе Л^с:

kw> Nc/lw Tc[JiRw /wUin,

(27.12)

a затем проверяют на действие растягивающего усилия в поясе с учетом момента М =iNt от упругого защемления фланца в трубе

-/(М/а)2 + (Nt/lw)< kw/c[pRw/w].

(27.13)

где Ы - коэффициент, определяемый по табл. 27.2 в зависимости от отношений tltw и п/г; a-t - - (kwlS) -0,2см (расстояние между центрами тяжести площадей сечения швов см. на рис. 27.12).



Таблица 27.2. Значения коэффициента об

ot при п/г

0,02

0,05

0,07

0,01

0,02

0,03

Оттяжка крепится к стволу мачты с помощью валика 5 из высокопрочной стали, соединяющего втулку 6 (в которой закреплен канат) с фасонкой оттяжечного узла 3 (см. рис. 27.12). При конструировании этого узла надо стремиться к минимальному расстоянию между линией действия усилия N и центром тяжести площади сечения сварных швов, крепящих фасонку 3 и горизонтальные ребра 2 к поясу ствола мачты /.

Прочность сварного соединения при учете момента М = N cosode проверяется по формулам:

/(NCOS oi/Awf + Mymax/lwfxY

(Asinot /Awf) < Rwf/wf Jc

(27.14)




г-тН-I-

Рис. 27.12. Узел крепления оттяжки к поясу ствола мачты из труб

а - конструкция узла: 6 - очертание сварных швов, крепящих фасонку и ребра к трубе



+ (N%\noilAwzy<,Rwz fwz Тс , (27.14)

где Аи/, Луа и /w/x, /жд - площади расчетных сечений соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления и моменты инерции этих площадей в отношении оси л:; oi - угол наклона оттяжки к горизонтали; утах - расстояние от оси х до наиболее удаленной точки шва: верхней, если линия действия усилия проходит выше центра тяжести площади сечения швов; нижней, если ниже центра тяжести.

Для увеличения площади смятия к фасонке с двух сторон приваривают кольцевые накладки 4, суммарная толщина которых определяется условием 2и> {NiRbp/cde)-12. Расчет швов, крепящих каждую накладку к фасонке 3, производится на усилие = NIaI 0.U + <2). Фасонка должна быть проверена на срез и растяжение (разрыв) по плоскости возможного разрушения.

В нижней части каждая оттяжка снабжается натяжным устройством, служащим для регулирования натяжения ее при монтаже и в процессе эксплуатации мачты. Натяжное устройство крепится к анкерным тяжам, прикрепленным к фундаменту через гибкую вставку длиной не менее 20 диаметров каната. С целью борьбы с вибрацией на оттяжках устанавливают виброгасители.

ГЛАВА 28. ОПОРЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

28.1. Общая характеристика

Воздушные линии электропередачи (ВЛ) служат для передачи электроэнергии по проводам, прикрепленным к опорам на определенной высоте от поверхности земли. Металлические опоры применяют для высоковольтных линий напряжением 35 кВ и выше. Провода крепятся к опорам через фарфоровые или стеклянные изоляторы подвесного типа, соединяемые по нескольку штук в гирлянды.

На воздушных линиях используют в основном сталеалюминиевые провода марки АС (ГОСТ 839-80Е), выпускаемые промышленностью с разным соотношением площадей сечений алюминиевых и стальных высокопрочных проволок. В качестве грозозащитных тросов применяют стальные канаты, свитые из проволок с пределом прочности Run = 1200 МПа. Переменный ток передается по трем фазам, постоянный - по двум.

Передачу электроэнергии на большие расстояния выгоднее производить при высоких напряжениях в сети. Однако при напряжениях более 110 кВ, требующих проводов большого диаметра, существенными оказываются потери энергии, связанные с ионизацией воздуха вокруг них. Эти потери удается уменьшить, заменив один провод большого диаметра несколькими параллельными проводами меньшего диаметра, образующими так называемую расщепленную фазу. Поэтому на линиях 330 кВ обычно применяют расщепление фазы на два провода, на линиях 550 кВ - на три, а при напряжениях

старое обозначение, часто встречающее в литературе. - ЛЭП.

/(NcosoL/Awz + MyraiJlwzx) +




Рис. 28.1. Схема участка одноцепной воздушной линии электропередачи переменного тока с подвеской проводов к опорам портального типа

/ - анкерная опора; 2 - промежупючная отра; 3 - цровод; 4 - натяжная гиряянда; 5 - поддерживающая гирлянда; б - перемычка; 7 - грозозащитный трос


Рис. 28.2 Промежуточная одностоечная свободностоящая опора одноцепной ВЛ напряжением ПОкВ

750 кВ и выше - на четыре провода и более. Таким образом, линии электропередачи бывают одноцепными (рис. 28.1), двухцепными и многоцепными.

Наименьшее расстояние от провода ВЛ до поверхности земли составляет 7-8 м; в ненаселенных и труднодоступных местах это расстояние может быть меньшим. Расстояния между проводами, а также от проводов и грозозащитных тросов до заземленных металлоконструкций должны быть такими, чтобы обеспечить воздухоизолирующие промежутки, величина которых определяется с учетом возможных отклонений проводов на ветру и подскоков их при сбросе гололедной корки.

Требования, предъявляемые к проектированию и возведению линий электропередачи, определяются действующими Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

По назначению опоры делятся на промежуточные, составляющие около 85% общего числа опор, анкерные, служащие для натяжения проводов, концевые и угловые, устанавливаемые соответственно на концах и в местах поворота линии. Особым видом явля-



А-А


Рис. 28.3. Промежуточная опора на оттяжках одноцепной ВЛ напряжением 110 кВ (сечение А-А

дано в уменьшенном масштабе)


Рис. 28.4. Промежуточная портальная опора на оттяжках одноцепной ВЛ напряжением 330 кВ




Рис. 28.5. Переходная опора ВЛ

ются так называемые переходные опоры, устанавливаемые на переходах через реки, озера, овраги и другие препятствия. Расстояние между такими опорами может достигать 1,5-2,5 км, а высота - превышать 200 м.

По конструктивному решению стальные опоры бывают свободностоя-щими (рис. 28.2) и на оттяжках (рис. 28.3). Они могут быть одностоечными и портального типа (рис. 28.4). Опоры ВЛ являются массовыми сооружениями; при строительстве даже одной линии большой протяженности устанав-



1 ... 66 67 68 69 70 71 72 ... 76