DL／T 5551-2018 标准规范下载简介

DL／T 5551-2018 架空输电线路荷载规范

我国中南电力设计院曾对多分裂导线的体型系数进行风洞试验研 究，研究表明： （1）随着风速的提高，雷诺数增加，导线的体型系数整体呈逐 渐下降的趋势。 （2）在同一风速下，单根导线的体型系数随着外径尺寸的增大 而减小。导线外径尺寸越大，直接迎风面导线的尾流对后部导线 的影响越大，即导线的屏蔽效应越显著，体型系数就越小。 （3）在同一风速下，多分裂导线的体型系数随着分裂间距的增 大而增大。高风速下，随着间距的增大，增速有放缓的趋势。这是 因为，分裂间距越小，导线之间的相互影啊也越大，即十扰效应越 显著，体型系数就越小。反之，间距越大，十扰效应越不显著，体型 系数就越大。 （4)导线体型系数随着分裂根数的增加而减小。整体来看，由 于多分裂导线的屏蔽效应，随着分裂根数的增加，位于直接迎风导 线后部的导线受到前部导线尾流的影响增大，体型系数则随之 减小。 （5）在高风速下，导线的体型系数均小于1.0。 日本规范《送电用铁塔设计标准》JEC一TR一00007一2015中 规定形状指数（外层单丝直径/导线外径）大于1/6时，导线的体型 系数取1.05；形状指数在1/8和1/6之间时，导线的体型系数 取 1. 0。 结合国内外研究及现行国家标准《110kV750kV架空输电 线路设计规范》GB50545一2010推荐本规范导线或地线的体型系 数在线径≥17mm时取1.0，线径<17mm时取1.1。 B，为导地线覆冰风荷载增大系数。对各类覆冰情况（如设 计覆冰、不均匀覆冰、稀有覆冰等），5mm冰区时取1.1，10mm 冰区时取1.2；对各类无冰情况（如设计大风、安装等）应取 1.0。在计算导地线张力时可不考虑导地线覆冰风荷载增大系 数的影响。

μ = 1. 284 (） 2 = 1. 000 （） % μ2 = 0. 544 2/S μ = 0. 262

式中：2一对地高度（m）。 输电线路杆塔作为风敏感结构，为确保安全.对于地貌类型接 近于（类与I）类的架空输电线路，除非有充分论证，否则均宜按 B类地貌粗糙度设计。 6.1.2除设计大风情况下采用基本风速计算导线、地线风荷载标 作值外，对其他情况（如设计覆冰、安装等），输电线路行业习惯上 采用相应风速计算导线、地线风荷载组合值。此时：导线、地线风 荷载组合值可根据本标准第3章规定的各类情况下的相应风速替

式中：2一对地高度（m）。 输电线路杆塔作为风敏感结构，为确保安全.对于地貌类型 于（类与I）类的架空输电线路，除非有充分论证，否则均宜 3类地貌粗糙度设计。

6.2.1门前在我国输电线路的荷载设计中.采用线路所在地10 分钟时距平均年最大风速统计值作为基本风速计算风荷载。此 时，尚须考虑风的脉动成分对结构的影响。出于脉动风的作用是 随机的.所引起的杆塔结构振动也是随机的，因此杆塔的风振响应 应按随机振动理论进行计算。根据现行国家标准《建筑结构荷载 规范》GB50009的规定.我国采用风振系数对基准风压进行调整JG／T 148-2018 钢管散热器， 从而将风的随机作用利结构的动力响应转化为等效静荷载进行

对于钢管塔，通常情况下μz·W。·d²≥0.021。按本条筑 款的规定，塔架体型系数为0.78（1十n），考虑到节点板、法兰 爬梯、脚钉、走道等附属设施的风阻增大作用，目前工程中一般 塔架体型系数为0.85（1十m）。

6.2.3输电铁塔顺风向风振响应通常以第一振型起主导作用，根

据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009一2012条文说明 第8.4.3条～第8.4.6条，仪考虑第一振型的风振系数一般公 式为：

Frk(z) Fik (z) = oμsμz() B Fpk() = gwmgi(z)oal 2uo I o Bμs Qql= oim

式中：F冰（）为顺风向单位高度平均风力：F（）为顺风向单位 高度第1阶风振惯性力峰值，l为顺风向第1阶自振圆频率.g 为峰值因子：为顺风向一阶广义位移均方根，B为单位高度结 构迎风面宽度，m为假定结构重量沿高度不变情况下单位高度重 量，cohx（1，2）、coh（z，z2）为脉动风水平向和竖向相干函数，

coh,(2 I,)AA 2u l1o N o n m j=I wi / H,(i) /2S()da

式中，N为铁塔构件个数，m，、A，、μs;、μz,、p，、Iz,分别为第j 根构件的质量、面积、体型系数、高度系数、一阶振型系数、瑞流度 分布系数。 对(b)情况公式(25)变为:

2wo l。 : OI: wi Zgi, m;

/wi / H;(iw) |?Sr()da

式中，n为铁塔分段个数，m，、A；、μs,丶μz,丶Pi、Iz;分别为第j : 78:

分段的质量、面积、体型系数、高度系数、一阶振型系数、瑞流度分 布系数。 公式（26）和公式（27）中，质量和面积不再如公式（16）中一样 以每米的形式出现，而是质量（kg）、面积（m²）。 公式（26）和公式（27)中，归一化风速谱S（f）可根据现行国 家标准《建筑结构荷载规范》GB50009一2012采用由Davenport 建议的经验公式：

Sr(f) = 2r2 3 f (1 +r)4/3

式中，f为频率（Hz），取（0～o）；r=30f/VkwW。，kw对应A、 3、C和D类地貌分别取1.284、1.000、0.544和0.262。 顺风向一阶频率响应函数H（if）可按下式计算：

式中，f，为顺风向一阶自振频率（Hz）；，为一阶阻尼比，对钢结 构杆塔可取0.02。 因此，公式（26）和公式（27)中与频率有关的积分项可按如下 近似计算：

Sr(f)I H,(if)/²df ~ wt["S(f) IH,(0)/2df+wiSt(fi) [H(ifi)/?元iJi 2.r2 2r? f1 2xi 元 3f(1 +)4/3 (2g.)2 = V+R?

公式（26）和公式（27）是相当类似的，因为铁塔宽度方向的尺 小与高度相比完全可以偏于保守地忽略不计（一阶是扭转振

型的情况除外，但铁塔设计中一般均会规避该种情况）。若在公式 （26）中令cohx（1，2）=1，则公式（26）和公式（27）区别仅在于 计算精度的不同。 基于结构动力分析和当前计算机软硬件水平，可将每根构件 作为一个单元计算得到其风振系数。但是，对于一般输电杆塔而 言，将杆塔的某一分段近似简化为一个质点单元进行计算，精度已 经足够。为了便于设计人员理解公式涵义，简化设计计算和计算 机编程，并考虑到自前杆塔设计软件均采用分段计算的方法，因此 本标准在计算杆塔风振系数时推荐采用公式（27）的形式（即团集 质量法）。如使用时认为公式（27）不足以满足工程设计需要，可以 增加分段n的数量L甚至加至构件总数N，即为公式（26）」或取相 干函数为cohx·cohz。 团集质量法将杆塔分段简化为若十个质量和面积等效的点： 从而形成基于杆塔外形的“质点串”，计算简图如图4所示

图4杆塔风振系数βz简化计算模型（团集质量法）

本标准采用团集质量法的风振系

βzi = 1 +2g· E,· I1o V1+R² × ?1 μs.μz,A, Z[μs,/zP,i2,A,μs)tz,, I z,A, coh,(2, +2,)

Zm,pij 元 r? R² = 69, (1+ri)4:3 iz= ()~ I ,", I coh,(z,,2,) = e 60 30fi r1 ,>5 Vk.W.

公式（31）～公式（35）可通过电算实现，一般步骤为：

coh,(z,,2,) = e 60

①将铁塔分段简化为若干团集质量”，得到每段的质量m；和 面积A；； ②利用有限元分析计算一阶自振频率f，和振型系数P：，91 亦可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009一2012近似 计算：

③计算紊流度I1o、共振响应因子R以及每段的体型系数 μsi、风压高度系数 μzi; Zm,pi, ; ④各段求和计算 j=1 ZZ(μs,μr,P,I,A,) ③计算并求和任意两点j和i的

(μszPr,I z,A,)coh,(z, ,z,) ;

③将①～③的计算结果代人公式（31)计算βzi。 以下图5～图9和表7～表11给出了采用团集质量法计算的 典型架空输电杆塔风振系数计算值，供设计人员参考。值得注意 的是，杆塔风振系数的计算值与其高度、质量、迎风面积、自振频率 等密切相关，因此对于不同杆塔、同一杆塔的不同部分，风振系数 计算值均可能不同。 当计算不同风向下的杆塔风荷载时，由于总体风振效应差异 不大，为简化计算，可近似采用90°风向下的杆塔风振系数进行 计算。 由于输电杆塔频率谱密度比较稀疏，通常结构顺风向风振以 第一振型（一般为弯曲平动）起绝对主导作用，因此风振系数计算 时可仅考虑结构第一振型。值得注意的是，随着我国架空输电线 路建设的发展，新型杆塔（如长横担杆塔、垂直排列酒杯塔等）不断 出现，当结构前儿阶振型的频率趋于接近时，尚应研究考虑相关振 型影响的必要性。

6.2.4考虑阵风在高度方向的差异对曲线型铁塔斜材产生的不 利影响，也称“埃菲尔效应”。由于风沿高度方向的特殊分布，在塔 高范围内全部同时作用基本风速仅仅是一种理想化的计算假定， 加之铁塔变坡曲率和斜材布置方式的不同，若按照整塔基本风速 计算假定进行内力计算，有时斜材会得到很小的计算内力，这对铁 塔结构是不安全的。因此，需考虑“埃菲尔效应”的影响，以控制斜 材的最小内力。为便于计算，曲线型杆塔的“埃菲尔效应”校验可 参见附录C进行。

外，对其他情况（如设计冰、安装等），输电线路行业习惯上采用 相应风速计算杆塔风荷载组合值。此时，杆塔风荷载组合值可根 据本标准第3章规定的各类情况下的相应风速替代基本风速V。 按公式(6. 2. 1)计算。

图51000kV典型悬垂直线塔

6土800kV典型悬垂直线塔

图7500kV典型悬垂直线塔

表9500kV典型悬垂直线塔风振系

图8220kV典型悬垂直线塔

0 220kV典型悬垂直线塔风振系数

图9110kV典型悬垂直线塔

6.3.1多联绝缘子串水平排列时，后串绝缘子受前串绝缘子影响 风压减小。日本规范《送电用铁塔设计标准》（JEC一TR一00007一 2015)经研究规定绝缘子多联风荷载屏蔽系数，单联耐张串取1.0， 双联耐张串取1.3，三联耐张串取1.39，V串取2.0，具体如图10 和图11所示。本标准考虑前串对后串的遮挡效应，故对风荷载屏 蔽等效折减系数进行规定，对单联，取1.0；对双联，取1.5；对三 联，取2.0；对四联，取3.0；对V型串，取2.0。对于1型悬垂绝缘 子串和耐张串取值具体可参考表12。

图10耐张串多联风荷载 屏蔽影响

图11V型串多联 风荷载屏蔽影响

表12型悬垂绝缘子串和耐张串风荷载屏蔽折减系数

6.3.2除设计大风情况下采用基本风速计算绝缘子串风荷载标 准值外，对其他情况（如设计覆冰、安装等），输电线路行业习惯上 采用相应风速计算绝缘子串风荷载组合值。此时，绝缘子串风荷 载组合值可根据本标准第3章规定的各类情况下的相应风速替代 基本风速V。按公式(6.3. 1)计算。

7.0.1各类杆塔在有冰工况下，均应计入导地线、绝缘子、金具及 附件和杆塔构件覆冰对杆塔构件及基础的影响。以往工程绝缘子 和金具垂直荷载增大系数.5mm冰区取1.075，10mm取1.15。 7.0.2本条与现行国家标准《110kV～750kV架空输电线路设计 规范》GB50545一2010中第10.1.7条、第10.1.8条保持一致。 鉴于垂直荷重对杆塔重量影响不大，为此不论悬垂型杆塔还是耐 张型杆塔，在断线情况下的垂直冰荷载都可按100%垂直冰荷载 标准值计算，以资简化，

8.0.1悬挂于两固定点的电线，当气象条件发生变化时（即气温 及荷载改变时），电线的应力和弧垂也随着发生变化。电线的状态 方程由已知状态求解其他状态，其基本原理是档内原始线长恒定。 对于需要精确计算的高差档或高差很大的档距，应采用考虑高差 的状态方程。 对于非均布荷载的孤立档，应采用考虑集中荷载作用的孤立 档应力状态方程。 当电线断线或气象条件变化时，由于档距、高差、荷载等不同， 应通过状态方程求解产生的断线或不平衡张力。 8.0.2对轻冰区各类线路断线张力的取值进行了规定。为了提 高地线支加的承载能力一对具重拨和耐张拨地线断线张力值均

8.0.2对轻冰区各类线路断线张力的取值进行了规定。为了提 高地线支架的承载能力，对悬垂塔和耐张塔，地线断线张力取值均 为100%最大使用张力。

8.0.3对轻冰区不均匀覆冰情况下不平衡张力的取值进行了

从历次冰灾事故情况来看，地线的覆冰厚度一般较导线要厚， 敌对于不均匀覆冰情况，地线的不平衡张力取值（占最大使用张力 的百分数）较导线要大。无冰区和5mm冰区可不考虑不均匀覆 冰情况引起的不平衡张力。 本规范表8.0.3中不均匀覆冰的导线、地线不平衡张力取值 适用于档距550m、高差不超过15%的使用条件，超过该条件时应 按实际情况进行计算。

8.0.4不均覆冰情况下的荷载组合，应考虑纵向矩组合个

兄，以提高杆塔的纵向抗弯能力

8.0.5本标准规定的各类杆塔断线情况下的断线张力

9.0.1提升导线、地线的荷载一般可按2倍起吊考。当起吊导 线、地线时采用转向滑轮（图12）等措施，将起吊荷载控制在导线、地 线重量的1.5倍以内是可行的，自前直流工程和大跨越工程均有成 熟经验。但是，按1.5倍起吊设计时应在设计文件中加以说明

悬垂直线塔锚线作业的荷载计算公式如下： 正在锚：

(41) （42） (43)

中: Gk 导线、地线垂直荷载标准值（N）； LR 导线、地线张力代表值（包括施工误差、过牵引和夜

伸长）（N）； T一一导线、地线张力水平荷载组合值（N）); G。一一导线、地线安装时的附加荷载标准值（N）； 山一一可变荷载调整系数,取0.9。 附加荷载标准值是根据我国历年来的设计、施工和运行经验 提出的。设计时，可在确保工程安全的前提下根据工程实际情况 灵活采用。 9.0.2耐张型杆塔的强度和变形通常须周时满足锚线塔和紧线 塔的各种荷载组合，导线、地线的架设次序一般考虑自上而下、从 左至右依次逐相（根）对称进行。 （1）锚线塔的荷载示意图（图13）和让算方法如下

[图]13 锚线塔的荷载示意图

(44) (45) (46)

GB／T 14267-2009 光电测距仪.pdf图14紧线塔的荷载示意图

(50) (51） (52)

操作完成：同锚线塔。 （3）临时拉线平衡导、地线张力标准值是根据我国历年来的设 计、施工和运行经验提出的，当施工条件充许时可适当提高。屋 前，国网士800kV和士1100kV特高压直流工程已将临时拉线平 衡导线张力标准值取为160kN；南网土800kV特高压直流工程中 的临时拉线平衡导线张力标准值也有所提高，当6X720导线时取 60kN，当8X900导线取100kN。此时，临时拉线产生的垂直荷载 也应随之调整。大跨越线路的耐张塔可不计及临时拉线对导线 地线张力的平衡作用，但应计入临时拉线产生的垂直荷载。 9.0.3各类铁塔的水平或接近水平的杆件在任意点考虑人和工 具荷重是施工和运行维时的需要，此时不与其他荷载组合。设计

实践表明，这种工况一般只对细长的辅助材起控制作用。水平或 接近水平的杆件是指安装工人可能站立的杆件，本标准将与水平 夹角不大于30°的杆件视为接近水平的杆件，美国标准和一些国 外工程招标书取不大于45°。此种工况的计算图示可按集中荷载 作用的简支梁进行，由于人重垂直于地面，计算时可用杆件的投影 长度作为简支梁的计算长度。

0.1汽车等机动车的撞击荷载一般不宜由杆塔或基础直接承 此时可通过设置防护设施（如防撞桩、围墙等）来确保杆塔和基 法全。

10.0.1 收出信议出直安 受GB 51038-2015 城市道路交通标志和标线设置规范(完整正版、清晰无水印)，此时可通过设置防护设施（如防撞桩、围墙等）来确保杆塔和基 础安全。 10.0.3本标准将稀有气象条件引起的荷载归入偶然荷载。因 此，稀有大风和稀有覆冰工况下的荷载组合效应设计值应按荷载 偶然组合计算。

统一书号：155182：0486 定价：32.00元