管廊预埋槽托臂计算书.docx
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管廊预埋槽托臂计算书
编制单位：
泰业建筑科技（广州）有限公司
编制日期：
2018年10月10日
1、高压电力仓支架校核
220kv/110kv电缆悬臂计算
产品参数：
HAC-62型悬臂
名称
单拼槽钢悬臂
型号
HAC-62D
材质
C型槽钢
钢材等级
Q235B
屈服强度计算值f（N/mm²）
235
截面积s（mm²）
935
截面特性wx（mm³）
20307
悬臂长度l（mm）
700
弹性模量E（N/mm²）
22000
截面惯性矩Ix（mm4）
1259070
截面特性wy（mm³）
12971
截面惯性矩Iy（mm4）
265921
计算模型及计算公式：
计算模型参照结构力学悬臂梁荷载模型计算，参见图1，
模型相关公式如下：
计算项
计算公式
反力
Rb=nF
剪力
Vb=-Rb
弯矩
Mmax=Mb=-（（n+1）/2）Fl
挠度
Wmax=Wa=（3n²+4n+1）*Fl³/24nEI
计算数据说明：
1、110/220kv电缆按照GB50217电力工程电缆设计规范要求按3根单芯电缆计算。
2、110/220kv线路按照荷载重量100N计算。
110/220kv电缆单位重量：
单根重量按70kg/m，3根电缆单位重量为3*70=210kg/m.
另外根据设计要求，考虑上人荷载90Kgf=900N
3、支架间距1.5米。
4、悬臂长度l=700mm。
验算过程：
荷载计算：
F=m1*lx
F=210*1.5*10=3150N,
110KV电缆弯矩按最不利点计算：
Mmax=-Fb
M1=3150*600=1890000N.mm
上人荷载弯矩按最不利点计算
M2=900*600=540000N.mm
My=M1+M2=1890000+540000=2430000N.mm
由于施工作业电缆拖曳时对支架托臂的拉力，考虑承受纵向拉力F2
橡胶电缆与电缆之间的摩擦系数按0.45计算
F2==3150*0.45=1417N
按最不利计算,纵向力作用力臂l=600考虑
纵向拉力产生的力矩Mx=1417*600=850200
托臂支架双弯曲
双向弯曲：
（Mx）/（rx）（Wx）+（My）/（ry）（Wy）≤f
承受静力荷载或间接承受动力荷载时，rx=ry=1.05。
为加大保险系数，此处当所用材料为刚性材料，无塑性。
截面塑性发展系数都取1。
即rx=ry=1
Mx、My‒‒所验算截面绕x轴和绕y轴的弯矩（Nmm）
Wx、Wy‒‒所验算截面对x轴和对y轴的净截面抵抗矩（mm3）
f‒‒钢材的抗弯、抗拉强度设计值（N/mm2）
抗拉强度设计值：
бmax=MXmax/Wx+MYmax/Wy=2115000/20307+850200/12971=169.7MPa
钢材的抗弯、抗拉强度设计值=215MPa
169.7N/mm2<215N/mm2验算合格。
电缆支架可以承受的拉力极限
材料极限荷载：
根据бmax=MXmax/Wx+MYmax/Wy
钢材的抗弯、抗拉强度设计值=215MPa
带入2115000/20307+MX/12971=215
MX=（215-2115000/20307）*12971=1437819
拉力位置考虑l=350,则纵向拉力Fx=1437819/350=4108N=4.108KN
可见电缆支架可以承受的拉力极限为4.108KN，大于4KN，满足要求。
挠度计算：
110/220KV电力电缆：
Wmax1=Wa=wmax=wA=Fb2l*（3-b/l）/6EI
Wmax1=3150*500*500*700*（3-5/7）/（6*210000*711750）=1.4mm,
上人荷载：
Wmax1=Wa=wmax=wA=Fb2l*（3-b/l）/6EI
Wmax2=900*600^2*700*（3-6/7）/（6*210000*711750）=0.54
Wy=Wmax1+Wmax=1.4+0.54=1.94
Wx=Fb2l*（3-b/l）/6EI
Wx=1417*600^2*700*（3-6/7）/（6*210000*265921）=2.28
SQRT（Wx2+Wy2）=2.99≤（L/100=7mm）
最大挠度极限：
验算合格。
按电缆支架可以承受的拉力极限核算
拉力产生的挠度Wx=4.18*350^2*700*（3-1/2）/（6*210000*265921）=2.67
SQRT（Wx2+Wy2）=SQRT（2.67^2+1.94^2）=3.3≤（L/100=7mm）
可见支架刚度满足极限荷载条件
底板角焊缝受拉弯剪强度核算：
角焊缝受拉弯剪强度核算
截面形状
C型钢D62
C型钢壁厚
2.5
mm
抗拉强度设计值
200.0
N/mm2
抗剪强度设计值
110.0
N/mm2
端面承压强度设计值
290.0
N/mm2
焊缝强度计算:
焊缝抗拉（压、弯）强度设计值：
160.0
N/mm2
焊缝型式：
直角角焊缝
焊缝高度hf:
6.0
mm
焊缝有效长度lw:
150.0
mm
平行于剪力方向焊缝长度LV:
120.0
mm
焊缝截面惯性矩IX:
1191640.0
mm4
焊缝截面惯性矩IY:
466685.0
mm5
焊缝外缘离其中和轴距离Y:
62.0
mm
焊缝所受的轴向力设计值N:
1417.5
N
焊缝竖向所受的弯矩设计值My:
2430000
Nmm
焊缝横向所受的弯矩设计值Mx:
850500
Nmm
焊缝所受的竖向剪力设计值Vy:
4050.0
N
焊缝所受的横向剪力设计值Vx:
1417.5
N
由于轴力引起的焊缝正应力
sN=N/0.7hfxlw
2.3
N/mm2
由于弯矩引起的焊缝正应力
óÌ=SQRT（MyYJ/Iy）^2+MXYI/Iy）^2）
131.8
N/mm2
焊缝内正应力设计值ó:
134.1
N/mm2
焊缝内剪应力设计值ô:
t=1.5V/0.7hfLV
12.1
N/mm2
折算应力:
122.0
N/mm2
焊缝强度校核:
满足强度要求!
可见采用6mm焊缝双面焊接满足要求
沿管廊纵向拉力极限荷载条件角焊缝受拉弯剪强度核算
角焊缝受拉弯剪强度核算
截面形状
C型钢D62
C型钢壁厚
2.5
mm
抗拉强度设计值
200.0
N/mm2
抗剪强度设计值
110.0
N/mm2
端面承压强度设计值
290.0
N/mm2
焊缝强度计算:
焊缝抗拉（压、弯）强度设计值：
160.0
N/mm2
焊缝型式：
直角角焊缝
焊缝高度hf:
6.0
mm
焊缝有效长度lw:
240.0
mm
平行于剪力方向焊缝长度LV:
200.0
mm
焊缝截面惯性矩IX:
1191640.0
mm4
焊缝截面惯性矩IY:
466685
mm4
焊缝外缘离其中和轴距离Y:
62.0
mm
焊缝所受的轴向力设计值N:
4180.0
N
焊缝竖向所受的弯矩设计值My:
2430000
Nmm
焊缝横向所受的弯矩设计值Mx:
1437819
Nmm
焊缝所受的竖向剪力设计值Vy:
4050.0
N
焊缝所受的横向剪力设计值Vx:
1415.0
N
由于轴力引起的焊缝正应力
sN=N/0.7hfxlw
4.1
N/mm2
由于弯矩引起的焊缝正应力
óÌ=SQRT（MyYJ/Iy）^2+MXYI/Iy）^2）
141.3
N/mm2
焊缝内正应力设计值ó:
145.5
N/mm2
焊缝内剪应力设计值ô:
t=1.5V/0.7hfLV
7.2
N/mm2
折算应力:
131.9
N/mm2
焊缝强度校核:
满足强度要求!
可见采用6mm焊缝双面焊接满足要求
2、10kv电缆荷载
选用HA-C62-700型托臂
名称
单拼槽钢悬臂
型号
HAC-62
材质
C型槽钢
钢材等级
Q235B
屈服强度计算值f（N/mm²）
290
截面积s（mm²）
444.58
截面特性wy（mm³）
6530
截面特性wx（mm³）
6310
悬臂长度l（mm）
700
弹性模量E（N/mm²）
22000
截面惯性矩Iy（mm4）
208300
截面惯性矩Ix（mm4）
130300
根据设计要求，10KV电缆单根重量为20kg/m。
另外根据设计要求，考虑上人荷载90Kgf=900N
计算模型及计算公式：
计算模型参照结构力学悬臂梁荷载模型计算，参见图1，
模型相关公式如下：
计算项
计算公式
反力
Rb=nF
剪力
Vb=-Rb
弯矩
Mmax=Mb=-（（n+1）/2）Fl
挠度
Wmax=Wa=（3n²+4n+1）*Fl³/24nEI
计算数据说明：
1、10kv电缆按照GB50217电力工程电缆设计规范要求选用3芯电缆。
2、10kv电缆单位重量：
（按设计单位意见，单根按照10KV电缆单根重量为20kg/m，即2000N）,4根电缆单位重量为4*20=80kg/m.
3、支架间距0.8米，单根电缆长度lx=0.8m。
4、悬臂长度l=700mm。
验算过程：
荷载计算：
F=m1*lx
F1=20000/1000*0.8*10=160N,
弯矩计算：
M1=-（（n+1）/2）Fl
M1=（（4+1）/2）*160*700=280000N.mm
另外根据设计要求，考虑上人荷载P=90Kgf=900N
上人荷载弯矩按最不利点计算
M2=900*600=540000N.mm
力矩叠加M=M1+M2=280000+540000=820000N.mm
由于施工作业电缆拖曳时对支架托臂的拉力，考虑承受纵向拉力F2
橡胶电缆与电缆之间的摩擦系数按0.45计算
按最不利考率F2==160*4*0.45=288N
按最不利计算,纵向力作用力臂l=600考虑
纵向拉力产生的力矩Mx=288*600=172800
托臂支架双弯曲
双向弯曲：
（Mx）/（rx）（Wx）+（My）/（ry）（Wy）≤f
承受静力荷载或间接承受动力荷载时，rx=ry=1.05。
为加大保险系数，此处当所用材料为刚性材料，无塑性。
截面塑性发展系数都取1。
即rx=ry=1
Mx、My‒‒所验算截面绕x轴和绕y轴的弯矩（Nmm）
Wx、Wy‒‒所验算截面对x轴和对y轴的净截面抵抗矩（mm3）
f‒‒钢材的抗弯、抗拉强度设计值（N/mm2）
抗拉强度设计值：
бmax=MXmax/Wx+MYmax/Wy=820000/6530+172800/6310=152.95
钢材的抗弯、抗拉强度设计值=215MPa
152.95N/mm2<215N/mm2验算合格。
电缆支架可以承受的拉力极限
材料极限荷载：
根据бmax=MXmax/Wx+MYmax/Wy
钢材的抗弯、抗拉强度设计值=215MPa
带入820000/6530+MX/6310=215
MX=（215-820000/6530）*6310=564276
按极限位置考虑l=600,根据M1=-（（n+1）/2）Fl
则纵向拉力Fx=564276/600/2.5=376N
可见单根电缆支架可以承受的拉力极限为376N,4根电缆拉力极限为1504N
挠度计算：
10KV电力电缆：
Wmax1=Wa=wmax=wA==（3n²+4n+1）*Fl³/（24nEI）
Wmax1==（3*4*4+4*4+1）*160*700*700*700/（24*4*220000*208300）=0.82mm,
上人荷载：
Wmax1=Wa=wmax=wA=Fb2l*（3-b/l）/6EI
Wmax2=Pl3/3EI=900*600^3/（3*220000*711750）=0.42
Wy=Wmax1+Wmax=0.82+0.42=1.24
Wx=Fb2l*（3-b/l）/6EI
Wx=288*600^2*700/（6*210000*130300）=0.44
SQRT（Wx2+Wy2）=1.31≤（L/100=7mm）
最大挠度极限：
验算合格。
按电缆支架可以承受的拉力极限核算
拉力产生的挠度Wmax1=Wa=wmax=wA==（3n²+4n+1）*Fl³/（24nEI）
Wmax1==（3*4*4+4*4+1）*376*700*700*700/（24*4*220000*208300）=1.90mm,
SQRT（Wx2+Wy2）=SQRT（1.9^2+1.24^2）=2.27≤（L/100=7mm）
可见支架刚度满足极限荷载条件
底板角焊缝受拉弯剪强度核算：
角焊缝受拉弯剪强度核算
截面形状
C型钢62
C型钢壁厚
2.5
mm
抗拉强度设计值
200.0
N/mm2
抗剪强度设计值
110.0
N/mm2
端面承压强度设计值
290.0
N/mm2
焊缝强度计算:
焊缝抗拉（压、弯）强度设计值：
160.0
N/mm2
焊缝型式：
直角角焊缝
焊缝高度hf:
6.0
mm
焊缝有效长度lw:
150.0
mm
平行于剪力方向焊缝长度LV:
120.0
mm
焊缝截面惯性矩IX:
233342.0
mm4
焊缝截面惯性矩IY:
148955.0
mm5
焊缝外缘离其中和轴距离Y:
31.0
mm
焊缝所受的轴向力设计值N:
288.0
N
焊缝竖向所受的弯矩设计值My:
820000.0
Nmm
焊缝横向所受的弯矩设计值Mx:
172800.0
Nmm
焊缝所受的竖向剪力设计值Vy:
1540.0
N
焊缝所受的横向剪力设计值Vx:
288.0
N
由于轴力引起的焊缝正应力
sN=N/0.7hfxlw
0.5
N/mm2
由于弯矩引起的焊缝正应力
óÌ=SQRT（MyYJ/Iy）^2+MXYI/Iy）^2）
111.5
N/mm2
焊缝内正应力设计值ó:
112.0
N/mm2
焊缝内剪应力设计值ô:
t=1.5V/0.7hfLV
4.6
N/mm2
折算应力:
101.5
N/mm2
焊缝强度校核:
满足强度要求!
可见采用6mm焊缝三面围焊满足要求
极限纵向力荷载条件底板角焊缝受拉弯剪强度核算：
角焊缝受拉弯剪强度核算
截面形状
C型钢62
C型钢壁厚
2.5
mm
抗拉强度设计值
200.0
N/mm2
抗剪强度设计值
110.0
N/mm2
端面承压强度设计值
290.0
N/mm2
焊缝强度计算:
焊缝抗拉（压、弯）强度设计值：
160.0
N/mm2
焊缝型式：
直角角焊缝
焊缝高度hf:
6.0
mm
焊缝有效长度lw:
150.0
mm
平行于剪力方向焊缝长度LV:
120.0
mm
焊缝截面惯性矩IX:
233342.0
mm4
焊缝截面惯性矩IY:
148955.0
mm5
焊缝外缘离其中和轴距离Y:
31.0
mm
焊缝所受的轴向力设计值N:
288.0
N
焊缝竖向所受的弯矩设计值My:
820000.0
Nmm
焊缝横向所受的弯矩设计值Mx:
564276.0
Nmm
焊缝所受的竖向剪力设计值Vy:
1540.0
N
焊缝所受的横向剪力设计值Vx:
940.0
N
由于轴力引起的焊缝正应力
sN=N/0.7hfxlw
0.5
N/mm2
由于弯矩引起的焊缝正应力
óÌ=SQRT（MyYJ/Iy）^2+MXYI/Iy）^2）
133.8
N/mm2
焊缝内正应力设计值ó:
134.2
N/mm2
焊缝内剪应力设计值ô:
t=1.5V/0.7hfLV
4.6
N/mm2
折算应力:
121.6
N/mm2
焊缝强度校核:
满足强度要求!
3、通信电缆荷载支架校核
选用HA-C62-700型托臂
名称
单拼槽钢悬臂
型号
HAC-62
材质
C型槽钢
钢材等级
Q235B
屈服强度计算值f（N/mm²）
290
截面积s（mm²）
444.58
截面特性wy（mm³）
6530
截面特性wx（mm³）
6310
悬臂长度l（mm）
700
弹性模量E（N/mm²）
22000
截面惯性矩Iy（mm4）
208300
截面惯性矩Ix（mm4）
130300
根据设计要求，通讯电缆单根重量为16kg/m。
另外根据设计要求，按5根计算，并考虑上人荷载90Kgf=900N
计算模型及计算公式：
计算模型参照结构力学悬臂梁荷载模型计算，参见图1，
模型相关公式如下：
计算项
计算公式
反力
Rb=nF
剪力
Vb=-Rb
弯矩
Mmax=Mb=-（（n+1）/2）Fl
挠度
Wmax=Wa=（3n²+4n+1）*Fl³/24nEI
计算数据说明：
1、通讯电缆按照GB50217电力工程电缆设计规范要求
2、通讯电缆单位重量：
（按设计单位意见，单根按照通讯电缆单根重量为16kg/m，即160000N）,按5根电缆计。
3、支架间距0.8米，单根电缆长度lx=0.8m。
4、悬臂长度l=650mm。
验算过程：
荷载计算：
F=m1*lx
F=160000/1000*0.8*10=128N,
根据GB50217，取安全系数：
K＝1.5
F实=1.5*F=128*1.5=192N
弯矩计算：
M1=-（（n+1）/2）Fl
M1=（（5+1）/2）*192*650=374400N.mm
另外根据设计要求，考虑上人荷载P=90Kgf=900N
上人荷载弯矩按最不利点计算
M2=900*500=450000N.mm
力矩叠加M=M1+M2=374400+450000=824400N.mm
由于施工作业电缆拖曳时对支架托臂的拉力，考虑承受纵向拉力F2
橡胶电缆与电缆之间的摩擦系数按0.45计算
按最不利考率F2=192*5*0.45=432N
按最不利计算,纵向力作用力臂l=600考虑
纵向拉力产生的力矩Mx=432*600=259200
抗拉强度设计值：
бmax=MXmax/Wx+MYmax/Wy=824400/6530+259200/6310=167
钢材的抗弯、抗拉强度设计值=215MPa167N/mm2<215N/mm2验算合格。
电缆支架可以承受的拉力极限
材料极限荷载：
根据бmax=MXmax/Wx+MYmax/Wy
钢材的抗弯、抗拉强度设计值=215MPa
带入824400/6530+MX/6310=215
MX=（215-824400/6530）*6310=560025
按极限位置考虑l=600,根据M=-（（n+1）/2）Fl
则纵向拉力Fx=373N
可见单根电缆支架可以承受的拉力极限为373N，5根电缆总拉力为1865N
挠度计算：
通讯电缆：
Wmax1=Wa=wmax=wA==（3n²+4n+1）*Fl³/（24nEI）Wmax1==（3*5*5+5*4+1）*192*700*700*700/（24*5*220000*208300）=1.15mm,上人荷载：
Wmax1=Wa=wmax=wA=Fb2l*（3-b/l）/6EIWmax2=Pl3/3EI=900*600^3/（3*220000*711750）=0.42
Wy=Wmax1+Wmax=1.15+0.42=1.57
Wx=Fb2l*（3-b/l）/6EIWx=192*600^2*700/（6*210000*130300）=0.29
SQRT（Wx2+Wy2）=1.59≤（L/100=7mm）最大挠度极限：
验算合格。
按电缆支架可以承受的拉力极限核算
拉力产生的挠度Wmax1=Wa=wmax=wA==（3n²+4n+1）*Fl³/（24nEI）
Wmax1=（3*5*5+4*5+1）*373*700*700*700/（24*5*220000*208300）=2.23mm,
SQRT（Wx2+Wy2）=SQRT（2.23^2+1.57^2）=2.73≤（L/100=7mm）
可见支架刚度满足极限荷载条件
角焊缝受拉弯剪强度核算
截面形状
C型钢62
C型钢壁厚
2.5
mm
抗拉强度设计值
200.0
N/mm2
抗剪强度设计值
110.0
N/mm2
端面承压强度设计值
290.0
N/mm2
焊缝强度计算:
焊缝抗拉（压、弯）强度设计值：
160.0
N/mm2
焊缝型式：
直角角焊缝
焊缝高度hf:
6.0
mm
焊缝有效长度lw:
150.0
mm
平行于剪力方向焊缝长度LV:
120.0
mm
焊缝截面惯性矩IX:
233342.0
mm4
焊缝截面惯性矩IY:
148955.0
mm5
焊缝外缘离其中和轴距离Y:
31.0
mm
焊缝所受的轴向力设计值N:
432.0
N
焊缝竖向所受的弯矩设计值My:
824400
Nmm
焊缝横向所受的弯矩设计值Mx:
259200
Nmm
焊缝所受的竖向剪力设计值Vy:
1860.0
N
焊缝所受的横向剪力设计值Vx:
432.0
N
由于轴力引起的焊缝正应力
sN=N/0.7hfxlw
0.7
N/mm2
由于弯矩引起的焊缝正应力
óÌ=SQRT（MyYJ/Iy）^2+MXYI/Iy）^2）
115.1
N/mm2
焊缝内正应力设计值ó:
115.8
N/mm2
焊缝内剪应力设计值ô:
t=1.5V/0.7hfLV
5.5
N/mm2
折算应力:
105.0
N/mm2
焊缝强度校核:
满足强度要求!
可见采用6mm焊缝三面围焊满足要求
极限纵向力荷载条件底板角焊缝受拉弯剪强度核算：
角焊缝受拉弯剪强度核算
截面形状
C型钢62
C型钢壁厚
2.5
mm
抗拉强度设计值
200.0
N/mm2
抗剪强度设计值
110.0
N/mm2
端面承压强度设计值
290.0
N/mm2
焊缝强度计算:
焊缝抗拉（
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