高強(qiáng)度混凝土電桿試制工作總結(jié)
江西華電電力設(shè)備有限公司
王江民
在中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)水泥電桿工作部2007年工作會(huì)議上的講話
在中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)水泥電桿工作部2007年工作會(huì)議上的講話
1、概述
在《江西電業(yè)》2004年第三期的文章“對(duì)城網(wǎng)電桿設(shè)計(jì)與選用的幾點(diǎn)看法”也介紹了電力設(shè)計(jì)部門在輸電線路設(shè)計(jì)與桿塔選型時(shí)，主要考慮的有鐵塔、鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿、環(huán)形鋼筋混凝土電桿、環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土電桿和電纜。近幾年，隨著我國(guó)城、農(nóng)網(wǎng)改造的實(shí)施，電網(wǎng)的日益發(fā)展，線路的架設(shè)向大線徑、多回路發(fā)展，對(duì)桿塔結(jié)構(gòu)、荷載的要求也較大，傳統(tǒng)的環(huán)形鋼筋混凝土電桿、環(huán)形預(yù)應(yīng)力電桿已無(wú)法適應(yīng)部分線路的承載能力的要求。
城區(qū)網(wǎng)改的供電方法為架空線路和地下電纜。而環(huán)形鋼筋混凝土電桿、環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土電桿由于造價(jià)較低、維護(hù)工作量較小等優(yōu)點(diǎn)，仍然有一定的優(yōu)勢(shì)，其關(guān)鍵在于提高混凝土電桿的抗彎強(qiáng)度。
我國(guó)的錐形混凝土電桿，一般都是錐度1/75，混凝土等級(jí)C50。在不改變電桿的錐度的情況下，采取加大用鋼量或提高鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，都會(huì)受混凝土等級(jí)的限制，使電桿的抗彎強(qiáng)度無(wú)法提高。
華電公司從2002年就開始做了這方面的研究工作。當(dāng)時(shí)許多供電局要求高等級(jí)的鋼筋（或預(yù)應(yīng)力）混凝土電桿，特別是為廣東省提供的電桿時(shí)，對(duì)方的電桿等級(jí)要求很高，當(dāng)時(shí)的技術(shù)和工藝難達(dá)到要求，限制了公司產(chǎn)品等級(jí)范圍。通過充分的市場(chǎng)調(diào)研分析，我公司認(rèn)為該項(xiàng)目不論從經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益來講，都是十分必要值得開發(fā)的產(chǎn)品，該項(xiàng)目可以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)前景十分廣闊。
2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和原理
桿塔的結(jié)構(gòu)在電力輸電線路的通用設(shè)計(jì)中，在滿足電壓等級(jí)、導(dǎo)線線徑、線路回?cái)?shù)、地形、地質(zhì)情況及使用條件等要求下，根據(jù)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選用。
通過多年的生產(chǎn)和電桿的大量力學(xué)性能的試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，以及外部的質(zhì)量問題的收集，在選用傳統(tǒng)的環(huán)形鋼筋混凝土電桿、環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土電桿時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)在城區(qū)不宜過多的采用環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土電桿。我省目前的預(yù)應(yīng)力主筋主要采用φS5的螺旋肋碳素鋼絲，其抗拉強(qiáng)度多大于1470MPa，當(dāng)電桿張拉工藝控制不嚴(yán)或在城區(qū)易受到外界的沖擊，極易造成電桿的脆性破壞，出現(xiàn)倒桿現(xiàn)象。為此在城區(qū)線路選用電桿時(shí)，盡可能的采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿。
部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿由于抗震性能和延性較好，不易產(chǎn)生縱向裂縫，克服了環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土電桿的缺點(diǎn)，又減少橫向裂縫，并能節(jié)約鋼材用量，改良了環(huán)形鋼筋混凝土電桿的缺點(diǎn)。
部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿又分為二種，一種為電桿主筋（主要受力鋼筋）由預(yù)應(yīng)力鋼筋與非預(yù)應(yīng)力鋼筋組成；另一種為電桿主筋（主要受力鋼筋）全部由預(yù)應(yīng)力鋼筋，其抗裂檢驗(yàn)系數(shù)允許值大于0.8。在城區(qū)主要道路的線路選用電桿時(shí)，盡可能的采用第一種部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿。
在選用鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿時(shí)，設(shè)計(jì)桿塔的結(jié)構(gòu)要盡可能考慮周全。若考慮不周，增加橫擔(dān)、掛線點(diǎn)、支架和抱箍等，不僅影響美觀，又會(huì)破壞鍍鋅的管面，加大維護(hù)量。因此可開發(fā)一種即耐腐蝕、又美觀替代鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿新型的部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿。此桿塔充分發(fā)揮鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿的外觀漂亮、承載力大的特性，仿照鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿的外形，根據(jù)城市規(guī)劃的需要，可在外表加涂彩色涂料。為了達(dá)到鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿的承載力，盡可能加大此桿塔的替代范圍，可采用新技術(shù)、新材料和新工藝。采用外加劑和高壓蒸養(yǎng)使混凝土強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到C80，采用高強(qiáng)度、高塑性、低松弛、超握裹力、易鐓粗、可點(diǎn)焊，規(guī)格有φ7~φ12.6毫米異形鋼棒做電桿預(yù)應(yīng)力鋼筋，采用φ18的Ⅲ級(jí)螺紋鋼筋做非預(yù)應(yīng)力鋼筋。橫擔(dān)等附件采用熱鍍鋅防腐，通過預(yù)埋螺母或抱箍固定在桿塔上，可根據(jù)工程要求按鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿的基礎(chǔ)匹配法蘭式的底盤，也可按傳統(tǒng)的環(huán)形鋼筋混凝土電桿、環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土電桿的直埋式。此桿塔的造價(jià)比鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿約節(jié)省1/3，特別適合縣市的線路改造。
3、技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)
●C80混凝土的性能指標(biāo)
經(jīng)江西昌大建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)咨詢中心和南昌大學(xué)建筑工程學(xué)院檢測(cè)，C80混凝土立方試塊抗壓強(qiáng)度：7天為75.4Mpa，28天為90.3 Mpa；水泥為PII52.5級(jí)；碎石為石灰石，粒徑5~31.5mm；砂率34%；摻II級(jí)粉煤灰和高效減水劑。
C80混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度60.8Mpa，抗折強(qiáng)度10.9Mpa，彈性模量3.34×104Mpa。
●經(jīng)江西省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)桿型為φ230×10×M×BY（上節(jié)桿）錐形桿，標(biāo)準(zhǔn)荷載6KN。承載力檢驗(yàn)彎矩設(shè)計(jì)值為96.6KN.m，實(shí)測(cè)值為125.58KN.m；桿型為φ400×6×32φS5×Y（上節(jié)桿）等徑桿，設(shè)計(jì)壁后由50mm減為40mm時(shí)，承載力檢驗(yàn)彎矩設(shè)計(jì)值為108.56KN.m，實(shí)測(cè)值為114.40KN.m；兩種桿形的撓度實(shí)測(cè)值均小于設(shè)計(jì)值，完全符合設(shè)計(jì)要求。
4、研制過程
高強(qiáng)度混凝土電桿屬于江西省電力公司2004年科研計(jì)劃項(xiàng)目，承擔(dān)單位為江西省電力設(shè)備總廠，依靠廠院結(jié)合的辦法解決相關(guān)的技術(shù)難題。
發(fā)展前景：
●本課題開創(chuàng)了C80高強(qiáng)混凝土在電桿生產(chǎn)上的應(yīng)用，通過高強(qiáng)混凝土與高等級(jí)鋼種的組合，使電桿的抗彎強(qiáng)度和等級(jí)顯著提高，擴(kuò)大了電桿的應(yīng)用范圍。
●與傳統(tǒng)工藝的混凝土電桿相比，采用C80混凝土可用部分預(yù)應(yīng)力桿形代替原來的普通鋼筋混凝土電桿，節(jié)省鋼材40%左右，降低造價(jià)25%以上，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗裂性。
●與鋼管電桿的對(duì)比，節(jié)省鋼材60%左右、降低造價(jià)50%以上、根本上解決了鋼管內(nèi)、外壁的防腐問題。
●與江西省電力設(shè)計(jì)院同規(guī)格等徑桿的對(duì)比，考慮到原有電桿存在較笨重的缺點(diǎn)，不利于山地施工。進(jìn)行了壁厚減小的對(duì)比試驗(yàn)，取得了較好的效果。造價(jià)相等，每節(jié)減輕150千克、減少重量15%，減薄20%。
上述桿型可方便施工安裝，也可提高電桿的等級(jí)，有利于擴(kuò)大其使用范圍，還節(jié)省工程造價(jià)，故有較好的推廣應(yīng)用前景。
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