黨智剛

(中鐵建電氣化局集團(tuán)西安電氣化制品公司，714101)

淺談環(huán)形混凝土電桿今后發(fā)展的趨勢(shì)

黨智剛

(中鐵建電氣化局集團(tuán)西安電氣化制品公司，714101)

混凝土制品品種眾多、性能好，節(jié)鋼代木，應(yīng)用面廣。在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中起著重要的作用。新中國(guó)成立后，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，迅速發(fā)展起來(lái)并分布于建材、建工、水電、鐵道、交通、冶金等部門的混凝土制品工業(yè)。目前共擁有工廠十幾萬(wàn)家，1984年產(chǎn)值達(dá)12億元，當(dāng)時(shí)居建材工業(yè)總產(chǎn)值的第三位，而今混凝土制品發(fā)展更是快速，年產(chǎn)值超過(guò)千億元。

環(huán)形混凝土電桿；發(fā)展；趨勢(shì)

引言

作為混凝土制品的重要組成部分混凝土電桿也起著關(guān)鍵性的作用。自1952年在良鄉(xiāng)電力修造廠正式建立電桿生產(chǎn)線，1956年各地相繼建廠，以山東、河北、四川產(chǎn)量最高，1963～1965年研究開(kāi)發(fā)了電熱張拉及整模張拉，改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)家人才戰(zhàn)略，電桿生產(chǎn)也進(jìn)入了黃金時(shí)期，新技術(shù)、新工藝不斷產(chǎn)生，模外組裝、模內(nèi)編絲、繞絲機(jī)等設(shè)備的更新技術(shù)。至今其產(chǎn)品已廣范用于城鄉(xiāng)供電、交通、通訊及高壓輸電線路等。作為傳統(tǒng)電桿產(chǎn)品的主流品種環(huán)形混凝土電桿更以其抗風(fēng)能力強(qiáng)、承載力大、節(jié)約鋼材、壽命長(zhǎng)、施工方便等優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用于電力、民用通訊、鐵路運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

隨著全球氣候的逐漸回暖，極端氣候的天氣逐漸增多，雷電、颶風(fēng)、冰雹、雨雪、地震、泥石流等自然災(zāi)害頻發(fā)。越來(lái)越需要我們工程技術(shù)人員應(yīng)該從自己的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)理念等各方面，綜合考慮。環(huán)形混凝土電桿將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)如何?

第一，大風(fēng)區(qū)混凝土電桿的防風(fēng)沙。國(guó)家電力部、鐵道部第四勘察設(shè)計(jì)院、鐵一院等多家單位不斷探索這方面的研究。新疆的托克遜地區(qū)，風(fēng)速最大時(shí)可達(dá)50m/s,大風(fēng)中帶著沙石粒，對(duì)電桿的砂漿層撞擊力特別大，電桿迎風(fēng)面的砂漿很快就被侵蝕掉。2010年4月份，我到此處，在內(nèi)地使用十幾年的電桿，表面侵蝕，也抵不過(guò)在此地區(qū)四五個(gè)月使用的侵蝕。作為生產(chǎn)企業(yè)和設(shè)計(jì)人員的我們，應(yīng)該突破傳統(tǒng)觀念的束縛，對(duì)于在大風(fēng)區(qū)使用的電桿設(shè)計(jì)時(shí)，不單出從結(jié)構(gòu)力學(xué)性能方面進(jìn)行驗(yàn)證，而且更重要的是從大風(fēng)侵蝕入手來(lái)提高電桿的可靠性.可以借鑒鋼筒復(fù)合管的經(jīng)驗(yàn)，在電桿根部受風(fēng)處外表面設(shè)計(jì)一個(gè)厚度為1.5～3.0mm錐形薄壁鋼板，在鋼板內(nèi)層焊接縱向短鋼筋，讓后離心內(nèi)壁，是混凝土與鋼板牢固粘結(jié)，達(dá)到整體合一。在大風(fēng)區(qū)通過(guò)沙石撞擊鋼板，來(lái)避免沙石對(duì)電桿的侵蝕，提高電桿的使用壽命。也可以在電桿外表面包裹橡膠底座套等來(lái)預(yù)防大風(fēng)對(duì)電桿的侵蝕。

第二，電桿的縱裂問(wèn)題。通過(guò)此次到新疆吐魯番大風(fēng)區(qū)，發(fā)現(xiàn)部分電桿廠的電桿出現(xiàn)嚴(yán)重的縱裂問(wèn)題。有的廠家的電桿，縱裂從電桿的根部一直到頂端全部貫通。對(duì)于這種問(wèn)題，個(gè)人認(rèn)為：GB4623-2006(環(huán)形混凝土電桿)5.2.1.7條規(guī)定：電桿在其全部長(zhǎng)度范圍內(nèi)均應(yīng)配置螺旋鋼筋。螺旋鋼筋直徑宜才采用2.5mm～6mm,其間距不易大于120mm，距兩端各1.5m之內(nèi)的間距不宜大于70mm；6.4條規(guī)定：保護(hù)層厚度，縱向受力鋼筋的凈保護(hù)層厚度不得小于15mm；個(gè)人認(rèn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)保護(hù)層時(shí)，單純考慮每年0.03mm的碳化深度，耐久性為50年。而忽略了重要的一條，電桿主筋在電桿中的狀態(tài)，螺旋筋在平衡主筋產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹力。個(gè)人認(rèn)為∶主筋在電桿中實(shí)際狀態(tài)如下：

主筋在混凝土壁厚中呈現(xiàn)的并不是一條直線。由于架立圈的支撐和緊繞在主筋上的螺旋筋的作用力的作用，主筋在二個(gè)架立圈之間下凹，呈現(xiàn)的是一條曲線，螺旋筋對(duì)主筋的作用力基本上是均布的，所以下凹狀的主筋可以看做是一條懸鏈線，用一條直線穿過(guò)這條懸鏈線，把其分為上、下長(zhǎng)度相等的二部分，這條直線是主筋真正起作用的位置，它所在的位置就叫做主筋直徑所在圓平均直徑。

懸鏈線方程式為：

弧垂計(jì)算

在工程設(shè)計(jì)中，當(dāng)弧垂與檔距之比f(wàn)/L＜10%時(shí)，取上式的第1項(xiàng)解析導(dǎo)線懸掛曲線已足夠精確，即：

3/4 弧垂。

例如主筋中間位置因螺旋筋作用內(nèi)偏10mm，平均直徑就會(huì)縮小 2×10×

3/4 =15mm

所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮主筋及螺旋在電桿中的實(shí)際位置，通過(guò)螺旋筋來(lái)平衡主筋在混凝土環(huán)形截面上預(yù)壓應(yīng)力導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生的橫向膨脹力；不能單純的規(guī)定保護(hù)層厚度15mm.這樣才能預(yù)防電桿的大面積的縱裂問(wèn)題。另外，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中也應(yīng)該參考環(huán)形等徑預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)350mm大容量電桿的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，來(lái)確定環(huán)形混凝土電桿的主筋及螺旋筋在混凝土壁厚的位置，通過(guò)此法起到預(yù)防電桿縱裂的效果。

第三，混凝土電桿的耐久性問(wèn)題。隨著全球氣候的變暖，極端天氣的增加，霜凍、雨雪、冰凍等自然災(zāi)害頻發(fā)，作為生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)該首選提高混凝土的密實(shí)性。沙石良好的顆粒級(jí)配，混凝土內(nèi)部粘結(jié)力的提高，坍落度的提高，外加劑的運(yùn)用等都是好的辦法。但對(duì)于現(xiàn)在的氣候，更應(yīng)提高密實(shí)性，在災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)，不光注意混凝土強(qiáng)度，更應(yīng)該注重電桿的耐久性。而決定耐久性的因素重要原因之一是混凝土的密實(shí)性，可采用混凝土摻加礦粉、硅灰等超細(xì)材料，水泥電桿經(jīng)過(guò)離心后，密實(shí)性有所提高，但離心后殘留的20%～30%的水分殘留在電桿壁厚的混凝土內(nèi)，水分蒸發(fā)后，這部分產(chǎn)生的空隙率很高。通過(guò)添加硅灰和礦粉，可以填充水泥漿及水份這部分空隙。提高了混凝土產(chǎn)品的密實(shí)性。從而更有效的預(yù)防冰雪等惡劣的自然災(zāi)害的侵蝕。但從目前我參觀去的廠家來(lái)看，硅灰、礦粉等摻合料只廣泛應(yīng)用于管樁、高強(qiáng)度商砼等一些重要建筑上面，而很少應(yīng)用在地方鐵道方面，個(gè)人覺(jué)得工廠在這方面應(yīng)該多嘗試，以提高電桿產(chǎn)品在未來(lái)氣候方面的應(yīng)用。

第四，對(duì)于多雷暴日的電桿改造。在我國(guó)的南方多雨多雷電的天氣，防止電桿被雷擊斷的問(wèn)題日益突出。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該從工藝編排上考慮電桿的接地安全上入手。導(dǎo)電性能好，傳統(tǒng)可靠的方式是在電桿架時(shí)在其外部因一根扁鐵，直接接地。這種方式扁鐵腐蝕速度快、經(jīng)常需要防腐處理、耐久性差不言而喻。所以電桿頂部和內(nèi)部預(yù)留接地裝置著實(shí)可行。首先，其耐久性不言而喻；其次，電桿頂部的預(yù)留絕緣子，用?16mm鋼筋作為接地導(dǎo)線，在電桿埋深處加接地螺母。這樣只要焊接牢固，使用得當(dāng)，電桿接地同樣可靠。在生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部解決，施工方接的簡(jiǎn)便，只用螺桿擰上即可，而且線路比較美觀。

綜上所述，環(huán)形混凝土電桿發(fā)展的趨勢(shì)，還應(yīng)該朝著同樣的截面積大容量、大彎矩，高強(qiáng)度的方向發(fā)展。在很小的環(huán)形截面上采用預(yù)應(yīng)力鋼棒，直徑更大的螺旋肋鋼絲，通過(guò)螺旋肋鋼絲平衡強(qiáng)大的壓應(yīng)力，這種研究還有待進(jìn)一步的探索。

總之，環(huán)形混凝土電桿應(yīng)該趨于抗風(fēng)能力更大、承載力更強(qiáng)、抗雷電能力更好、抗凍融循環(huán)更好的方向發(fā)展。從而是電桿有進(jìn)一步的更大的發(fā)展。

[1]《電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊(cè)接觸網(wǎng)》中國(guó)鐵道出版社 1983年

[2] GB/T4623-2006 《環(huán)形混凝土電桿》

[3] GB50010--2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

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1007-6344（2015）06-0012-02