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大弯矩电杆在我国输电线路中的应用前景
时间：2016-09-22|阅读：次
目前我国的输配电线路建设逐步向超高压、特高压、大档距、大线径、多回路方向发展，我国常规的水泥电杆可以应用在220kv及以下的输配电线路中，改革开放前期，我国高压输电线路以10、35、66kv输电线路为主，这些等级的输电线路对线路器材的要求相对较低，所以常规水泥电杆可以满足要求。如果线径加粗、回路增加、增大档距对水泥杆及金具的要求就要提高，所以普通水泥杆的力学性能很难满足线路安全运行的要求。
随着高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的出现、推广及使用，可以肯定在今后相当长的一个时期内，在35～220kv架空输电和10kv配电线路上，以及城市电网建设中，水泥电杆不但不会被钢结构杆塔所淘汰，相反，还会取代相当一部分钢结构杆塔。
一、高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的构造原理和结构要求
1. 随着国民经济和电力的快速发展，高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆在35、220kv和10kv配电线路上的使用越来越多，其产生主要归结于以下几个因素：
1.1 近几年钢筋混凝土制品用原材料飞速发展，工艺不断完善，选择范围越来越广，如减水剂、减气剂、耐腐蚀添加剂，水泥纤维的应用，高强度钢筋的出现，预应力混凝土用钢棒的应用，高标号水泥的应用等为水泥电杆的发展提供了基础条件。
1.2 随着社会的迅速发展，电力需求越来越大，对电网建设的要求越来越高，输配电线路向大线径、大档距、多回路发展；原普通电杆已不能满足10kv架空输配电线路的设计要求，为了保证线路设计的合理、安全，降低采用钢结构塔替代而增加的投资，这就对电杆技术性能提出更高标准的要求。
1.3 近几年低碳、环保、高效、节能、降耗、资源共享等政策的提出，普通水泥和等径预应力混凝土电杆因其开裂弯矩较小，在许多情况下，普通混凝土电杆需要打拉线来满足线路使用要求，而打拉线占用大面积的土地，为节约土地资源，需要能承受更大弯矩的电杆出现。
2. 高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的概念，部分预应力混凝土电杆是相对于“全”预应力混凝土电杆而言的。全预应力混凝土电杆施加预压力的程度，是以结构在标准荷载下，电杆受拉区边缘不出现拉应力；部分预应力混凝土电杆则允许电杆产生拉应力或允许构件出现有限制的细小裂缝。通过预应力混凝土用钢棒和HRB钢筋的共同作用进而很大程度上提高水泥电杆的力学性能。
我国预应力混凝土根据结构对抗裂性能的要求，分为严格要求不出现裂缝、一般要求不出现裂缝和允许出现裂缝三级。现行国家标准GB/T 4623将电杆分为有限预应力混凝土电杆和部分预应力混凝土电杆，规定有限预应力混凝土电杆在标准荷载100%时，不得出现裂缝，即抗裂检验系数允许值大于1.0；部分预应力混凝土电杆在标准荷载80%时，不得出现裂缝，即抗裂检验系数允许值>0.8，在100%标准荷载作用下，裂缝宽度<0.1mm。现行预应力混凝土电杆国家标准规定的有限预应力混凝土电杆相当于二级，部分预应力混凝土电杆相当于三级。二级是标准荷载下混凝土电杆抗拉强度的极限状态，三级是80%标准荷载下混凝土电杆抗拉强度的极限状态。
3. 高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的设计原则：
锥形电杆是一种变截面构件，锥度一般为1/75，顶部和根部的直径和截面积相差较大，这主要是由电杆的受力特点决定的。这种电杆的配筋，可以用部分通长的预应力钢筋（PCB钢棒）和通长的非预应力钢筋（HRB400），做钢筋骨架以此来满足部分预应力混凝土电杆的抗裂要求，同时又能达到杆段所需要的强度要求。杆段的配筋率、承载能力根据梢径的大小决定，15m及以上的分段电杆采用内法兰连接，而预应力混凝土用钢棒与法兰采用合理的锚固方式，从而做到耐久、性能好、结构合理。
4. 高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的材料预应力主筋优先采用热处理钢筋30Si2Mn，强度标准值为1420N/mm2的变截面螺旋槽钢棒，执行标准为GB/T 5223.3-2005《预应力混凝土用钢棒》。非预应力主筋采用HRB400（20MnSiV），其强度标准值为400N/mm2，执行标准为GB1499.2-2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》，混凝土强度等级不低于C60，应采用42.5级及以上普通硅酸盐水泥。
二、高承载力环形部分预应力混凝土电杆的性能特点
高承载力环形部分预应力混凝土电杆作为一种新型杆塔结构型式，与普通混凝土电杆和钢结构杆塔相比，在许多方面存在着明显的优势。
1. 与普通混凝土电杆相比的优点
1.1 承载力明显提高，优化结构设计，采用先进的生产工艺，使其承载力比普通混凝土电杆提高3至5倍，满足大线径、大档距、多回路输电线路的设计要求。
1.2 在钢筋配置上，选用优质PCB钢棒与3级钢进行优化组合配置，充分发挥不同材料的力学性能，使其更加合理。
1.3 兼有预应力混凝土电杆与普通混凝土电杆两种结构的优越性，使其具有较好的韧性的抗裂性，更好地将裂缝、变形及破坏控制在使用条件下，结构安全可靠。
1.4 改进混凝土配合比，掺入特殊外加剂及活性材料，提高混凝土强度等级，大大提高了产品抗腐蚀性和耐久性，延长产品的使用寿命。
2. 与钢结构杆塔相比的优点
2.1 造价低。与相同承载力的钢结构杆塔造价要低30%以上，如果是直线杆替换铁塔的话，则可降低造价40%以上（含基础、安装、维护费用）。
2.2 使用寿命长。比钢结构杆塔延长使用寿命20a左右。
2.3 免打拉线，节约占地补偿费。高承载力电杆比钢结构杆塔占地补偿费要少3倍以上。
2.4 安装简捷、方便，大大缩短施工工期。
2.5 美化城市，无需日常维护费用，避免钢结构杆塔因时间长而生锈所导致的影响市容或增加维护费用的情况。
随着高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的出现、推广及使用，可以肯定在今后相当长的一个时期内，在35～220kv架空输电和10kv配电线路上，以及城市电网建设中，水泥电杆不但不会被钢结构杆塔所淘汰，相反，还会取代相当一部分钢结构杆塔。
一、高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的构造原理和结构要求
1. 随着国民经济和电力的快速发展，高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆在35、220kv和10kv配电线路上的使用越来越多，其产生主要归结于以下几个因素：
1.1 近几年钢筋混凝土制品用原材料飞速发展，工艺不断完善，选择范围越来越广，如减水剂、减气剂、耐腐蚀添加剂，水泥纤维的应用，高强度钢筋的出现，预应力混凝土用钢棒的应用，高标号水泥的应用等为水泥电杆的发展提供了基础条件。
1.2 随着社会的迅速发展，电力需求越来越大，对电网建设的要求越来越高，输配电线路向大线径、大档距、多回路发展；原普通电杆已不能满足10kv架空输配电线路的设计要求，为了保证线路设计的合理、安全，降低采用钢结构塔替代而增加的投资，这就对电杆技术性能提出更高标准的要求。
1.3 近几年低碳、环保、高效、节能、降耗、资源共享等政策的提出，普通水泥和等径预应力混凝土电杆因其开裂弯矩较小，在许多情况下，普通混凝土电杆需要打拉线来满足线路使用要求，而打拉线占用大面积的土地，为节约土地资源，需要能承受更大弯矩的电杆出现。
2. 高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的概念，部分预应力混凝土电杆是相对于“全”预应力混凝土电杆而言的。全预应力混凝土电杆施加预压力的程度，是以结构在标准荷载下，电杆受拉区边缘不出现拉应力；部分预应力混凝土电杆则允许电杆产生拉应力或允许构件出现有限制的细小裂缝。通过预应力混凝土用钢棒和HRB钢筋的共同作用进而很大程度上提高水泥电杆的力学性能。
我国预应力混凝土根据结构对抗裂性能的要求，分为严格要求不出现裂缝、一般要求不出现裂缝和允许出现裂缝三级。现行国家标准GB/T 4623将电杆分为有限预应力混凝土电杆和部分预应力混凝土电杆，规定有限预应力混凝土电杆在标准荷载100%时，不得出现裂缝，即抗裂检验系数允许值大于1.0；部分预应力混凝土电杆在标准荷载80%时，不得出现裂缝，即抗裂检验系数允许值>0.8，在100%标准荷载作用下，裂缝宽度<0.1mm。现行预应力混凝土电杆国家标准规定的有限预应力混凝土电杆相当于二级，部分预应力混凝土电杆相当于三级。二级是标准荷载下混凝土电杆抗拉强度的极限状态，三级是80%标准荷载下混凝土电杆抗拉强度的极限状态。
3. 高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的设计原则：
锥形电杆是一种变截面构件，锥度一般为1/75，顶部和根部的直径和截面积相差较大，这主要是由电杆的受力特点决定的。这种电杆的配筋，可以用部分通长的预应力钢筋（PCB钢棒）和通长的非预应力钢筋（HRB400），做钢筋骨架以此来满足部分预应力混凝土电杆的抗裂要求，同时又能达到杆段所需要的强度要求。杆段的配筋率、承载能力根据梢径的大小决定，15m及以上的分段电杆采用内法兰连接，而预应力混凝土用钢棒与法兰采用合理的锚固方式，从而做到耐久、性能好、结构合理。
4. 高强度大弯矩环形部分预应力混凝土电杆的材料预应力主筋优先采用热处理钢筋30Si2Mn，强度标准值为1420N/mm2的变截面螺旋槽钢棒，执行标准为GB/T 5223.3-2005《预应力混凝土用钢棒》。非预应力主筋采用HRB400（20MnSiV），其强度标准值为400N/mm2，执行标准为GB1499.2-2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》，混凝土强度等级不低于C60，应采用42.5级及以上普通硅酸盐水泥。
二、高承载力环形部分预应力混凝土电杆的性能特点
高承载力环形部分预应力混凝土电杆作为一种新型杆塔结构型式，与普通混凝土电杆和钢结构杆塔相比，在许多方面存在着明显的优势。
1. 与普通混凝土电杆相比的优点
1.1 承载力明显提高，优化结构设计，采用先进的生产工艺，使其承载力比普通混凝土电杆提高3至5倍，满足大线径、大档距、多回路输电线路的设计要求。
1.2 在钢筋配置上，选用优质PCB钢棒与3级钢进行优化组合配置，充分发挥不同材料的力学性能，使其更加合理。
1.3 兼有预应力混凝土电杆与普通混凝土电杆两种结构的优越性，使其具有较好的韧性的抗裂性，更好地将裂缝、变形及破坏控制在使用条件下，结构安全可靠。
1.4 改进混凝土配合比，掺入特殊外加剂及活性材料，提高混凝土强度等级，大大提高了产品抗腐蚀性和耐久性，延长产品的使用寿命。
2. 与钢结构杆塔相比的优点
2.1 造价低。与相同承载力的钢结构杆塔造价要低30%以上，如果是直线杆替换铁塔的话，则可降低造价40%以上（含基础、安装、维护费用）。
2.2 使用寿命长。比钢结构杆塔延长使用寿命20a左右。
2.3 免打拉线，节约占地补偿费。高承载力电杆比钢结构杆塔占地补偿费要少3倍以上。
2.4 安装简捷、方便，大大缩短施工工期。
2.5 美化城市，无需日常维护费用，避免钢结构杆塔因时间长而生锈所导致的影响市容或增加维护费用的情况。
