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            淺談環形混凝土電桿今后發展的趨勢

            作為混凝土制品的重要組成部分混凝土電桿也起著關鍵性的作用。自1952年在良鄉電力修造廠正式建立電桿生產線,1956年各地相繼建廠,以山東、河北、四川產量最高,1963~1965年研究開發了電熱張拉及整模張拉,改革開放以來,隨著國家人才戰略,電桿生產也進入了黃金時期,新技術、新工藝不斷產生,模外組裝、模內編絲、繞絲機等設備的更新技術。至今其產品已廣范用于城鄉供電、交通、通訊及高壓輸電線路等。作為傳統電桿產品的主流品種環形混凝土電桿更以其抗風能力強、承載力大、節約鋼材、壽命長、施工方便等優勢而廣泛應用于電力、民用通訊、鐵路運輸等領域。

            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、冰雹、 雨雪、地震、泥石流等自然災害頻發。越來越需要我們工程技術人員應該從自己的設計思路、設計理念等各方面,綜合考慮。環形混凝土電桿將來的發展趨勢如何?

            第一,大風區混凝土電桿的防風沙。國家電力部、鐵道部第四勘察設計院、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,風速最大時可達50m/s,大風中帶著沙石粒,對電桿的砂漿層撞擊力特別大,電桿迎風面的砂漿很快就被侵蝕掉。2010年4月份,我到此處,在內地使用十幾年的電桿,表面侵蝕,也抵不過在此地區四五個月使用的侵蝕。作為生產企業和設計人員的我們,應該突破傳統觀念的束縛,對于在大風區使用的電桿設計時,不單出從結構力學性能方面進行驗證,而且更重要的是從大風侵蝕入手來提高電桿的可靠性??梢越梃b鋼筒復合管的經驗,在電桿根部受風處外表面設計一個厚度為1.5~3.0mm錐形薄壁鋼板,在鋼板內層焊接縱向短鋼筋,讓后離心內壁,是混凝土與鋼板牢固粘結,達到整體合一。在大風區通過沙石撞擊鋼板,來避免沙石對電桿的侵蝕,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預防大風對電桿的侵蝕。

            第二,電桿的縱裂問題。通過此次到新疆吐魯番大風區,發現部分電桿廠的電桿出現嚴重的縱裂問題。有的廠家的電桿,縱裂從電桿的根部一直到頂端全部貫通。對于這種問題,個人認為:GB4623-2006(環形混凝土電桿)5.2.1.7條規定:電桿在其全部長度范圍內均應配置螺旋鋼筋。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之內的間距不宜大于70mm;6.4條規定:保護層厚度,縱向受力鋼筋的凈保護層厚度不得小于15mm;個人認為國家標準在設計保護層時,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,螺旋筋在平衡主筋產生的預壓應力在混凝土內部產生的膨脹力。個人認為:主筋在電桿中實際狀態如下:

            主筋在混凝土壁厚中呈現的并不是一條直線。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,主筋在二個架立圈之間下凹,呈現的是一條曲線,螺旋筋對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,用一條直線穿過這條懸鏈線,把其分為上、下長度相等的二部分,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。

            例如主筋中間位置因螺旋筋作用內偏10mm,平均直徑就會縮小2×10×3/4=15mm

            所以,在結構設計中,應該考慮主筋及螺旋在電桿中的實際位置,通過螺旋筋來平衡主筋在混凝土環形截面上預壓應力導致混凝土產生的橫向膨脹力;不能單純的規定保護層厚度15mm。這樣才能預防電桿的大面積的縱裂問題。另外,我們在設計中也應該參考環形等徑預應力混凝土接觸網 350mm大容量電桿的設計經驗,來確定環形混凝土電桿的主筋及螺旋筋在混凝土壁厚的位置,通過此法起到預防電桿縱裂的效果。

            第三,混凝土電桿的耐久性問題。隨著全球氣候的變暖,極端天氣的增加,霜凍、雨雪、冰凍等自然災害頻發,作為生產企業,應該首選提高混凝土的密實性。沙石良好的顆粒級配,混凝土內部粘結力的提高,坍落度的提高,外加劑的運用等都是好的辦法。但對于現在的氣候,更應提高密實性,在災害頻發地區,不光注意混凝土強度,更應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性,可采用混凝土摻加礦粉、硅灰等超細材料,水泥電桿經過離心后,密實性有所提高,但離心后殘留的20%~30%的水分殘留在電桿壁厚的混凝土內,水分蒸發后,這部分產生的空隙率很高。通過添加硅灰和礦粉,可以填充水泥漿及水份這部分空隙。提高了混凝土產品的密實性。從而更有效的預防冰雪等惡劣的自然災害的侵蝕。但從目前我參觀去的廠家來看,硅灰、礦粉等摻合料只廣泛應用于管樁、高強度商砼等一些重要建筑上面,而很少應用在地方鐵 道方面,個人覺得工廠在這方面應該多嘗試,以提高電桿產品在未來氣候方面的應用。

            第四,對于多雷暴日的電桿改造。在我國的南方多雨多雷電的天氣,防止電桿被雷擊斷的問題日益突出。生產企業應該從工藝編排上考慮電桿的接地安全上入手。導電性能好,傳統可靠的方式是在電桿架時在其外部因一根扁鐵,直接接地。這種方式扁鐵腐蝕速度快、經常需要防腐處理、耐久性差不言而喻。所以電桿頂部和內部預留接地裝置著實可行。首先,其耐久性不言而喻;其次,電桿頂部的預留絕緣子,用Φ16mm鋼筋作為接地導線,在電桿埋深處加接地螺母。這樣只要焊接牢固,使用得當,電桿接地同樣可靠。在生產企業內部解決,施工方接的簡便,只用螺桿擰上即可,而且線路比較美觀。

            綜上所述,環形混凝土電桿發展的趨勢,還應該朝著同樣的截面積大容量、大彎矩,高強度的方向發展。在很小的環形截面上采用預應力鋼棒,直徑更大的螺旋肋鋼絲,通過螺旋肋鋼絲平衡強大的壓應力,這種研究還有待進一步的探索。

            總之,環形混凝土電桿應該趨于抗風能力更大、承載力更強、抗雷電能力更好、抗凍融循環更好的方向發展,從而是電桿有進一步的更大的發展。


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