大彎矩電桿的應(yīng)用及質(zhì)量控制

  目前，水泥桿行業(yè)在我國(guó)中東部日漸蕭條，已進(jìn)入最后一次大規(guī)模的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造及升級(jí)工程之后的又一個(gè)低谷期，國(guó)家電網(wǎng)工程招標(biāo)逐漸減少，且同時(shí)又有鋼管桿、鐵塔等產(chǎn)品的應(yīng)用，對(duì)水泥桿行業(yè)無(wú)疑是一次考驗(yàn)，同時(shí)也是一次機(jī)遇，作為我們水泥桿生產(chǎn)企業(yè)，目前最重要的工作就是將我們的產(chǎn)品不斷升級(jí)，生產(chǎn)出漂亮的外觀和符合更大、更高等級(jí)線路工程所要求的使用工況的產(chǎn)品，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中得以生存。

  大彎矩電桿應(yīng)用工況復(fù)雜，荷載級(jí)別較高，應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)也很高，隨著GB/T4623《環(huán)形混凝土電桿》新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，規(guī)格型號(hào)中新增了桿頭荷載等級(jí)，在不久的將來(lái)將會(huì)有很多生產(chǎn)廠家生產(chǎn)高強(qiáng)度大彎矩部分預(yù)應(yīng)力電桿，建議各生產(chǎn)廠家一定要高度重視原材料的檢驗(yàn)把關(guān)，并且控制好工藝，不盲目進(jìn)行。最近幾年我公司生產(chǎn)了幾十種高強(qiáng)度大彎矩電桿，稍徑分別為φ270、φ310、φ350、φ390、φ430、φ510，高度從12米到36米，錐度為1:75，對(duì)于東北地區(qū)，目前高強(qiáng)大彎矩電桿還沒(méi)有納入國(guó)家電網(wǎng)ERP系統(tǒng)，所以在銷售過(guò)程中要從普通的招標(biāo)銷售轉(zhuǎn)變到技術(shù)服務(wù)型銷售，不僅要了解線路等級(jí)及使用工況，還要為用戶設(shè)計(jì)大彎矩電桿的應(yīng)用線路。

  下面簡(jiǎn)單的介紹一下φ310×27m，在35kv雙回路直線上的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

  設(shè)計(jì)條件：

  35kv雙回路直線單桿，水平檔距180m，垂直檔距234m，呼稱高19m，設(shè)計(jì)最大風(fēng)速30m/s，氣溫＋40℃至－40℃，覆冰10mm，土質(zhì)條件，粘性可塑。導(dǎo)線LGJ150/20，單地線GJ35.

  設(shè)計(jì)荷載：按DL/T5154-2012《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行荷載計(jì)算。

  作用在線路上的垂直風(fēng)荷載為最大荷載工況，

  1、根據(jù)公式計(jì)算地線風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

  Wx=αＷ０μzμｓｃβcｄlｐB(yǎng)sin2θ=0.812kN.m

  2、作用在導(dǎo)線垂直風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：

  Wx=αＷ０μzμｓｃβcｄlｐB(yǎng)sin2θ=1.735kN.m

  3、作用在桿塔垂直風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

  Ｗｓ＝Ｗ０μｚμｓβｚＢＡｓ=6.99 kN；

  4、最大風(fēng)速垂直線路時(shí)桿段最大計(jì)算開(kāi)裂彎矩為:

  Mj=（1+0.15）×【0.812×1×27+1.735×2×(19+21.5+24)+6.99×13.5】=391.1kN.m

  通過(guò)以上計(jì)算得知桿塔根部最大開(kāi)裂彎矩為391.1 kN.m，按GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)計(jì)算，按GB/T4623-2006《環(huán)形混凝土電桿》加工，制造。

  強(qiáng)度安全系數(shù)選擇K＞2.0

  主桿設(shè)計(jì)為φ310×27m（上段9m+中段9m+下段9m）法蘭連接，混凝土壁厚分別為上段70mm，中段80mm，下段90mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C60。

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  各桿段配置主筋為：

  上段φ310×9m（16φ10.7+16φ18）

  中段φ430×9m（20φ10.7+20φ18）

  下段φ550×9m（24φ10.7+24φ18）

  預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒選擇fptk=1570N/mm²，fpy=1110 N/mm² f，py=410 N/mm2，Es=2.05×105N/mm²;張拉控制應(yīng)力為0.7fptk，非預(yù)應(yīng)力鋼筋選擇HRB400，fy=360N/mm²，Es=2.0×105N/mm²；C60混凝土fc=27.5N/mm²，ft=2.04N/mm²，Ec=3.6×104N/mm²，A=163908mm²，AP=2157 mm²， As=6104 mm²，

  1、經(jīng)過(guò)計(jì)算總的應(yīng)力損失為：σ=180 N/mm²；

  2、混凝土中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為σpo=1570×0.7-180=919N/mm²；

  3、配有預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力主筋時(shí)，相對(duì)含筋率宜符合ω=（fpyAp+ fyAS）/α1 fcA=1.02≤1.25，相對(duì)含筋率滿足要求。

  4、受壓區(qū)混凝土截面積與環(huán)形混凝土截面積的比值為：α=（fpyAp+ fyAS）/【α1 fcA+2.5 fyAS+ f，pyAp+1.5（fpy-σpo）Ap】=0.399；

  5、受拉區(qū)縱向鋼筋與全部縱向鋼筋的比值為：αt=1-1.5α=0.401，

  sinπα/π=0.301；sinπαt /π=0.304；sinπα/π+ sinπαt /π=0.607；

  6、極限承載力設(shè)計(jì)彎矩為：M=α1 fcA（r1+r2）sinπα/2π+ fyAS rs {sinπα/π+ sinπαt /π} + f，pyAp rp(sinπα/π)+( fpy-σpo) Ap rp(sinπαt /π)=921 kN.m/2.0=460.5 kN.m＞391.1 kN.m；

  根據(jù)規(guī)范公式計(jì)算桿頂撓度和裂縫寬度驗(yàn)算均要符合要求，另外基礎(chǔ)法蘭和預(yù)埋螺栓也要經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，這里就不再贅述。

  原材料必須要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，如果使用的原材料沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定，據(jù)我掌握很多生產(chǎn)企業(yè)對(duì)原材料也很敏感，特別是混凝土，但地區(qū)不同原材料用量也應(yīng)不同，不能一味的抄襲使用，目前混凝土中使用的細(xì)骨料一般為天然砂、人工砂和混合砂，天然砂因地區(qū)而異但級(jí)配區(qū)在Ⅱ區(qū)的不多，細(xì)度模數(shù)也偏大，同時(shí)含泥量和泥塊含量有不同程度的超標(biāo)。粗骨料使用單粒級(jí)的比較多，所以做混凝土配合比時(shí)需做大量的試驗(yàn)確定。其次在鋼材選用上南方城市明顯比北方選擇范圍廣，比如盤(pán)螺和預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，在北方生產(chǎn)廠家就很少，質(zhì)量不穩(wěn)定且不方便購(gòu)買。最近兩年建筑行業(yè)不景氣，商砼站水泥用量低，很多水泥廠家針對(duì)砼預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)作為重點(diǎn)突破口，進(jìn)行價(jià)格戰(zhàn)，但產(chǎn)品質(zhì)量有待驗(yàn)證。

  筆者公司今年將專項(xiàng)試驗(yàn)室進(jìn)一步完善，針對(duì)原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)和產(chǎn)成品試驗(yàn)項(xiàng)目有了質(zhì)的飛躍，達(dá)到了遼寧省建設(shè)廳專項(xiàng)試驗(yàn)室的資質(zhì)要求。同時(shí)對(duì)我公司的原材料驗(yàn)收及使用起到了指導(dǎo)和把關(guān)的作用，對(duì)生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品起到了至關(guān)重要的作用。

  總之，大彎矩電桿用于長(zhǎng)期處于承載力比較大的部位，對(duì)質(zhì)量要求很高，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)前要謹(jǐn)慎生產(chǎn)或使用，尤其是模具和張拉設(shè)備要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算和設(shè)計(jì)，否則模具在承受很大的軸向壓力時(shí)會(huì)變形，離心時(shí)模具轉(zhuǎn)數(shù)不能達(dá)到工藝要求。張拉機(jī)機(jī)頭及連接部位會(huì)斷裂，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和人身安全。另外在工藝上要嚴(yán)格要求，精益求精，力求完美，使我們投向市場(chǎng)的產(chǎn)品多一份放心，少一份牽掛，用我們的實(shí)際能力維護(hù)我們行業(yè)的聲譽(yù)。這樣我們的行業(yè)才能有更好的發(fā)展前景，使我們的產(chǎn)品有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。