高強度混凝土電桿試制工作總結
江西華電電力設備有限公司
王江民
在中國混凝土與水泥制品協會水泥電桿工作部2007年工作會議上的講話
在中國混凝土與水泥制品協會水泥電桿工作部2007年工作會議上的講話
1、概述
在《江西電業》2004年第三期的文章“對城網電桿設計與選用的幾點看法”也介紹了電力設計部門在輸電線路設計與桿塔選型時，主要考慮的有鐵塔、鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿、環形鋼筋混凝土電桿、環形預應力混凝土電桿和電纜。近幾年，隨著我國城、農網改造的實施，電網的日益發展，線路的架設向大線徑、多回路發展，對桿塔結構、荷載的要求也較大，傳統的環形鋼筋混凝土電桿、環形預應力電桿已無法適應部分線路的承載能力的要求。
城區網改的供電方法為架空線路和地下電纜。而環形鋼筋混凝土電桿、環形預應力混凝土電桿由于造價較低、維護工作量較小等優點，仍然有一定的優勢，其關鍵在于提高混凝土電桿的抗彎強度。
我國的錐形混凝土電桿，一般都是錐度1/75，混凝土等級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度等級，都會受混凝土等級的限制，使電桿的抗彎強度無法提高。
華電公司從2002年就開始做了這方面的研究工作。當時許多供電局要求高等級的鋼筋（或預應力）混凝土電桿，特別是為廣東省提供的電桿時，對方的電桿等級要求很高，當時的技術和工藝難達到要求，限制了公司產品等級范圍。通過充分的市場調研分析，我公司認為該項目不論從經濟效益還是社會效益來講，都是十分必要值得開發的產品，該項目可以提高市場競爭力，市場前景十分廣闊。
2、結構特點和原理
桿塔的結構在電力輸電線路的通用設計中，在滿足電壓等級、導線線徑、線路回數、地形、地質情況及使用條件等要求下，根據綜合技術經濟比較，擇優選用。
通過多年的生產和電桿的大量力學性能的試驗的經驗，以及外部的質量問題的收集，在選用傳統的環形鋼筋混凝土電桿、環形預應力混凝土電桿時，特別強調在城區不宜過多的采用環形預應力混凝土電桿。我省目前的預應力主筋主要采用φS5的螺旋肋碳素鋼絲，其抗拉強度多大于1470MPa，當電桿張拉工藝控制不嚴或在城區易受到外界的沖擊，極易造成電桿的脆性破壞，出現倒桿現象。為此在城區線路選用電桿時，盡可能的采用部分預應力混凝土電桿。
部分預應力混凝土電桿由于抗震性能和延性較好，不易產生縱向裂縫，克服了環形預應力混凝土電桿的缺點，又減少橫向裂縫，并能節約鋼材用量，改良了環形鋼筋混凝土電桿的缺點。
部分預應力混凝土電桿又分為二種，一種為電桿主筋（主要受力鋼筋）由預應力鋼筋與非預應力鋼筋組成；另一種為電桿主筋（主要受力鋼筋）全部由預應力鋼筋，其抗裂檢驗系數允許值大于0.8。在城區主要道路的線路選用電桿時，盡可能的采用第一種部分預應力混凝土電桿。
在選用鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿時，設計桿塔的結構要盡可能考慮周全。若考慮不周，增加橫擔、掛線點、支架和抱箍等，不僅影響美觀，又會破壞鍍鋅的管面，加大維護量。因此可開發一種即耐腐蝕、又美觀替代鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿新型的部分預應力混凝土電桿。此桿塔充分發揮鋼管電桿、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，根據城市規劃的需要，可在外表加涂彩色涂料。為了達到鋼管電桿、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、新材料和新工藝。采用外加劑和高壓蒸養使混凝土強度等級可達到C80，采用高強度、高塑性、低松弛、超握裹力、易鐓粗、可點焊，規格有φ7~φ12.6毫米異形鋼棒做電桿預應力鋼筋，采用φ18的Ⅲ級螺紋鋼筋做非預應力鋼筋。橫擔等附件采用熱鍍鋅防腐，通過預埋螺母或抱箍固定在桿塔上，可根據工程要求按鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿的基礎匹配法蘭式的底盤，也可按傳統的環形鋼筋混凝土電桿、環形預應力混凝土電桿的直埋式。此桿塔的造價比鋼管電桿、離心鋼管混凝土電桿約節省1/3，特別適合縣市的線路改造。
3、技術參數和性能指標
●C80混凝土的性能指標
經江西昌大建設工程質量檢測咨詢中心和南昌大學建筑工程學院檢測，C80混凝土立方試塊抗壓強度：7天為75.4Mpa，28天為90.3 Mpa；水泥為PII52.5級；碎石為石灰石，粒徑5~31.5mm；砂率34%；摻II級粉煤灰和高效減水劑。
C80混凝土的軸心抗壓強度60.8Mpa，抗折強度10.9Mpa，彈性模量3.34×104Mpa。
●經江西省建筑工程質量檢測桿型為φ230×10×M×BY（上節桿）錐形桿，標準荷載6KN。承載力檢驗彎矩設計值為96.6KN.m，實測值為125.58KN.m；桿型為φ400×6×32φS5×Y（上節桿）等徑桿，設計壁后由50mm減為40mm時，承載力檢驗彎矩設計值為108.56KN.m，實測值為114.40KN.m；兩種桿形的撓度實測值均小于設計值，完全符合設計要求。
4、研制過程
高強度混凝土電桿屬于江西省電力公司2004年科研計劃項目，承擔單位為江西省電力設備總廠，依靠廠院結合的辦法解決相關的技術難題。
發展前景：
●本課題開創了C80高強混凝土在電桿生產上的應用，通過高強混凝土與高等級鋼種的組合，使電桿的抗彎強度和等級顯著提高，擴大了電桿的應用范圍。
●與傳統工藝的混凝土電桿相比，采用C80混凝土可用部分預應力桿形代替原來的普通鋼筋混凝土電桿，節省鋼材40%左右，降低造價25%以上，提高了結構的穩定性、抗裂性。
●與鋼管電桿的對比，節省鋼材60%左右、降低造價50%以上、根本上解決了鋼管內、外壁的防腐問題。
●與江西省電力設計院同規格等徑桿的對比，考慮到原有電桿存在較笨重的缺點，不利于山地施工。進行了壁厚減小的對比試驗，取得了較好的效果。造價相等，每節減輕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，有利于擴大其使用范圍，還節省工程造價，故有較好的推廣應用前景。
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