環(huán)形部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿原理和結(jié)構(gòu)

為了推動混凝土與水泥制品行業(yè)的技術(shù)進步，鼓勵技術(shù)創(chuàng)新， 我國發(fā)布了由中國混凝土與水泥制品協(xié)會制定的《混凝土與水泥制品行業(yè)技術(shù)進步指南（2009）》。其中強調(diào)要以市場為導向，重點發(fā)展高（高強、高工壓、高耐久性）、大（大口徑、大規(guī)格、大彎矩）、新（新型建材及制品）、特（特殊功能、特殊用途、特殊規(guī)格）的水泥制品，如預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁、異型樁、大規(guī)格超長管樁，大梢徑、大彎矩混凝土電桿（即高承載力環(huán)形部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿）。本文就是圍繞高承載力環(huán)形部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿在輸電線路上的應(yīng)用來展開的。

1、原理和結(jié)構(gòu)

部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿是相對于全預(yù)應(yīng)力混凝土電桿而言的。全預(yù)應(yīng)力混凝土電桿施加預(yù)壓力的程度，是以結(jié)構(gòu)在標準荷載下，電桿受拉區(qū)邊緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力；部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿則允許電桿產(chǎn)生拉應(yīng)力或允許構(gòu)件出現(xiàn)有限制的細小裂縫。我國預(yù)應(yīng)力混凝土是根據(jù)結(jié)構(gòu)對抗裂性能的要求，分為嚴格要求不出現(xiàn)裂縫、一般要求不出現(xiàn)裂縫和允許出現(xiàn)裂縫三個等級。現(xiàn)行國家標準GB/T 4623-2006將電桿分為有限預(yù)應(yīng)力混凝土電桿和部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿，規(guī)定有限預(yù)應(yīng)力混凝土電桿在標準荷載100%時，不得出現(xiàn)裂縫，即抗裂檢驗系數(shù)允許值大于1.0；部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿在標準荷載80%時，不得出現(xiàn)裂縫，即抗裂檢驗系數(shù)允許值大于0.8，在100%標準荷載作用下，裂縫寬度小于0.1 mm。現(xiàn)行預(yù)應(yīng)力混凝土電桿國家標準規(guī)定的有限預(yù)應(yīng)力混凝土電桿相當于二級，部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿相當于三級。二級是標準荷載下混凝土電桿抗拉強度的極限狀態(tài)，三級是80%標準荷載下混凝土電桿抗拉強度的極限狀態(tài)。

1.1 設(shè)計原則

錐形電桿是一種變截面構(gòu)件，錐度一般為1/75，頂部和根部的直徑與截面積相差較大，這主要是根據(jù)電桿的受力特點決定的。這種電桿的配筋，可以用部分通長的預(yù)應(yīng)力鋼筋，另外根據(jù)設(shè)計彎矩要求在根部段布置一定長度的非預(yù)應(yīng)力鋼筋骨架，從根部到頂部逐段抽筋，以此來滿足部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿的抗裂要求，同時又能達到桿段所需要的強度要求。桿段的截面積、配筋率、承載能力從頂部向根部逐步增加，與外力對電桿所產(chǎn)生的彎矩大小保持一致，從而做到省材、性能好、結(jié)構(gòu)合理

1.2 構(gòu)成材料

預(yù)應(yīng)力主筋采用熱處理鋼筋40Si2Mn，強度標準值為1470N/mm²。或消除應(yīng)力螺旋筋鋼絲，強度標準值為1570N/mm²，執(zhí)行標準為GB/T 5223-2002《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲》。非預(yù)應(yīng)力主筋采用HRB335（20MnSi）或HRB400（20MnSiV），強度標準值分別為335N/mm2和400N/mm²，執(zhí)行標準為GB 1499-1998《鋼筋混凝土用熱軋帶鋼筋》。

混凝土強度等級不低于C60，采用42.5級及以上普通硅酸鹽水泥。

2、性能特點

高承載力環(huán)形部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿作為一種新型桿塔結(jié)構(gòu)型式，相比普通混凝土電桿和鋼結(jié)構(gòu)桿塔，在許多方面存在著明顯的優(yōu)勢。

2.1 與普通混凝土電桿相比

承載力明顯提高，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。采用先進的生產(chǎn)工藝，使其承載力比普通混凝土電桿提高3~5倍，滿足大線徑、大檔距、多回路輸電線路的設(shè)計要求。

在鋼筋配置上，選用碳素鋼絲與Ⅱ級鋼進行優(yōu)化組合配置，充分發(fā)揮不同材料的力學性能，使其更加合理。

兼有預(yù)應(yīng)力混凝土電桿與普通混凝土電桿兩種結(jié)構(gòu)的*性，使其具有較好的韌性和抗裂性，更好地將裂縫、變形及破壞控制在使用條件下，結(jié)構(gòu)安全可靠。改進混凝土配合比，摻入特殊外加劑及活性材料，提高混凝土強度等級，大大提高產(chǎn)品抗腐蝕性和耐久性，延長產(chǎn)品的使用壽命。

2.2 與鋼結(jié)構(gòu)桿塔相比

造價低：比相同承載力的鋼結(jié)構(gòu)桿塔要降低造價30%以上，如果是直線桿替換鐵塔，則可降低造價40%以上（含基礎(chǔ)、安裝、維護費用）。

使用壽命長：比鋼結(jié)構(gòu)桿塔可延長使用壽命15年左右。

免打拉線，節(jié)約占地補償費：高承載力電桿比鋼結(jié)構(gòu)桿塔占地補償費要少3倍以上。

安裝簡捷、方便，大大縮短施工工期。

美化城市，無需日常維護費用，避免鋼結(jié)構(gòu)桿塔因時間長而生銹所導致的影響市容或增加維護費用的情況。

3、結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，電力需求越來越大，對電網(wǎng)建設(shè)的要求越來越高，兩大電網(wǎng)公司正積極開展“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型"“新技術(shù)、新材料、新工藝"輸電線路建設(shè)。作為“兩型三新"電網(wǎng)建設(shè)的體現(xiàn)，高承載力環(huán)形部分預(yù)應(yīng)力混凝土電桿在輸電線路上的適應(yīng)范圍將越來越廣，它將取代相當一部分的鋼結(jié)構(gòu)桿塔而成為一種主流線路器材，必將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。