環形部分預應力混凝土電桿原理和結構

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

1、原理和結構

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

1.1 設計原則

錐形電桿是一種變截面構件，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應力鋼筋，另外根據設計彎矩要求在根部段布置一定長度的非預應力鋼筋骨架，從根部到頂部逐段抽筋，以此來滿足部分預應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，與外力對電桿所產生的彎矩大小保持一致，從而做到省材、性能好、結構合理

1.2 構成材料

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

高承載力環形部分預應力混凝土電桿作為一種新型桿塔結構型式，相比普通混凝土電桿和鋼結構桿塔，在許多方面存在著明顯的優勢。

2.1 與普通混凝土電桿相比

承載力明顯提高，優化結構設計。采用先進的生產工藝，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計要求。

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

兼有預應力混凝土電桿與普通混凝土電桿兩種結構的*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，結構安全可靠。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，大大提高產品抗腐蝕性和耐久性，延長產品的使用壽命。

2.2 與鋼結構桿塔相比

造價低：比相同承載力的鋼結構桿塔要降低造價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、安裝、維護費用）。

使用壽命長：比鋼結構桿塔可延長使用壽命15年左右。

免打拉線，節約占地補償費：高承載力電桿比鋼結構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，避免鋼結構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、結束語

隨著國民經濟的迅速發展，電力需求越來越大，對電網建設的要求越來越高，兩大電網公司正積極開展“資源節約型、環境友好型"“新技術、新材料、新工藝"輸電線路建設。作為“兩型三新"電網建設的體現，高承載力環形部分預應力混凝土電桿在輸電線路上的適應范圍將越來越廣，它將取代相當一部分的鋼結構桿塔而成為一種主流線路器材，必將產生顯著的經濟效益和社會效益。