大弯矩电杆的应用及质量控制

  目前，水泥杆行业在我国中东部日渐萧条，已进入最后一次大规模的城网、农网改造及升级工程之后的又一个低谷期，国家电网工程招标逐渐减少，且同时又有钢管杆、铁塔等产品的应用，对水泥杆行业无疑是一次考验，同时也是一次机遇，作为我们水泥杆生产企业，目前最重要的工作就是将我们的产品不断升级，生产出漂亮的外观和符合更大、更高等级线路工程所要求的使用工况的产品，才能在激烈的市场竞争中得以生存。

  大弯矩电杆应用工况复杂，荷载级别较高，应用的风险也很高，随着GB/T4623《环形混凝土电杆》新国家标准的发布，规格型号中新增了杆头荷载等级，在不久的将来将会有很多生产厂家生产高强度大弯矩部分预应力电杆，建议各生产厂家一定要高度重视原材料的检验把关，并且控制好工艺，不盲目进行。最近几年我公司生产了几十种高强度大弯矩电杆，稍径分别为φ270、φ310、φ350、φ390、φ430、φ510，高度从12米到36米，锥度为1:75，对于东北地区，目前高强大弯矩电杆还没有纳入国家电网ERP系统，所以在销售过程中要从普通的招标销售转变到技术服务型销售，不仅要了解线路等级及使用工况，还要为用户设计大弯矩电杆的应用线路。

  下面简单的介绍一下φ310×27m，在35kv双回路直线上的设计与应用。

  设计条件：

  35kv双回路直线单杆，水平档距180m，垂直档距234m，呼称高19m，设计最大风速30m/s，气温＋40℃至－40℃，覆冰10mm，土质条件，粘性可塑。导线LGJ150/20，单地线GJ35.

  设计荷载：按DL/T5154-2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》进行荷载计算。

  作用在线路上的垂直风荷载为最大荷载工况，

  1、根据公式计算地线风荷载标准值：

  Wx=αＷ０μzμｓｃβcｄlｐBsin2θ=0.812kN.m

  2、作用在导线垂直风荷载标准值为：

  Wx=αＷ０μzμｓｃβcｄlｐBsin2θ=1.735kN.m

  3、作用在杆塔垂直风荷载标准值：

  Ｗｓ＝Ｗ０μｚμｓβｚＢＡｓ=6.99 kN；

  4、最大风速垂直线路时杆段最大计算开裂弯矩为:

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

  通过以上计算得知杆塔根部最大开裂弯矩为391.1 kN.m，按GB50010-2010《混凝土结构设计规范》设计计算，按GB/T4623-2006《环形混凝土电杆》加工，制造。

  强度安全系数选择K＞2.0

  主杆设计为φ310×27m（上段9m+中段9m+下段9m）法兰连接，混凝土壁厚分别为上段70mm，中段80mm，下段90mm，混凝土强度等级C60。

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  各杆段配置主筋为：

  上段φ310×9m（16φ10.7+16φ18）

  中段φ430×9m（20φ10.7+20φ18）

  下段φ550×9m（24φ10.7+24φ18）

  预应力混凝土用钢棒选择fptk=1570N/mm²，fpy=1110 N/mm² f，py=410 N/mm2，Es=2.05×105N/mm²;张拉控制应力为0.7fptk，非预应力钢筋选择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、经过计算总的应力损失为：σ=180 N/mm²；

  2、混凝土中预应力钢筋的应力为σpo=1570×0.7-180=919N/mm²；

  3、配有预应力和非预应力主筋时，相对含筋率宜符合ω=（fpyAp+ fyAS）/α1 fcA=1.02≤1.25，相对含筋率满足要求。

  4、受压区混凝土截面积与环形混凝土截面积的比值为：α=（fpyAp+ fyAS）/【α1 fcA+2.5 fyAS+ f，pyAp+1.5（fpy-σpo）Ap】=0.399；

  5、受拉区纵向钢筋与全部纵向钢筋的比值为：αt=1-1.5α=0.401，

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

  6、极限承载力设计弯矩为：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；

  根据规范公式计算杆顶挠度和裂缝宽度验算均要符合要求，另外基础法兰和预埋螺栓也要经过计算确定，这里就不再赘述。

  原材料必须要符合标准要求，如果使用的原材料没有相关标准，就要经过试验确定，据我掌握很多生产企业对原材料也很敏感，特别是混凝土，但地区不同原材料用量也应不同，不能一味的抄袭使用，目前混凝土中使用的细骨料一般为天然砂、人工砂和混合砂，天然砂因地区而异但级配区在Ⅱ区的不多，细度模数也偏大，同时含泥量和泥块含量有不同程度的超标。粗骨料使用单粒级的比较多，所以做混凝土配合比时需做大量的试验确定。其次在钢材选用上南方城市明显比北方选择范围广，比如盘螺和预应力混凝土用钢棒，在北方生产厂家就很少，质量不稳定且不方便购买。最近两年建筑行业不景气，商砼站水泥用量低，很多水泥厂家针对砼预制构件生产企业作为重点突破口，进行价格战，但产品质量有待验证。

  笔者公司今年将专项试验室进一步完善，针对原材料进厂检验和产成品试验项目有了质的飞跃，达到了辽宁省建设厅专项试验室的资质要求。同时对我公司的原材料验收及使用起到了指导和把关的作用，对生产出高质量的产品起到了至关重要的作用。

  总之，大弯矩电杆用于长期处于承载力比较大的部位，对质量要求很高，在没有经过试验前要谨慎生产或使用，尤其是模具和张拉设备要经过严格的计算和设计，否则模具在承受很大的轴向压力时会变形，离心时模具转数不能达到工艺要求。张拉机机头及连接部位会断裂，严重影响产品质量和人身安全。另外在工艺上要严格要求，精益求精，力求完美，使我们投向市场的产品多一份放心，少一份牵挂，用我们的实际能力维护我们行业的声誉。这样我们的行业才能有更好的发展前景，使我们的产品有更强的竞争能力。