高强度混凝土电杆试制工作总结

在中国混凝土与水泥制品协会水泥电杆工作部 · 2007-12-20 00:00

江西华电电力设备有限公司

王江民
在中国混凝土与水泥制品协会水泥电杆工作部2007年工作会议上的讲话

1、概述

在《江西电业》2004年第三期的文章“对城网电杆设计与选用的几点看法”也介绍了电力设计部门在输电线路设计与杆塔选型时，主要考虑的有铁塔、钢管电杆、离心钢管混凝土电杆、环形钢筋混凝土电杆、环形预应力混凝土电杆和电缆。近几年，随着我国城、农网改造的实施，电网的日益发展，线路的架设向大线径、多回路发展，对杆塔结构、荷载的要求也较大，传统的环形钢筋混凝土电杆、环形预应力电杆已无法适应部分线路的承载能力的要求。

城区网改的供电方法为架空线路和地下电缆。而环形钢筋混凝土电杆、环形预应力混凝土电杆由于造价较低、维护工作量较小等优点，仍然有一定的优势，其关键在于提高混凝土电杆的抗弯强度。

我国的锥形混凝土电杆，一般都是锥度1/75，混凝土等级C50。在不改变电杆的锥度的情况下，采取加大用钢量或提高钢筋的强度等级，都会受混凝土等级的限制，使电杆的抗弯强度无法提高。

华电公司从2002年就开始做了这方面的研究工作。当时许多供电局要求高等级的钢筋（或预应力）混凝土电杆，特别是为广东省提供的电杆时，对方的电杆等级要求很高，当时的技术和工艺难达到要求，限制了公司产品等级范围。通过充分的市场调研分析，我公司认为该项目不论从经济效益还是社会效益来讲，都是十分必要值得开发的产品，该项目可以提高市场竞争力，市场前景十分广阔。

2、结构特点和原理

杆塔的结构在电力输电线路的通用设计中，在满足电压等级、导线线径、线路回数、地形、地质情况及使用条件等要求下，根据综合技术经济比较，择优选用。

通过多年的生产和电杆的大量力学性能的试验的经验，以及外部的质量问题的收集，在选用传统的环形钢筋混凝土电杆、环形预应力混凝土电杆时，特别强调在城区不宜过多的采用环形预应力混凝土电杆。我省目前的预应力主筋主要采用φ^S5的螺旋肋碳素钢丝，其抗拉强度多大于1470MPa，当电杆张拉工艺控制不严或在城区易受到外界的冲击，极易造成电杆的脆性破坏，出现倒杆现象。为此在城区线路选用电杆时，尽可能的采用部分预应力混凝土电杆。

部分预应力混凝土电杆由于抗震性能和延性较好，不易产生纵向裂缝，克服了环形预应力混凝土电杆的缺点，又减少横向裂缝，并能节约钢材用量，改良了环形钢筋混凝土电杆的缺点。

部分预应力混凝土电杆又分为二种，一种为电杆主筋（主要受力钢筋）由预应力钢筋与非预应力钢筋组成；另一种为电杆主筋（主要受力钢筋）全部由预应力钢筋，其抗裂检验系数允许值大于0.8。在城区主要道路的线路选用电杆时，尽可能的采用第一种部分预应力混凝土电杆。

在选用钢管电杆、离心钢管混凝土电杆时，设计杆塔的结构要尽可能考虑周全。若考虑不周，增加横担、挂线点、支架和抱箍等，不仅影响美观，又会破坏镀锌的管面，加大维护量。因此可开发一种即耐腐蚀、又美观替代钢管电杆、离心钢管混凝土电杆新型的部分预应力混凝土电杆。此杆塔充分发挥钢管电杆、离心钢管混凝土电杆的外观漂亮、承载力大的特性，仿照钢管电杆、离心钢管混凝土电杆的外形，根据城市规划的需要，可在外表加涂彩色涂料。为了达到钢管电杆、离心钢管混凝土电杆的承载力，尽可能加大此杆塔的替代范围，可采用新技术、新材料和新工艺。采用外加剂和高压蒸养使混凝土强度等级可达到C80，采用高强度、高塑性、低松弛、超握裹力、易镦粗、可点焊，规格有φ7~φ12.6毫米异形钢棒做电杆预应力钢筋，采用φ18的Ⅲ级螺纹钢筋做非预应力钢筋。横担等附件采用热镀锌防腐，通过预埋螺母或抱箍固定在杆塔上，可根据工程要求按钢管电杆、离心钢管混凝土电杆的基础匹配法兰式的底盘，也可按传统的环形钢筋混凝土电杆、环形预应力混凝土电杆的直埋式。此杆塔的造价比钢管电杆、离心钢管混凝土电杆约节省1/3，特别适合县市的线路改造。

3、技术参数和性能指标

●C80混凝土的性能指标

经江西昌大建设工程质量检测咨询中心和南昌大学建筑工程学院检测，C80混凝土立方试块抗压强度：7天为75.4Mpa，28天为90.3 Mpa；水泥为PII52.5级；碎石为石灰石，粒径5~31.5mm；砂率34%；掺II级粉煤灰和高效减水剂。

C80混凝土的轴心抗压强度60.8Mpa，抗折强度10.9Mpa，弹性模量3.34×10⁴Mpa。

●经江西省建筑工程质量检测杆型为φ230×10×M×BY（上节杆）锥形杆，标准荷载6KN。承载力检验弯矩设计值为96.6KN.m，实测值为125.58KN.m；杆型为φ400×6×32φ^S5×Y（上节杆）等径杆，设计壁后由50mm减为40mm时，承载力检验弯矩设计值为108.56KN.m，实测值为114.40KN.m；两种杆形的挠度实测值均小于设计值，完全符合设计要求。

4、研制过程

高强度混凝土电杆属于江西省电力公司2004年科研计划项目，承担单位为江西省电力设备总厂，依靠厂院结合的办法解决相关的技术难题。

发展前景：

●本课题开创了C80高强混凝土在电杆生产上的应用，通过高强混凝土与高等级钢种的组合，使电杆的抗弯强度和等级显著提高，扩大了电杆的应用范围。

●与传统工艺的混凝土电杆相比，采用C80混凝土可用部分预应力杆形代替原来的普通钢筋混凝土电杆，节省钢材40%左右，降低造价25%以上，提高了结构的稳定性、抗裂性。

●与钢管电杆的对比，节省钢材60%左右、降低造价50%以上、根本上解决了钢管内、外壁的防腐问题。

●与江西省电力设计院同规格等径杆的对比，考虑到原有电杆存在较笨重的缺点，不利于山地施工。进行了壁厚减小的对比试验，取得了较好的效果。造价相等，每节减轻150千克、减少重量15%，减薄20%。

上述杆型可方便施工安装，也可提高电杆的等级，有利于扩大其使用范围，还节省工程造价，故有较好的推广应用前景。

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