环形部分预应力混凝土电杆原理和结构

为了推动混凝土与水泥制品行业的技术进步，鼓励技术创新， 我国发布了由中国混凝土与水泥制品协会制定的《混凝土与水泥制品行业技术进步指南（2009）》。其中强调要以市场为导向，重点发展高（高强、高工压、高耐久性）、大（大口径、大规格、大弯矩）、新（新型建材及制品）、特（特殊功能、特殊用途、特殊规格）的水泥制品，如预应力高强混凝土管桩、异型桩、大规格超长管桩，大梢径、大弯矩混凝土电杆（即高承载力环形部分预应力混凝土电杆）。本文就是围绕高承载力环形部分预应力混凝土电杆在输电线路上的应用来展开的。

1、原理和结构

部分预应力混凝土电杆是相对于全预应力混凝土电杆而言的。全预应力混凝土电杆施加预压力的程度，是以结构在标准荷载下，电杆受拉区边缘不出现拉应力；部分预应力混凝土电杆则允许电杆产生拉应力或允许构件出现有限制的细小裂缝。我国预应力混凝土是根据结构对抗裂性能的要求，分为严格要求不出现裂缝、一般要求不出现裂缝和允许出现裂缝三个等级。现行国家标准GB/T 4623-2006将电杆分为有限预应力混凝土电杆和部分预应力混凝土电杆，规定有限预应力混凝土电杆在标准荷载100%时，不得出现裂缝，即抗裂检验系数允许值大于1.0；部分预应力混凝土电杆在标准荷载80%时，不得出现裂缝，即抗裂检验系数允许值大于0.8，在100%标准荷载作用下，裂缝宽度小于0.1 mm。现行预应力混凝土电杆国家标准规定的有限预应力混凝土电杆相当于二级，部分预应力混凝土电杆相当于三级。二级是标准荷载下混凝土电杆抗拉强度的极限状态，三级是80%标准荷载下混凝土电杆抗拉强度的极限状态。

1.1 设计原则

锥形电杆是一种变截面构件，锥度一般为1/75，顶部和根部的直径与截面积相差较大，这主要是根据电杆的受力特点决定的。这种电杆的配筋，可以用部分通长的预应力钢筋，另外根据设计弯矩要求在根部段布置一定长度的非预应力钢筋骨架，从根部到顶部逐段抽筋，以此来满足部分预应力混凝土电杆的抗裂要求，同时又能达到杆段所需要的强度要求。杆段的截面积、配筋率、承载能力从顶部向根部逐步增加，与外力对电杆所产生的弯矩大小保持一致，从而做到省材、性能好、结构合理

1.2 构成材料

预应力主筋采用热处理钢筋40Si2Mn，强度标准值为1470N/mm²。或消除应力螺旋筋钢丝，强度标准值为1570N/mm²，执行标准为GB/T 5223-2002《预应力混凝土用钢丝》。非预应力主筋采用HRB335（20MnSi）或HRB400（20MnSiV），强度标准值分别为335N/mm2和400N/mm²，执行标准为GB 1499-1998《钢筋混凝土用热轧带钢筋》。

混凝土强度等级不低于C60，采用42.5级及以上普通硅酸盐水泥。

2、性能特点

高承载力环形部分预应力混凝土电杆作为一种新型杆塔结构型式，相比普通混凝土电杆和钢结构杆塔，在许多方面存在着明显的优势。

2.1 与普通混凝土电杆相比

承载力明显提高，优化结构设计。采用先进的生产工艺，使其承载力比普通混凝土电杆提高3~5倍，满足大线径、大档距、多回路输电线路的设计要求。

在钢筋配置上，选用碳素钢丝与Ⅱ级钢进行优化组合配置，充分发挥不同材料的力学性能，使其更加合理。

兼有预应力混凝土电杆与普通混凝土电杆两种结构的*性，使其具有较好的韧性和抗裂性，更好地将裂缝、变形及破坏控制在使用条件下，结构安全可靠。改进混凝土配合比，掺入特殊外加剂及活性材料，提高混凝土强度等级，大大提高产品抗腐蚀性和耐久性，延长产品的使用寿命。

2.2 与钢结构杆塔相比

造价低：比相同承载力的钢结构杆塔要降低造价30%以上，如果是直线杆替换铁塔，则可降低造价40%以上（含基础、安装、维护费用）。

使用寿命长：比钢结构杆塔可延长使用寿命15年左右。

免打拉线，节约占地补偿费：高承载力电杆比钢结构杆塔占地补偿费要少3倍以上。

安装简捷、方便，大大缩短施工工期。

美化城市，无需日常维护费用，避免钢结构杆塔因时间长而生锈所导致的影响市容或增加维护费用的情况。

3、结束语

随着国民经济的迅速发展，电力需求越来越大，对电网建设的要求越来越高，两大电网公司正积极开展“资源节约型、环境友好型"“新技术、新材料、新工艺"输电线路建设。作为“两型三新"电网建设的体现，高承载力环形部分预应力混凝土电杆在输电线路上的适应范围将越来越广，它将取代相当一部分的钢结构杆塔而成为一种主流线路器材，必将产生显著的经济效益和社会效益。