钢筋砼电杆与部分预应力电杆的比较

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1、钢筋混凝土电杆与部分预应力电杆的比较张晓非0引言多年来钢筋混凝土电杆在生产、运输、运行中不可避免地出现环向裂缝。虽然在中华人民共和国国家标准GB/T4623-2006《环形混凝土电杆》表6中有规定：钢筋混凝土电杆不得有纵向裂缝，环向裂缝宽度不得大于0.05mm，又6.5.1条规定：钢筋混凝土电杆加荷至开裂检验弯矩时，裂缝宽度应小于0.2mm。这是由于钢筋混凝土电杆这种结构必然产生的结果，因为混凝土构件的抗压强度很高，但是抗拉强度非常低，只有抗压强度的1/18。在生产运输过程中在构件的受拉区极易产生较大的拉应力，由于混凝土的

2、抗拉强度很低，从而导致构件混凝土表面开裂，特别是像190×15m这种细长的钢筋混凝土电杆，更加容易产生环向裂缝。为此有的用户不能理解，只要一见环向裂缝就认为电杆质量有问题，不能接收，为此极大地困扰着混凝土电杆生产企业的生产和发展。1如果单靠预应力混凝土电杆来解决电杆环向裂缝问题的话，由于杆段预应力主筋不能分段布筋，故电杆根部弯矩即承载力受到一定的限制。随着输配电线路电压等级的提高，同杆架设回路数增加，输电导线线径加大，需要较大弯矩的电杆来满足工程的实际要求，这也是部分预应力混凝土电杆的发展方向，正在同钢筋混凝土电杆、钢管杆

3、、铁塔同台竞技也以造价低廉，在10千伏承力杆和35-110千伏直线杆7中取得了广泛应用，代替了部分钢管杆和铁塔，在满足同等使用条件下比钢筋混凝土电杆略省材料5%，但是电杆抗环向裂缝的能力得以大大提高，部分预应力混凝土电杆以抗裂性能好，承载力大的优点，正在获得广泛应用。本文通过设计计算，采用部分预应力混凝土电杆代替钢筋混凝土电杆在线路上使用的可行性。2以190×15m电杆为例，在使用原材料成本相同的情况下，分别计算钢筋混凝土电杆和部分预应力混凝土电杆的承载力：按中华人民共和国国家标准GB50010-2002《混凝土结构设计规

4、范》进行设计计算。按中华人民共和国国家标准GB/T4623-2006《环形混凝土电杆》进行加工、制造和验收。结构的安全系数按中华人民共和国国家标准GB50009-2001《建筑结构荷载规范》，强度安全系数k＞1.44190×15m钢筋混凝土电杆（主筋采用HPB235、混凝土强度等级C40级）1)考虑到主杆分段配筋，各段配制主筋为：190×15×(8φ14×15m+2φ14×12.5m+2φ14×9.5m+2φ14×6.5m)2)计算截面设计弯矩及裂纹宽度验算基本数据计算计算截面外径：D=357mm混凝土设计壁厚：δ=50m

5、m7计算截面纵向钢筋所在圆的半径rs=153.5mm计算截面主筋总截面面积：As=nπd2/4=14×3.1415926×142/4=2155mm2计算截面混凝土截面面积：A=π(D-δ)δ=3.1415926×(357-50)×50=48223mm2HPB235钢筋抗拉强度设计值：fy=210N/mm2HPB235钢筋弹性模量：Es=2.1×105N/mm2C40级混凝土弯曲抗压强度设计值：fc=19.1N/mm2C40级混凝土弯曲抗拉强度标准值：ftk=2.4N/mm23)计算截面设计弯矩计算：受压区混凝土截面面积与截

6、面面积比值：受拉纵向钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值：αt=1-1.5α=1-1.5×0.22=0.67sinπα/π=sin(180°×0.22)/3.1415926=0.203sinπαt/π=sin(180°×0.67)/3.1415926=0.274sinπα/π+sinπαt/π=0.203+0.274=0.477=61836153N.mm=61.84kN.mMk=61.84/1.4=44.2kN.m7计算截面开裂弯矩Mk=44.2kN.m4)计算截面100%荷载时裂缝宽度验算纵向受拉钢筋表面特征系数，对

7、光圆钢筋V=1.0纵向受力钢筋外边缘至受拉区混凝土边缘的距离取C=20mm按短期荷载效应组合计算的钢筋混凝土电杆纵向受拉钢筋应力：以有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数构件受力特征系数，对受弯构件αcr=2.1考虑裂缝宽度分布的不均匀性和荷载长期效应组合影响的最大裂纹宽度Wmax=αcrψ(2.7C+0.1)V=2.1×0.229×(2.7×20+0.1×)×1.0=0.0816mm＜0.2mm计算截面满足GB/T4623-2006《环形混凝土电杆》第6.5.1条对裂纹宽度的要求。

8、4190×15m部分预应力混凝土电杆（主筋采用消除应力钢丝和HRB335、混凝土强度等级C50级）71)考虑到主杆分段配筋，各段配制主筋为：190×15×(20φ4.8×15.25m预应力主筋+6φ10×15m+2φ10×12.5m+2φ10×9.5m+2φ10×6.5m)2)计算截面设计弯矩验算基本数