预应力等径活性粉末混凝土电杆的设计研究

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1、2013年第6期混凝土与水泥制品2013No．66月CHINACONCRETEANDCEMENTPR0DUCTSJune预应力等径活性粉末混凝土电杆的设计研究王德弘，鞠彦忠，康孟新(1．东北电力大学建筑工程学院，吉林132012；2．哈尔滨工业大学土木工程学院，150090)摘要：针对活性粉末混凝土(以下简称RPC)的力学性能特点，通过理论推导分析，提出了预应力RPC电杆的承栽力计算方法，给出了相应参数的建议取值范围。对500kv预应力RPC电杆进行了设计，利用有限元软件ANSYS建立了有限元模型，对不同工况下预应力等径RPC双杆的受力

2、性能及变形性能进行了有限元分析，分析结果验证了该设计方法的有效性关键词：电杆；活性粉末混凝土；预应力；设计方法Abstract：Accordingtomechanicalpropertiesofreactivepowderconcrete(hereinafterreferredtoasRPC)andthetheoryanalysis，anunifiedformulaforcalculatingultimatebearingstrengthofequal-diameterprestressedRPCpoleisdeduced，andthe

3、suggestionrangesofrelevantparametersareproposed．I1le500kVprestressedRPCpolesaredesigned，andfiniteelementmodelsofthepolesareestablishedbyANSYSsoftware．ThefiniteelementanalysisonstressanddeflectionofprestressedRPCdoublepolesindiferentWOrkconditionsarecarriedout．Thefiniteel

4、ementanalysisresultsshowthatthedesignmethodisefectivefortheprestessedRPCpoles．Keywords：Poles；ReactivePowderConcrete；Prestress；DesignMethods中图分类号：TU525文献标识码：A文章编号：1000—4637(2013)06—25-04O前言计方法对RPC结构进行设计，很可能造成设计偏于钢筋混凝土电杆因其耗钢量少、成本低、施工保守。不能充分发挥RPC材料的力学性能。因此，有简单、运行维护工作量少等优点，在

5、输电线路中得必要针对RPC材料的力学性能．研究RPC电杆的到了广泛应用。但是，普通钢筋混凝土电杆的抗弯实用设计方法。强度低．并且在寒冷、盐类及电化学侵蚀等环境条RPC是一种新型超高强度超高性能的高致密件作用下，经过数十年运行均会出现不同程度的开水泥基复合材料嘲。与常规混凝土相比，RPC具有超裂、掉砂、蜂窝麻面等破损现象，使其使用寿命大大高强度、高韧性、高耐久性及良好的体积稳定性等降低。限制了其在高电压等级输电线路中的应用。特点，掺入了钢纤维的RPC抗压强度可达170～提高钢筋混凝土电杆强度有两种途径：①提高混凝800MPa．抗折强度达3

6、0～60MPa，断裂能达到土强度；②采用高强度钢筋和增加钢筋的数量【l。而20000～40000J／m．其抗压强度和抗折强度比普通混受普通钢筋混凝土电杆几何尺寸及构造的限制，电凝土高一个数量级．断裂能比普通混凝土高两个数杆强度的增加有限。量级【3]。RPC优越的力学性能和耐久性能，使其在输使用活性粉末混凝土(ReactivePowder电线路工程中具有非常广阔的应用前景，尤其适宜Concrete．以下简称RPC)替代普通混凝土制作预应于作为高耐久性预应力钢筋混凝土电杆的材料。本力电杆可以克服钢筋混凝土电杆的不足。由于RPC文以DIJT5

7、154-2002《架空送电线路杆塔结构设具有极高的抗压强度和韧性，用其制作预应力RPC计技术规定》为基础，参照CECS38：2004(纤维混凝电杆，可以较大程度地提高其强度，同时又可以大土结构技术规程》，并根据本课题组对RPC材料力幅度减小截面尺寸和结构自重；RPC材料优异的耐学性能试验研究的结果，考虑部分利用RPC材料的久性可以很大程度上提高其使用寿命，并能够长期抗拉强度．提出了预应力等径RPC电杆承载力实用免维护运行，降低养护费用成本。但是，RPC作为一计算方法．并建立RPC电杆有限元模型进行有限元种新型超高性能混凝土材料，当前还没

8、有针对性的分析．验证设计方法的有效性。结构构件设计规范，若简单套用普通混凝土结构设1预应力RPC电杆承载力计算方法基金项目：国家自然科学基金(50878040)。试验研究表明[4，等径环形截面钢筋混凝土电一