在役钢筋混凝土电杆接头承载能力试验研究

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1、第39卷第4期四JJ【建筑科学研究2013年8月SichuanBuildingScience在役钢筋混凝土电杆接头承载能力试验研究刘思远，夏开全(中国电力科学研究院，北京100055)摘要：钢筋混凝土电杆接头由于长时间暴露在大气环境中，经常受到外界自然环境和内应力的作用，会出现杆体裂缝、钢筋锈蚀、钢圈锈蚀等老化现象。这些老化病害会大大降低电杆结构的力学性能，进而影响电力系统安全稳定运行。本文通过3根在役近5O年的钢筋混凝土电杆接头试验，揭示了在役钢筋混凝土电杆接头的受力机理、破坏形态、剩余承载能力等，对准确掌握钢筋混凝土电杆的力学性能、保证电力系统安全稳定运行具有现

2、实意义。关键词：钢筋混凝土；承载能力；力学性能中图分类号：TU375文献标志码：B文章编号：1008—1933(2013)04—099—04可自由转动。0前言试验采用荷载控制的加载制度，分级加载，在混目前，混凝土电杆主要应用于0．4～220kV电凝土开裂以前，以9．8kN(1吨)作为加载步长，每压等级的送电线路和变电站室外架构中，由于它具一加载步长的恒载时间保持在5～10rain，当荷载接有较大的优越性和较好的经济效益，因此混凝土电近混凝土电杆的开裂荷载时(试验前估算值)，加载杆的应用还是比较普遍。随着服役时间的延长，混步长变为4．9kN(0．5吨)，此后按4．9k

3、N的步长加凝土电杆接头长期暴露在露天环境里，受到风吹雨载，直至试件破坏。打和环境水的浸蚀及各种外力和内应力的作用，混为了保证能准确量测试验中荷载、变形、内力分凝土电杆接头多会出现杆体的横向、纵向与网状裂布、裂缝开展等重要数据，在跨中往右偏移40cm处缝及内部的钢筋锈蚀、钢圈锈蚀等现象。以上的老粘贴长标距(10cm)胶基混凝土电阻应变片，编号化病害现象都将会大大缩短电杆的使用寿命，降低为从上到下30～34，钢板环箍外表面粘贴2×3mm电杆结构的力学性能，从而影响到电力系统的安全胶基电阻应变片，应变片布置为跨中圆周8分布置，运行。因此，研究在役钢筋混凝土电杆接头的剩余顺

4、时针从正上到正下编号I一5，顺时针从正下到正承载能力对于准确掌握钢筋混凝土电杆的力学性上编号5～8。在跨中及两端头布置电子位移传感能、保证电力系统安全稳定运行具有现实意义。器，位移计编号为跨中I，左端头0，右端头2，试验的加载装置如图I所示。1试验概况通过3根电杆(接头位于跨中)的受弯试验(接IllI头两端混凝土电杆截面尺寸为外直径400mm、内直位侈计IIl12-Ifi2'~it9径300mm、壁厚50mm的空心截面，接头为厚度8II[]IIImm的钢圈，接头长度200ram)，揭示了该类混凝土电杆接头的受力机理、破坏形态、极限承载能力以及667l400l267l

5、1333混凝土的损伤演变规律。试件杆长4．2ITI，采取3分点分配梁加载，分配梁采用强度和刚度足够的钢梁。由于混凝土电杆为圆形截面，在分配梁的两端采用半圆环形支座，半圆图1试验加载装置示意环由特制的钢板焊接而成，在混凝土电杆的两个端头采用特制的滚动支座，以保证在试验过程中，端头2主要试验结果及分析收稿日期：2012-02-232．1第一根作者简介：刘思远(1982一)，男，山东郓城人，硕：，工程师，主要从事输变电工程结构可靠性研究。试验采用荷载控制的加载制度，以9．8kN(1E—mail：liusy@epri．sgcc．com．ca吨)为荷载级差单调加载，直至试件破

6、坏。当荷载102四川建筑科学研究第39卷前的未裂阶段，58．8～132．3kN之间的线性发展阶的初始弹性刚度变化不大；段，132．3kN之后的非线性发展阶段。根据我国混2)采用钢圈接头连接的混凝土电杆，试件破坏凝土设计规范的设计方法，基于正常实用极限状态前有明显的变形预兆，破坏时跨中挠度均超过l0的裂缝宽度限值为0．3mlTl，该值已经超出了裂缝的mm线性发展阶段，对应的荷载为132．3kN，而试件的极限承载能力为156．8kN。故按照正常使用极限状态法进行构件的承载力试验，距离构件承载能力极限破坏的安全裕量为1．19。从试验全过程和破坏形态看，接头部分钢圈最大受拉

7、应变为4658，最大受压压应变为一704￡，可见，最后破坏时钢圈受拉、受压均远未屈服。图11跨中弯矩一挠度关系曲线破坏发生在分配梁支座底部附近的混凝土区段的受图12给出了各试件的荷载一裂缝宽度关系曲拉破坏，也没有出现顶部的竖向裂缝和环向裂缝，混线。由图l2可见，3个试件的裂缝发展趋势一致，凝土破坏处的形态与杆身承载力试验的破坏形态一首先经历一段线性发展阶段，然后进入非线性发展致，属于脆性较大的“少筋梁”破坏。阶段，在裂缝宽度为0．3mm以前，基本上属于裂缝试验实测的跨中荷载一挠度关系曲线如图l0所的线性发展阶段。刁sg＼骝54321O160蚕。。40OU24bI