薄壁离心钢管混凝土电杆结构及其节点_柱脚设计

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1、东北电力大学学报第26卷第6期JournalOfNortheastDianliUniversityVol.26,No.62006年12月NaturalScienceEditionDec.,2006文章编号:1005-2992(2006)06-0062-04薄壁离心钢管混凝土电杆结构及其节点、柱脚设计李曰兵,邢爽(东北电力大学建筑工程学院,吉林吉林132012)摘要:介绍了一种新的电杆薄壁离心钢管混凝土电杆的结构、力学特点、应用范围及前景;依据钢结构设计基本原理与规范,并结合薄壁离心钢管混凝土电杆的自身特点,提出了该种电杆的杆段与杆段、杆身与横担连接节点及柱

2、脚的设计方法。关键词:薄壁离心钢管混凝土电杆;节点;柱脚设计中图分类号:TM753文献标识码:A近年来,随着我国城市用电负荷的迅速增长,新电网建设以及老城区电网改造的快速发展,对杆塔结构承载能力的要求提高,传统的钢筋混凝土电杆已不能满足部分线路承载能力的要求,如果采用用电缆,则造价昂贵,建设资金难以承受;使用常规角钢铁塔根开较大、占地较多、而且影响城市的美观。在此背景下,在上世纪八十年代出现了能够较好地解决这种矛盾的新型电杆:薄壁离心钢管混凝土电杆。并因其体形小、承载力高、刚度大、塑性韧性好、抗震性能好、耐疲劳、不怕冲击、结构连接简单、线路走廊占地面积小等

3、优点,目前已应用于社会主义现代化建设的多种领域。1结构介绍1.1截面形式与力学特点薄壁离心混凝土钢管塔外观与钢管杆相同,其结构是在加工好的薄壁钢管内应用高速离心机离心上环型混凝土内衬制成的一种新型钢-混凝土复合结构,截面结构如图1所示。其中钢管外径不宜小于168mm,壁厚不宜小于3mm,钢管外径与壁厚比值d/t不应大于135235/fy(fy为钢材的屈服强度)。混凝土管壁厚度不宜大于40mm,并与混凝土管径大小[1,2]有关。图1薄壁离心钢管混凝土电杆的截面形式薄壁离心混凝土钢管电杆是介于传统的钢筋混凝土环形电杆和钢管杆之间的一种新型钢混凝土复合结构,它既

4、可以充分发挥钢和混凝土的这两种材料的物理力学性能,又可以避免这两种材料在单独使用时存在的弱点。外钢管可借助离心成型的混凝土内衬管增强管壁的局部稳定性,提高构件的抗压承载能力,防止钢管内壁腐蚀;内衬混凝土可借助钢管对混凝土的套箍作用,使混凝土处于双向和三向压应力状态,大大提高了其抗压强度和抵抗变形能力,并可以从根本上解决目前普通钢筋混凝土和预应力混凝土电杆普遍存在的裂缝问题,延长结构使用寿命。另收稿日期:2006-10-20作者简介:李曰兵(19802),男,东北电力大学建筑工程学院教师.第6期李曰兵等:薄壁离心钢管混凝土电杆结构及其节点、柱脚设计63[3,

5、4]外在造价方面,与传统钢筋混凝土电杆和钢管杆相比,也具有较为明显的优势。1.2应用领域薄壁离心钢管混凝土电杆作为10KV～330KV的送电线路杆塔,有单根,双根及多根组合等多种塔型,可用于结构杆、转角杆、终端杆等。目前输电线路开始向大导线、大档距、不搭拉线方向发展,普通钢筋混凝土电杆不能满足以上要求,而薄壁离心钢管混凝土电杆较好的弥补了普通混凝土电杆的缺陷,也就成为钢筋混凝土杆塔最好的替代产品。另外,这种电杆不用打拉线,在高压线下可附挂低压线及路灯,外型美观,特别适合于城市旧线改造及城市规划区内线路工程。另外,薄壁离心钢管混凝土结构还可用于发电厂、送变电

6、架构与设备支架;其他构架如通讯用转播塔、电厂用各种管道支架、高速公路桥墩、塔架结构、工程桩、电气化铁路接触网支柱等构造中,薄壁离心钢管混凝土电杆也有广泛的应用前景。2节点设计薄壁离心钢管混凝土电杆的节点设计包括杆身对接连接节点和电杆与横担连接节点两个方面。在进行薄壁离心钢管混凝土电杆的节点设计时,应该考虑的主要原则有:节点强度要大于母体强图2杆身连接节点度;构造力求简单,传力明确,整体性好,要使钢管与混凝土管能共同工作;尽量减少连接的偏心,各构件的重心线应尽量交汇于一点,减少应力集中和次应力;力争节约材料和方便施工;要与整体结构相协[5,6]调,力求美观。

7、2.1杆身连接节点设计薄壁离心钢管混凝土电杆多为分段加工、运输,杆段之间的连接可采用现场对接焊接,也可采用法兰螺栓连接(当相接两杆段直径不同时,必须采用法兰连接),如图2所示。2.1.1焊接连接当相连杆段钢管外径相同时,宜采用焊缝对接连接。采用对接焊图3杆身焊接接头构造缝连接,宜在钢管主管内侧设置如图3所示的内衬管,以保证连接强度。衬管伸进主管内的宽度每端不宜小于主管壁厚5倍,其厚度与主管相同。在对接部位应设置挡圈(如图3),其宽度b应满足混凝土管壁厚要求,厚度c不宜小于6mm。钢管对接(环向焊缝)必须保证焊透,并要求达到与母材等强,其施焊顺序、方法、焊条

8、的选用及焊接技术条件应满足有关规范要求。对于在接头处加内套管后的焊