鋼筋砼電桿與部分預應力電桿的比較

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1、鋼筋混凝土電桿與部分預應力電桿的比較張曉非0引言多年來鋼筋混凝土電桿在生產、運輸、運行中不可避免地出現(xiàn)環(huán)向裂縫。雖然在中華人民共和國國家標準GB/T4623-2006《環(huán)形混凝土電桿》表6中有規(guī)定：鋼筋混凝土電桿不得有縱向裂縫，環(huán)向裂縫寬度不得大于0.05mm，又6.5.1條規(guī)定：鋼筋混凝土電桿加荷至開裂檢驗彎矩時，裂縫寬度應小于0.2mm。這是由于鋼筋混凝土電桿這種結構必然產生的結果，因為混凝土構件的抗壓強度很高，但是抗拉強度非常低，只有抗壓強度的1/18。在生產運輸過程中在構件的受拉區(qū)極易產生較大的拉應力，由于混凝土的抗拉強度很低，從而導致構件混凝土表面開裂，特別是像190×15m這種細長

2、的鋼筋混凝土電桿，更加容易產生環(huán)向裂縫。為此有的用戶不能理解，只要一見環(huán)向裂縫就認為電桿質量有問題，不能接收，為此極大地困擾著混凝土電桿生產企業(yè)的生產和發(fā)展。1如果單靠預應力混凝土電桿來解決電桿環(huán)向裂縫問題的話，由于桿段預應力主筋不能分段布筋，故電桿根部彎矩即承載力受到一定的限制。隨著輸配電線路電壓等級的提高，同桿架設回路數(shù)增加，輸電導線線徑加大，需要較大彎矩的電桿來滿足工程的實際要求，這也是部分預應力混凝土電桿的發(fā)展方向，正在同鋼筋混凝土電桿、鋼管桿、鐵塔同臺競技也以造價低廉，在10千伏承力桿和35-110千伏直線桿7中取得了廣泛應用，代替了部分鋼管桿和鐵塔，在滿足同等使用條件下比鋼筋混凝土

3、電桿略省材料5%，但是電桿抗環(huán)向裂縫的能力得以大大提高，部分預應力混凝土電桿以抗裂性能好，承載力大的優(yōu)點，正在獲得廣泛應用。本文通過設計計算，采用部分預應力混凝土電桿代替鋼筋混凝土電桿在線路上使用的可行性。2以190×15m電桿為例，在使用原材料成本相同的情況下，分別計算鋼筋混凝土電桿和部分預應力混凝土電桿的承載力：按中華人民共和國國家標準GB50010-2002《混凝土結構設計規(guī)范》進行設計計算。按中華人民共和國國家標準GB/T4623-2006《環(huán)形混凝土電桿》進行加工、制造和驗收。結構的安全系數(shù)按中華人民共和國國家標準GB50009-2001《建筑結構荷載規(guī)范》，強度安全系數(shù)k＞1.44

4、190×15m鋼筋混凝土電桿（主筋采用HPB235、混凝土強度等級C40級）1)考慮到主桿分段配筋，各段配制主筋為：190×15×(8φ14×15m+2φ14×12.5m+2φ14×9.5m+2φ14×6.5m)2)計算截面設計彎矩及裂紋寬度驗算基本數(shù)據計算計算截面外徑：D=357mm混凝土設計壁厚：δ=50mm7計算截面縱向鋼筋所在圓的半徑rs=153.5mm計算截面主筋總截面面積：As=nπd2/4=14×3.1415926×142/4=2155mm2計算截面混凝土截面面積：A=π(D-δ)δ=3.1415926×(357-50)×50=48223mm2HPB235鋼筋抗拉強度設計值：fy

5、=210N/mm2HPB235鋼筋彈性模量：Es=2.1×105N/mm2C40級混凝土彎曲抗壓強度設計值：fc=19.1N/mm2C40級混凝土彎曲抗拉強度標準值：ftk=2.4N/mm23)計算截面設計彎矩計算：受壓區(qū)混凝土截面面積與截面面積比值：受拉縱向鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面積的比值：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

6、=61.84kN.mMk=61.84/1.4=44.2kN.m7計算截面開裂彎矩Mk=44.2kN.m4)計算截面100%荷載時裂縫寬度驗算縱向受拉鋼筋表面特征系數(shù)，對光圓鋼筋V=1.0縱向受力鋼筋外邊緣至受拉區(qū)混凝土邊緣的距離取C=20mm按短期荷載效應組合計算的鋼筋混凝土電桿縱向受拉鋼筋應力：以有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)構件受力特征系數(shù)，對受彎構件αcr=2.1考慮裂縫寬度分布的不均勻性和荷載長期效應組合影響的最大裂紋寬度Wmax=αcrψ(2.7C+0.1)V=2.1×0.229×(2.7×20+0.1×)×1.0=0.0816mm＜0

7、.2mm計算截面滿足GB/T4623-2006《環(huán)形混凝土電桿》第6.5.1條對裂紋寬度的要求。4190×15m部分預應力混凝土電桿（主筋采用消除應力鋼絲和HRB335、混凝土強度等級C50級）71)考慮到主桿分段配筋，各段配制主筋為：190×15×(20φ4.8×15.25m預應力主筋+6φ10×15m+2φ10×12.5m+2φ10×9.5m+2φ10×6.5m)2)計算截面設計彎矩驗算基本數(shù)