混凝土电杆在110kv四回直线线路中的应用

混凝土电杆在110KV四回直线线路中的应用摘要介绍了应用在110KV四回直线线路中的环形混凝土电杆的设计方法，并对其实际应用作了经济分析，结果表明，110KV直线采用四回路混凝土单杆架空线路具有较好的经济优势。关键词混凝土电杆；四回直线线路；抗弯强度；开裂弯矩；电杆挠度ABSTRACTTHEDESIGNMETHODOFANNULARCONCRETEPOLESFOR110KVFOURLOOPSTRAIGHTLINESISINTRODUCEDANDPRACTICALAPPLICATIONECONOMICCOSTOFTHEPOLESISANALYZED,WHICHSHOWSTHATUSINGFOURLOOPCONCRETEPOLEOVERHEADLINEAS110KVLINESHASGOODECONOMICADVANTAGEKEYWORDSCONCRETEPOLES110KVFOURLOOPSTRAIGHTLINESBENDINGSTRENGTHCRACKINGMOMENTPOLEDEFLECTION0前言随着国民经济的迅速发展和城市用电量的不断增长，城市电网已不能满足负荷快速增长的要求，频频出现过负荷情况，严重制约了地方经济的快速发展。城市的发展使人口密度加大，道路更加拥挤，架空线走廊也因此变得更加狭窄、紧张。采用电缆网虽然是城市电网发展的方向，但工程造价高、开挖面积大、地下管线复杂、施工周期长，且受地形条件限制，因此，相比较而言，多回路同杆架设110KV电网线路是一种见效快、造价低的有效方法，特别是环形混凝土电杆在110KV四回直线线路的应用，优点较为突出。本文介绍了环形混凝土电杆在110KV四回直线线路的设计与应用。1设计条件（1）线路电压等级为110KV四回路直线单杆；（2）设计水平档距为120M，垂直档距为150M；（3）设计最大风速30M/S，气温2040；（4）覆冰10MM；（5）土质条件粘性可塑；主杆选用环形部分预应力混凝土电杆，采用35036M锥度为1/75的拔梢杆。按上段12M中段12M下段12M分段，混凝土设计壁厚分别为上段60MM、中段70MM、下段80MM，主杆接头采用钢圈在施工现场用电焊焊接后作特殊防腐处理，或用外法兰连接。电杆根部采用法兰与地脚螺栓作混凝土台阶基础进行组装。上、中、下杆段混凝土设计强度等级C60，非预应力主筋采用HRB400；预应力主筋采用PCB107157025LHGGB/T52233预应力混凝土用棒。（6）根据电气间隙要求，电杆外形尺寸见图1，标准呼称高175M。2设计荷载按国标GB505452010110KV750KV架空输电线路设计规范进行荷载计算。根据初步验算最大荷载为最大风速90风吹时。（1）900最大风吹时，作用于地线风荷载的标准值WXAW0UZUSCCDLPBSIN2075302/1600150412100091201SIN2900082KN式中WX垂直于地线方向的水平风荷载标准值，KN；A风压不均匀系数，应根据设计基本风速，按国标GB505452010中表101181确定。设计风速30M/S,取075；C110KV电压级的线路取10；Z风压高度变化系数。基准高度为10M的风压高度变化系数按国标GB505452010中表10122的规定确定；地面粗糙度为B类，高度36M,取1504；图1电杆外形尺寸SC地线的体型系数，线径小于17MM或覆冰时（不论线径大小）应取SC12；线径大于或等于17MM,SC取11；D地线的外径或覆冰时的计算外径（M）；GJ50地线外径9MM0009M；LP杆塔的水平档距（M）；该设计为120M；B覆冰时风荷载增大系数，5MM冰区取11，10MM冰区取12，900最大风吹时不覆冰，B取10；风向与地线方向之间的夹角，该设计为900W0基本风压标准值（KN/M2），W0V2/1600；V基准高度为10M的风速（M/S），该设计为30M/S。（2）900最大风吹时，作用于导线风荷载的标准值为WXAW0UZUSCCDLPBSIN2075302/16001352111002161201SIN2900163KN式中WX垂直于导线方向的水平风荷载标准值，KN；A风压不均匀系数，应根据设计基本风速，按国标GB505452010表101181的规定确定。设计风速30M/S,取075；C110KV电压级的线路取10；Z风压高度变化系数。基准高度为10M的风压高度变化系数按国标GB505452010表10122的规定确定；地面粗糙度为B类，导线作用高度平均26M,取1352；SC导线的体型系数，线径小于17MM或覆冰时（不论线径大小）应取SC12；线径大于或等于17MM,SC取11；D导线的外径或覆冰时的计算外径（M）；LGJ240/30导线外径216MM00216M；LP杆塔的水平档距（M）；该设计为120M；B覆冰时风荷载增大系数，5MM冰区取11,10MM冰区取12，900最大风吹时不覆冰，B取10；风向与导线方向之间的夹角，该设计为900W0基本风压标准值（KN/M2），W0V2/1600；V基准高度为10M的风速（M/S），该设计为30M/S。（3）最大风速90风吹时，杆塔风荷载的标准值SZSOSBAUKN31243170216式中WS杆塔风荷载标准值，KN；S构件的体型系数，环形混凝土电杆取07；AS构件承受风压的投影面积计算值（M2）；该杆投影面积为2124M2；Z杆塔风荷载调整系数。按国标GB505452010中的10120规定，取131。3最大风速90风吹时，杆段出地面处截面的最大计算开裂弯矩考虑附加弯矩系数为015，则最大风速90风吹时，杆段出地面处截面的最大计算开裂弯矩MJ为MJ1015082236163232529526523520517513318905556KNM4电杆抗弯强度验算从以上计算可知，根部最大弯矩约为906KNM按GB500102010混凝土结构设计规范进行设计计算。按GB/T46232006环形混凝土电杆进行加工、制造和验收。强度安全系数K1513（1）主杆杆段设计主杆杆段设计为35036M，按（上段12M中段12M下段12M）分段制造，混凝土设计壁厚分别为上段60MM、中段70MM、下段80MM，法兰连接。初步估算后，主杆各段配制主筋为上段350128107119M预应力主筋（16181176M21895M21865M21835M非预应力主筋）中段5101212107119M预应力主筋（24181176M21895M21865M21835M非预应力主筋）下段6701216107119M预应力主筋（32181176M21895M21865M21835M非预应力主筋）（2）基本数据计算计算截面外径D830MM混凝土设计壁厚80MM计算截面纵向钢筋所在圆的半径RPRS3875MM计算截面预应力主筋总截面面积APND2/416314159261072/41439MM2计算截面非预应力主筋总截面面积ASND2/43831415926182/49670MM2计算截面环形截面面积AD314159268308080188496MM2计算截面换算截面面积A0A（EP/EC1）AP（ES/EC1）AS188496205105/361041）14392105/361041）9670239304MM2预应力钢棒抗拉强度标准值FPTK1570N/MM2预应力钢棒抗拉强度设计值FPY1110N/MM2预应力钢棒抗压强度设计值F/PY410N/MM2预应力钢棒弹性模量EP205105N/MM2HRB400钢筋抗拉强度设计值FY360N/MM2HRB400钢筋弹性模量ES20105N/MM2C60级混凝土弯曲抗压强度设计值FC275N/MM2C60级混凝土弯曲抗拉强度标准值FTK285N/MM2C60级混凝土弹性模量EC36104N/MM2（3）预应力损失值计算CON07FPTK0715701099N/MM2由张拉锚具引起的预应力损失值（考虑值为3MM）1ES/L32105/1200050N/MM2混凝土加热养护时，预应力筋与承受拉力的设备之间的温差产生的预应力损失值为3，现在的电杆生产企业基本都采用坑式或窑式养护，电杆和钢模同时蒸养，故可不考虑此项预应力损失值。由预应力筋的应力松弛引起的预应力损失低松弛当CON07FPTK时，4CONPTKCON50F12275N/MM2197第一批预应力损失值为I1450275775N/MM2混凝土法向预应力等于零时，预应力钢丝的合力为NPO（CONI）AP（1099775由预加应力产生的混凝土法向应力为PCNPO/AO1469939/23930461N/MM2脱模时混凝土立方体强度FCU07FCU076042N/MM2受拉区预应力钢丝的配筋率为AP/AO1439/23930460103由混凝土收缩，徐变引起该应力钢丝的预应力损失为235/41065/40MNFCUP总的预应力损失为25/917407MNI（4）混凝土法向应力等于零时，预应力钢丝的应力为2/19CON（5）计算截面设计弯矩计算配有预应力和非预应力主筋时，相对含钢筋率宜符合（FPYAPFYAS）/（FCA）125（111014393609670）/（275188496）098906KNM经计算法兰螺栓构造强度完全满足要求。8混凝土电杆基础倾覆稳定计算（按重力基础验算）混凝土电杆钢筋混凝土基础见图3，极限倾覆力矩MJ应满足下式要求图3混凝土电杆钢筋混凝土基础MJK3MK式中MJ极限倾覆力矩，KNM；K3基础倾覆稳定设计安全系数，直线单杆型为15；MK最大风吹时出地面最大弯矩值为906KNM。本设计钢筋混凝土基础加回填土自重垂直荷载为700KN，主杆、铁附件、自重垂直荷载为100KN，合计垂直荷载为800KN，本设计垂直荷载作用点力矩为38/219M，故MJ800191520KNMK3MK159061359KNM基础倾覆稳定完全满足要求。9经济分析（1）110KV直线采用四回路混凝土单杆架空线路，可充分利用架空走廊，比铁塔占地小，避免了高额土地征迁费用。（2）在同等使用荷载条件下，比钢管电杆可降低造价50以上。（3）环形混凝土电杆采用离心成型工艺，混凝土在高速离心运转的情况下，排除多余水分，经离心成型后的混凝土质地非常密实，混凝土强度得以提高，从而很好地保护钢筋不受外界侵蚀，大大提高了钢筋混凝土结构杆塔的耐久性。陕西省一电厂1960年架设的110KV线路混凝土电杆至今还正常运行，表明，环形混凝土电杆结构杆塔在正常设计荷载条件使用下，能保证安全运行50年以上。在后期运行中不用作任何防腐处理，与钢管铁塔相比大大降低了防腐费用。因塔体为混凝土结构，野外运行无人为破坏，没有二次维护费用。环形截面钢筋混凝土结构杆塔构件的体型系数为07，钢管铁塔构件体型系数为13，在同风