架空线路中的耐张杆塔 [架空送电线路对杆塔与基础的要求]

  【摘 要】杆塔工作状况的好坏,直接影响到输电线路杆塔状态的完好以及线路状况的优劣。此外,输电线路经过各种不同土质条件下,其杆塔基础需具有足够的强度和稳定性,满足各种电压等级不同杆塔的载荷要求。根据笔者多年实际工程经验,就架空送电线路对杆塔与基础的要求进行了分析。
  【关键词】架空送电线路;杆塔;基础要求
  一、输电线路基础
  输电线路杆塔基础和拉线基础除—些特殊基础外,一般都采用钢筋混凝土基础和混凝土基础。运行中的杆塔基础表面不得发生水泥脱落、钢筋外漏现象,装配式基础不得锈蚀.基础周围环境发生了不良变化。混凝土因受酸、碱、盐等物质的腐蚀而酥碎,混凝土杆因进水结冰而冻裂.或因钢筋生锈膨胀而产生裂纹,这些现象都会降低混凝土的强度,危及线路安全运行。
  1.混凝土腐蚀的原因
  (1)在淡水作用下的内部腐蚀。普通硅酸盐水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙.它们与水作用在硬化的过程中会析出氢氧化钙、含水硅酸二钙、含水铁酸钙等。其中氢氧化钙在淡水中会慢慢溶解,1L淡水可以溶解1.7g。如果是长年累月的溶解,会逐渐在其内部形成微孔。如若混凝土不够密实,混凝土中的水分就会渗入到这些微孔中,或由裂缝进入到混凝土内部,冲去大量的氢氧化钙,使得孔隙逐渐增大,且至毁坏。预防的办法是:混凝土在硬化的过程中要暴露在空气中,让表面析出的氢氧化钙与空气中的二氧化碳起作用,使之生成碳酸钙。碳酸钙在淡水中的溶解速度是氢氧化钙的1%,因而会使混凝土的寿命大大延长。这就是现浇混凝土铁塔基础在浇制完成后的初期硬化期间,必须在空气中放置一定的时间才允许回填的原因之一。
  (2)在碳酸水作用下的腐蚀。大多数天然水或多或少都含有碳酸,尤其是泉水含量更高。在碳酸的作用下,混凝土表面的氢氧化钙变成了碳酸钙,而碳酸钙进一步与碳酸发生作用产生重碳酸钙。而重碳酸钙在水中的溶解速度会更快,极易被水冲刷掉,加速混凝土的毁坏进度。
  (3)在海水、地下水、酸雨等作用下的腐蚀。这些水中通常含有硫酸钙、硫酸镁、氯化镁等盐类,硫酸钙(石膏)溶液与水泥中的铝酸三钙中成含水的硫铝三钙,使之体积膨胀为原来的2.5倍,使得混凝土产生裂纹。硫铝三钙的结晶体呈杆状,因此又叫水泥杆菌.如果水泥杆菌在水和盐溶液的作用下形成白色氮液自缝隙中流出,白垩具有较强的腐蚀性,它会使混凝土内部的水泥进一步受到分解,导致混凝土的毁坏。
  硫酸镁与混凝土中的氢氧化钙反应生成硫酸钙,使之体积增加,会使混凝土膨胀产生裂缝。在适当条件下,硫酸钙还可与水中的铝酸三钙生成含水的硫酸三钙,硫酸三钙的破坏性更大。
  氯化镁与混凝土中的氢氧化钙接触后生成氯化钙和氢氧化镁。氯化钙是一种极易溶于水的物质,它会使混凝土出现大量的孔隙而毁坏。海水中含有大量的氯化镁和硫酸镁。对混凝土的腐蚀很大。盐碱地中同样含有大量的上述物质,使得混凝土毁坏很快。
  一切工业污水和废气中都含有上述有害物质,它们对混凝土的腐蚀是很明显的。混凝土的腐蚀主要发生在地下或接近地面的部分,受到腐蚀后的混凝土酥碎剥落,内部钢筋生锈。杆塔地面以上部分除沿海地区或大型化工厂附近,在空气潮湿并含有大量的酸碱盐的情况下可能发生腐蚀.别的地区很少发生腐蚀现象。
  2.预防混凝土腐蚀的主要方法
  预防混凝土腐蚀的主要方法有:在普通水泥中掺入活性氧化硅、活性氧化铝(三氧化二铝)等物质。这些物质与混凝土硬化过程中析出的氢氧化钙反应,生成硅酸钙和铝酸钙,这些都是不溶于水的物质,因而可以从根本上消除混凝土遭到腐蚀的病根。活性氧化硅、活性氧化铝(三氧化二铝)等物质主要来源于火山灰和高炉矿渣,所以,这种水泥也称为火山灰质硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。
  还有一种常用的方法是:对于弱腐蚀性的土质,对埋入地下或在地表面附近的混凝土构件或基础,涂刷沥青漆或其他防腐蚀性能较好的防腐物质。
  二、输电线路杆塔
  1.杆塔倾斜、横担的歪斜程度不能超过表1中的规定。
  表1 杆塔倾斜、横担歪斜最大允许值
  2.铁塔主材相邻节点间弯曲度不得超过0.2%。
  (3)钢筋混凝土杆保护层腐蚀脱落、钢筋外漏,普通钢筋混凝土杆有纵向裂纹、横向裂纹,裂纹宽度超过0.2mm。
  普通钢筋混凝土电杆开裂的原因是因为混凝土的极限应变能力很低,约为(0.1—0.15)×10-3,此时钢筋的应力仅能达到20—30N/mm2,当钢筋的应力超过此值时,混凝土就会出现裂缝。在使用荷载作用下,钢筋的工作应力为设计强度的60%—70%,其相应的拉应变能力为(0.8—1.0)×10-3,远超过混凝土的极限拉应变能力。若采用高强度钢筋,其拉应变能力会更大,裂缝宽度将超过混凝土裂缝允许的范围,采用提高混凝土强度等级的方法减小裂缝宽度也是收效甚微。要克服普通混凝土电杆的上述缺点,使高强度材料得到充分应用,采用预应力混凝土可以得到比较满意的结果。
  预应力混凝土的基木概念是:在构件承受荷载前,用某种方法在混凝土的受拉区预先施加预压应力,使受拉区产生预压变形,在构件承受由荷载产生的拉应力时,必须先抵消混凝土的预压应力,然后才能随着荷载的增加使混凝土受拉,进而出现裂缝。这就可以使混凝土在使用荷载的作用下不出现裂缝或减小裂缝宽度。因此,预应力混凝土与普通混凝土相比,具有以下显著优点:①在使用荷载下不出现裂缝或大大延缓了裂缝的出现,减少了在使用荷载下钢筋拉应力高的构件的裂缝宽度;②可以合理地利用高强度钢筋和高强度等级的混凝土,从而节省材料和减轻自重;③由于提高了抗裂度,从而提高了构件的刚度和耐久性。
  虽然预应力钢筋棍凝土杆充分利用钢筋和混凝土两种不同材料的物理特性和力学性能,在制造前对钢筋施加一定的拉力,使混凝土受拉区的预应力是依靠钢筋的伸拉变形,拉伸后的回缩挤压力给混凝土施加压力,因而预应力钢筋混凝土杆即便存在裂缝,只要在一定的范围内并不影响电杆的破坏强度。虽然不影响电杆的破坏强度,但却造成电杆的整体刚度降低,增大了电杆的挠度,裂缝使电杆易受到腐蚀,因而,对预应力钢筋混凝土杆的裂缝也是要加以控制的。

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