浅谈环形混凝土电杆今后发展的趋势

党智刚

(中铁建电气化局集团西安电气化制品公司，714101)

浅谈环形混凝土电杆今后发展的趋势

党智刚

(中铁建电气化局集团西安电气化制品公司，714101)

混凝土制品品种众多、性能好，节钢代木，应用面广。在我国的经济建设和人民生活中起着重要的作用。新中国成立后，为适应经济建设的需要，迅速发展起来并分布于建材、建工、水电、铁道、交通、冶金等部门的混凝土制品工业。目前共拥有工厂十几万家，1984年产值达12亿元，当时居建材工业总产值的第三位，而今混凝土制品发展更是快速，年产值超过千亿元。

环形混凝土电杆；发展；趋势

引言

作为混凝土制品的重要组成部分混凝土电杆也起着关键性的作用。自1952年在良乡电力修造厂正式建立电杆生产线，1956年各地相继建厂，以山东、河北、四川产量最高，1963～1965年研究开发了电热张拉及整模张拉，改革开放以来，随着国家人才战略，电杆生产也进入了黄金时期，新技术、新工艺不断产生，模外组装、模内编丝、绕丝机等设备的更新技术。至今其产品已广范用于城乡供电、交通、通讯及高压输电线路等。作为传统电杆产品的主流品种环形混凝土电杆更以其抗风能力强、承载力大、节约钢材、寿命长、施工方便等优势而广泛应用于电力、民用通讯、铁路运输等领域。

随着全球气候的逐渐回暖，极端气候的天气逐渐增多，雷电、飓风、冰雹、雨雪、地震、泥石流等自然灾害频发。越来越需要我们工程技术人员应该从自己的设计思路、设计理念等各方面，综合考虑。环形混凝土电杆将来的发展趋势如何?

第一，大风区混凝土电杆的防风沙。国家电力部、铁道部第四勘察设计院、铁一院等多家单位不断探索这方面的研究。新疆的托克逊地区，风速最大时可达50m/s,大风中带着沙石粒，对电杆的砂浆层撞击力特别大，电杆迎风面的砂浆很快就被侵蚀掉。2010年4月份，我到此处，在内地使用十几年的电杆，表面侵蚀，也抵不过在此地区四五个月使用的侵蚀。作为生产企业和设计人员的我们，应该突破传统观念的束缚，对于在大风区使用的电杆设计时，不单出从结构力学性能方面进行验证，而且更重要的是从大风侵蚀入手来提高电杆的可靠性.可以借鉴钢筒复合管的经验，在电杆根部受风处外表面设计一个厚度为1.5～3.0mm锥形薄壁钢板，在钢板内层焊接纵向短钢筋，让后离心内壁，是混凝土与钢板牢固粘结，达到整体合一。在大风区通过沙石撞击钢板，来避免沙石对电杆的侵蚀，提高电杆的使用寿命。也可以在电杆外表面包裹橡胶底座套等来预防大风对电杆的侵蚀。

第二，电杆的纵裂问题。通过此次到新疆吐鲁番大风区，发现部分电杆厂的电杆出现严重的纵裂问题。有的厂家的电杆，纵裂从电杆的根部一直到顶端全部贯通。对于这种问题，个人认为：GB4623-2006(环形混凝土电杆)5.2.1.7条规定：电杆在其全部长度范围内均应配置螺旋钢筋。螺旋钢筋直径宜才采用2.5mm～6mm,其间距不易大于120mm，距两端各1.5m之内的间距不宜大于70mm；6.4条规定：保护层厚度，纵向受力钢筋的净保护层厚度不得小于15mm；个人认为国家标准在设计保护层时，单纯考虑每年0.03mm的碳化深度，耐久性为50年。而忽略了重要的一条，电杆主筋在电杆中的状态，螺旋筋在平衡主筋产生的预压应力在混凝土内部产生的膨胀力。个人认为∶主筋在电杆中实际状态如下：

主筋在混凝土壁厚中呈现的并不是一条直线。由于架立圈的支撑和紧绕在主筋上的螺旋筋的作用力的作用，主筋在二个架立圈之间下凹，呈现的是一条曲线，螺旋筋对主筋的作用力基本上是均布的，所以下凹状的主筋可以看做是一条悬链线，用一条直线穿过这条悬链线，把其分为上、下长度相等的二部分，这条直线是主筋真正起作用的位置，它所在的位置就叫做主筋直径所在圆平均直径。

悬链线方程式为：

弧垂计算

在工程设计中，当弧垂与档距之比f/L＜10%时，取上式的第1项解析导线悬挂曲线已足够精确，即：

3/4 弧垂。

例如主筋中间位置因螺旋筋作用内偏10mm，平均直径就会缩小 2×10×

3/4 =15mm

所以，在结构设计中，应该考虑主筋及螺旋在电杆中的实际位置，通过螺旋筋来平衡主筋在混凝土环形截面上预压应力导致混凝土产生的横向膨胀力；不能单纯的规定保护层厚度15mm.这样才能预防电杆的大面积的纵裂问题。另外，我们在设计中也应该参考环形等径预应力混凝土接触网350mm大容量电杆的设计经验，来确定环形混凝土电杆的主筋及螺旋筋在混凝土壁厚的位置，通过此法起到预防电杆纵裂的效果。

第三，混凝土电杆的耐久性问题。随着全球气候的变暖，极端天气的增加，霜冻、雨雪、冰冻等自然灾害频发，作为生产企业，应该首选提高混凝土的密实性。沙石良好的颗粒级配，混凝土内部粘结力的提高，坍落度的提高，外加剂的运用等都是好的办法。但对于现在的气候，更应提高密实性，在灾害频发地区，不光注意混凝土强度，更应该注重电杆的耐久性。而决定耐久性的因素重要原因之一是混凝土的密实性，可采用混凝土掺加矿粉、硅灰等超细材料，水泥电杆经过离心后，密实性有所提高，但离心后残留的20%～30%的水分残留在电杆壁厚的混凝土内，水分蒸发后，这部分产生的空隙率很高。通过添加硅灰和矿粉，可以填充水泥浆及水份这部分空隙。提高了混凝土产品的密实性。从而更有效的预防冰雪等恶劣的自然灾害的侵蚀。但从目前我参观去的厂家来看，硅灰、矿粉等掺合料只广泛应用于管桩、高强度商砼等一些重要建筑上面，而很少应用在地方铁道方面，个人觉得工厂在这方面应该多尝试，以提高电杆产品在未来气候方面的应用。

第四，对于多雷暴日的电杆改造。在我国的南方多雨多雷电的天气，防止电杆被雷击断的问题日益突出。生产企业应该从工艺编排上考虑电杆的接地安全上入手。导电性能好，传统可靠的方式是在电杆架时在其外部因一根扁铁，直接接地。这种方式扁铁腐蚀速度快、经常需要防腐处理、耐久性差不言而喻。所以电杆顶部和内部预留接地装置着实可行。首先，其耐久性不言而喻；其次，电杆顶部的预留绝缘子，用ɸ16mm钢筋作为接地导线，在电杆埋深处加接地螺母。这样只要焊接牢固，使用得当，电杆接地同样可靠。在生产企业内部解决，施工方接的简便，只用螺杆拧上即可，而且线路比较美观。

综上所述，环形混凝土电杆发展的趋势，还应该朝着同样的截面积大容量、大弯矩，高强度的方向发展。在很小的环形截面上采用预应力钢棒，直径更大的螺旋肋钢丝，通过螺旋肋钢丝平衡强大的压应力，这种研究还有待进一步的探索。

总之，环形混凝土电杆应该趋于抗风能力更大、承载力更强、抗雷电能力更好、抗冻融循环更好的方向发展。从而是电杆有进一步的更大的发展。

[1]《电气化铁道设计手册接触网》中国铁道出版社 1983年

[2] GB/T4623-2006 《环形混凝土电杆》

[3] GB50010--2010《混凝土结构设计规范

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1007-6344（2015）06-0012-02