线路转弯的地方要立转角杆,这种杆子跟直线杆不一样,受力复杂得多。理解转角杆的受力特点,才能明白为什么转角杆要比直线杆粗壮、为什么埋深要更深、为什么拉线特别重要。
转角杆承受的导线张力,来自两侧导线的合力。假设两侧导线的张力都是T,转角角度是α,那么水平合力的大小是2T乘以sin(α/2)。角度越大,合力越大。比如两侧张力各5000牛,转角15度,合力约2600牛;转角30度,合力约5200牛;转角60度,合力约8660牛。角度从15度增加到60度,合力翻了三倍多。这就是为什么大角度转角要用加强型杆子或者加设拉线。
合力的方向在转角的内角平分线上,指向转角内侧。也就是说,杆子被两侧的导线往转角内侧拉。如果只有导线张力,没有别的支撑,杆子会向内侧倾斜甚至倒杆。所以转角杆通常要在转角外侧加拉线,用拉线的张力来平衡导线的合力。拉线的角度、方向、张力大小,都要经过计算,确保在各种工况下杆子都能保持稳定。
除了水平合力,转角杆还要承受垂直荷载和纵向荷载。垂直荷载是导线、横担、绝缘子的自重,跟直线杆差不多。纵向荷载是风沿线路方向吹来时,导线在转角处产生的纵向推力。这种荷载在直线杆上不存在或者很小,但在转角杆上可能很显著,设计时不能忽略。
转角杆的弯矩分布也跟直线杆不同。直线杆的最大弯矩通常在杆根,因为风荷载和导线张力对杆根产生的力矩最大。转角杆除了杆根弯矩大,横担位置的弯矩也很大,因为两侧导线张力在这里交汇,产生很大的集中力。所以转角杆的配筋要加强,尤其是杆根和横担附近。
转角杆的基础受力也比直线杆复杂。导线张力的合力通过杆身传递到基础,基础要同时承受垂直压力、水平推力和倾覆力矩。在软土地基上,这种复合受力状态更容易导致基础失稳。所以转角杆的埋深通常比同高度的直线杆深百分之十五到二十,有时还要加大底盘和卡盘的尺寸。
转角杆的横担安装也有讲究。两侧横担的长度可能不一样,内角侧的横担短一些,外角侧的横担长一些,这样能保证导线到杆身的距离相等,受力对称。横担的安装角度要跟线路方向一致,偏差大了会导致导线偏斜,增加额外的横向力。
运行维护中,转角杆是巡检的重点。因为受力大,容易出现倾斜、裂纹、拉线松弛等问题。每次大风、覆冰、雷雨后,都要特巡转角杆,检查杆身有没有新裂纹、拉线有没有断股、UT线夹有没有松动。发现问题及时处理,防止小毛病发展成大事故。
转角杆的选型,不能简单按直线杆的标准来套。设计人员要根据转角角度、导线规格、档距长度、气象条件,做专门的受力计算,选用合适的杆型和加强措施。施工人员也要重视转角杆的施工质量,埋深、回填、拉线安装,每个环节都不能马虎。