混凝土电杆终端杆设计加强措施有哪些?老孙参与了一条新建线路的设计,发现终端杆的设计要求比普通杆高得多。终端杆是线路的起点或终点,单侧承受全部导线张力,受力状态和中间杆完全不同。如果把终端杆当普通杆用,倒杆的风险很大。
终端杆的受力特点很简单:一侧有导线张力,另一侧没有。所有导线的张力都朝一个方向拉,电杆相当于一个悬臂柱,顶端承受水平集中力。这个水平力就是各导线张力的总和,没有任何抵消。老李算过,一条10kV线路有三相导线加一根避雷线,如果每根导线张力8千牛,终端杆顶部就要承受32千牛的单向拉力。
32千牛的力作用在15米杆顶部,离地12米,产生的倾覆力矩是384千牛米。这个数值是普通直线杆在风荷载下力矩的十倍以上。普通混凝土电杆根本扛不住这么大的力矩,必须采取加强措施。
老孙查到的第一个加强措施是加大杆体规格。终端杆至少要比中间杆大两个等级。比如中间直线杆用190梢径,终端杆就要用230梢径甚至更大。大梢径意味着更大的截面惯性矩和抗弯承载力,这是最直接有效的加强方式。
但光靠加大杆体还不够。老孙算过,即使230梢径的大弯矩电杆,极限抗弯承载力也就400千牛米左右,考虑安全系数后允许承载力不到300千牛米。对于导线多的重载线路,单靠杆体自身还是不够安全。这时候必须配合其他措施。
第二个措施是采用部分预应力或者全预应力电杆。预应力电杆的混凝土在预压应力作用下,外荷载引起的拉应力首先要抵消预压应力,然后才出现拉应力。同样的截面尺寸,预应力电杆的抗裂弯矩和极限弯矩比普通钢筋混凝土杆高百分之三十到五十。
老孙认为终端杆最可靠的加强措施是拉线。在导线张力的反方向装设拉线,让拉力直接由拉线承担,电杆只承受压力,不受弯矩或者弯矩大幅减小。这种设计叫拉线终端杆,是工程中最常用的做法。
拉线的设计要留足裕量。老孙的经验是:拉线的设计拉力不小于导线总张力的1.5倍。导线总张力32千牛,拉线就要按48千牛设计。拉线棒直径、UT型线夹规格、拉盘尺寸都要相应加大。拉线角度控制在45度左右,角度太小效果差,角度太大拉线太长占地多。
有些地段因为走廊限制,无法装设拉线,只能做自立式终端杆。这种情况下,老孙建议采用门型双杆或者A型杆,两根电杆共同承担导线张力,每根杆的受力减半。如果必须用单杆,那就要做深基础,埋深超过3米,基础底面积加大,用混凝土浇筑整体式基础。
基础设计方面,终端杆的基础要比直线杆的基础大一号。老孙的经验是:底盘直径加大百分之二十,埋深增加百分之十五到二十。如果是岩石地基,要做锚筋基础或者爆破锚杆基础,把基础锚固在岩层里。软土地基上,建议用桩基础,把荷载传递到深层承载力高的土层。
总之,混凝土电杆终端杆的设计加强要从杆体、拉线、基础三方面综合考虑。能用拉线的尽量用拉线,这是最经济的方案。不能拉线的地段,通过加大杆体、优化结构型式、加强基础来保证安全。终端杆的设计标准要比直线杆高一个档次,不能心存侥幸。