книги из ГПНТБ / Реут М.А. Технология изготовления и монтаж центрифугированных железобетонных опор для линий электропередачи

Заливать стык цементным раствором при отрицательных температурах нельзя. При температуре минус 1—1,5°С в све-

жеуложенном растворе происходит образование кристалликов льда и ледяной пленки на поверхности песка, что приводит к

значительному снижению прочности раствора при его твер­ дении.

Устанавливать опоры с замороженным раствором, не ус­ певшим набрать прочности, не рекомендуется, ибо при оттаи­ вании прочность раствора практически будет очень неболь­ шой, что может привести к смещению траверсы.

Кроме того, применение железобетонных траверс приводит

кзначительному утяжелению верха опоры. Например, для же­ лезобетонной опоры крымского типа с ненапряженной арма­ турой утяжеление верха опоры составляет около 530 кг, а для опоры типа «бочка» — 660 кг. Вследствие значительной гиб­ кости центрифугированных железобетонных стоек увеличение веса траверс увеличивает изгибающий момент, приложенный

кстойке. Все это приводит к необходимости усиления стойки

Ик увеличению расхода металла и бетона (табл. 1).

Таблица 1

Сравнение опор с металлическими и железобетонными траверсами

Из приведенной таблицы видно, что применение железо­

бетонных траверс на одноцепных линиях с опорами без напря­ жения арматуры ведет к перерасходу металла на 7,5% и бе­ тона на 12,3%.

Применение железобетонных траверс на двухцепных ли­ ниях дает небольшую экономию металла (примерно 40 кг на 1 км линии). Однако расход бетона увеличивается с учетом

утяжеления стоек на 57,5%. При этом вес опоры превосходит грузоподъемность кранов, применяемых на трассе, что ус­ ложняет установку опор. При подъеме одноцепных опор с же-

11

лезобетонными траверсами возможно кручение опор вокруг продольной оси, так как траверсы расположены несимме­ трично. По этим причинам железобетонные траверсы не нашли применения в линейном строительстве.

Институтом «Теплоэлектропроект» для III и IV климати­

ческих районов разработаны конструкции портальных опор для одноцепных линий электропередачи ПО кв.

Портальная опора (рис. 4) состоит из двух стоек длиной 17,7 м с наружным диаметром в верхней части 330 мм и в

нижней — 560 мм, траверсы (металлической или железобетон­ ной), наголовников и поддонов.

Стойки опор изготовляются в опалубке 22-метровых ство­ лов одностоечных опор, для чего на расстоянии 4,5 м от верха в опалубку закладывают металлическую диафрагму.

Для производства стоек применяется бетон марки 300. Наго­ ловники и поддоны опор устанавливаются на заводе.

Металлические траверсы изготовляются из мартеновской стали марки Ст. 3 (ГОСТ 380-50) с дополнительными гаран­ тиями предела текучести и с предельным содержанием угле­ рода, серы и фосфора. Кроме того, сталь обязательно подвер­ гается испытанию на холодный загиб по п. 9 указанного ГОСТа.

Сварку траверсы производят электродами марки Э-42-А.

После этого сварные швы зачищают и детали траверсы под­ вергают горячему цинкованию. Возможна также окраска ме­ таллических деталей траверсы суриком на натуральной олифе. Однако в этом случае ее необходимо пеэиодически окраши­ вать. В собранном виде траверса имеет длину 8 м и вес 140— 155 кг. Крепится траверса к стволу опоры хомутами.

Железобетонная траверса состоит из цилиндрической

трубы длиной 8,3 м с наружным диаметром 300 мм и толщи­

ной стенки 40 мм. Дпя продольной арматуры используется

сталь 25Г2С, для спирали — холоднотянутая проволока. Для подвески гирлянд изоляторов в траверсу закладывают трубки диаметром 26 мм. Концы траверсы закрываются бетонными

заглушками. Крепление траверсы к стойкам производится при помощи железобетонных обойм. Место стыка обоймы с тра­

ний примерно на 3,5—4,1 тыс. руб. и не уменьшаются затраты при их эксплуатации. Поэтому применение железобетонных

12

Таблица 2

Сравнение портальных опор с металлическими и железобетон­

траверс в том виде, как они запроектированы, нецелесо­ образно.

Институтом «Теплоэлектропроект» разработано проектное задание одноцепных железобетонных промежуточных опор портального типа на оттяжках для линий 220 кв.

Опоры рассчитаны на подвеску во II—IV климатических районах провода от АС-300 до АС-580 при расчетном пролете

310 м. Стойки и траверсы изготавливаются из предварительно напряженного железобетона. Марка бетона 500. Длина стойки

21 м, диаметр у основания 700 мм, коничность 1,5%. Бескудниковским заводом железобетонных опор также спро­

ектирована и изготовлена свободно стоящая промежуточная

веску провода АСУ-400 при расчетном пролете 350 м. Провод крепится в выпускающих зажимах. Стойки опоры имеют дли­ ну 22,1 м. Диаметр стойки у основания 560 мм, у вершины —

273 мм. Марка бетона 300.

Железобетонная траверса представляет собой цилиндри­ ческую трубу диаметром 330 мм и длиной 14,5 м. Для изготов­

ления траверсы применяется бетон марки 400. Стойки и тра­

ект железобетонной опоры для линий электропередачи 400— 500 кв. Опора представляет собой портал с шарнирным при­ соединением стоек к фундаментам и траверсе. Продольная

устойчивость опоры обеспечивается системой тросовых растя­ жек ( рис. 6).

Опора запроектирована для II 1климатического района и

рассчитана на подвеску провода ЗАСО-480 в фазе и двух за-

14

с обычной арматурой. Величина раскрытия трещин не должна

•превышать 0,2 мм (НиТУ 123-55), так как опытами установ­ лено, что через трещины шириной до 0,2 мм влага не может (проникать к арматуре.

Попадающая в трещины вода при замерзании расширяется,

что ведет к постепенному разрушению бетона. Уменьшение защитного слоя бетона приводит к коррозии арматуры. Так как окислы железа имеют меньшую плотность и больший

объем, чем объем стальной арматуры, в первый период разви­

тия коррозии силы сцепления арматуры с бетоном увеличи­ ваются за счет обжатия стали бетоном. Если доступ влаги к арматуре прекратится, процесс коррозии также может прекра­ титься. Если же коррозия арматуры будет продолжаться, то

образующиеся окислы, увеличивая объем арматуры, могут привести к разрушению защитного слоя бетона и выходу кон­ струкции из строя.

Для улучшения защиты арматуры от коррозии необходимо применять плотный бетон с минимальным водоцементным от­ ношением. Установлено, что для схватывания цемента необхо­ димо введение в состав бетона не более 25—30% воды от веса цемента. Вода, дополнительно вводимая в бетон при его приготовлении и необходимая для улучшения укладываемости бетона, в реакции схватывания и твердения цемента не участ­

вует. При ее испарении в бетонном камне остаются поры,

через которые к арматуре проникает атмосферная влага. Это приводит к коррозии металла. Коррозия арматуры возникает также и при плохом уплотнении бетона, при этом в бетоне

остаются поры и раковины, через которые интенсивно прони­ кает к арматуре атмосферная влага.

Однако, даже при хорошо уплотненном бетоне, возможна коррозия арматуры, если не будет выдержана нужная тол­ щина защитного слоя бетона. По техническим условиям про­ ектирования бетонных и железобетонных конструкций (НиТУ 125, пп. 54 и 55) толщина защитного слоя должна быть не менее 20 мм при диаметре стержней продольной арматуры до

20 мм и не менее 25 мм при диаметре арматуры 20—35 мм.

Спираль должна отстоять от поверхности бетона не менее чем на 15 мм.

В элементах трубчатого сечения (стволах и стойках опор) расстояние от стержней продольной арматуры до внутренней поверхности должно быть не менее чем до наружной. Таким образом, толщина стенки железобетонной опоры при диаметре

продольной рабочей арматуры 12—16 мм и диаметре спирали из проволоки 5 мм должна быть не менее 50 мм.

При современном состоянии центрифугирования вследствие неравномерной укладки бетонной смеси в форму и сползания

18

бетона к комлю опоры не всегда возможно получить стенки заданной толщины. Это может привести к уменьшению за­

щитного слоя (главным образом внутреннего) и к снижению долговечности опоры.

Толщина защитного слоя на заводах-изготовителях кон­ тролируется путем высверливания в теле опоры трех-четырех отверстий диаметром 20—30 мм. После осмотра отверстия

заделываются цементным раствором. Отклонения в толщине защитного слоя допускаются от 4-5 до —3 мм. Площадь сече­ ния арматуры в различных местах опоры различна и подби­ рается в зависимости от восприятия изгибающего момента,

действующего в данном сечении.

Центрифугированные железобетонные опоры без напряже­ ния арматуры в линейном строительстве применяются давно. Однако вопрос об их долговечности и причинах, ускоряющих разрушение защитного слоя, до настоящего времени еще не решен.

В некоторых странах было произведено обследование ли­ ний электропередачи, построенных на железобетонных опорах. Например, в Китае, в районе провинции Цин-Дао, в 1935 г. были изготовлены опоры с ручным уплотнением бетона. Про­ изведенная в 1957 г. проверка этих опор показала, что 12,6 % опор после 22-летней эксплуатации имели трещины и частич­ ный отрыв защитного слоя. Однако обследование, произведен­ ное в том же году, центрифугированных железобетонных опор, установленных в Китае в 1942—1943 гг., показало, что после 15-летней эксплуатации опоры находились в удовлетворитель­ ном состоянии. Только на отдельных опорах были обнаруже­ ны продольные и поперечные трещины и коррозия арматуры, сопровождающаяся отрывом защитного слоя бетона.

Имеются также сведения, что шведская линия электропе­ редачи, сооруженная 25 лет назад на опорах из центрифуги­ рованных стоек, в настоящее время требует замены опор в связи с разрушением защитного слоя бетона.

Опоры с частично напряженной арматурой

Радикальным средством повышения трещиноустойчивости опор и их долговечности является напряжение арматуры, соз­ дающее обжатие бетона. Процесс полного напряжения арма­ туры стоек опор довольно сложен и для обеспечения необхо­ димой трещиностойкости напряжение всей арматуры не обя­ зательно. Однако оборвать напряженную проволоку в середи­

не стойки невозможно. Арматуру, требуемую по расчету в нижней части опоры, в месте приложения максимального изги­ бающего момента, необходимо, по условиям ее напряжения и

заанкеривания в бетоне, доводить до верха стойки. Для изготовления стоек с полным напряжением арматуры необхо­ дима замена на существующих заводах центрифуг барабан­ ного типа на роликовые.

Институтом «Оргэнергострой» разработана конструкция железобетонных центрифугированных опор с частичным на­ пряжением арматуры, устраняющая эти трудности в изготов­ лении долговечных опор.

Опоры Оргэнергостроя рассчитаны для II климатического

района на подвеску провода от АС-120 до АС-240.

При армировании опор высокопрочной проволокой для предохранения ее от коррозии необходимо обеспечить запас

прочности против появления трещин в бетоне.

Арматура из коррозионностойкой стали 30ХГ2С (ГОСТ 5058-57), в стойках опор с частичным напряжением армату­ ра выполнена из стержней диаметром 12 мм. Стержневая сталь в отношении коррозии находится в одинаковых услови­ ях с любой другой арматурой, используемой в опорах. В связи с этим для конструкций, армированных стержневой ар­ матурой из стали 30ХГ2С (согласно СН-10-57), допускается при эксплуатации появление небольших трещин. Предвари­

тельное напряжение при этом предусматривается для обеспе­ чения надлежащей жесткости и ограничения ширины раскры­ тия трещин.

Применение напряженной арматуры из стержней диамет­ ром 12 мм дает возможность изготовлять стойки железобе­ тонных опор на существующих центрифугах МЦО-1. Для этого необходимо лишь заменить опалубки и оснастить заво­

ды приспособлениями для натяжения арматуры.

В опорах с частичным напряжением арматуры напрягают­ ся только 6 стержней, проходящих по всей длине ствола. Ос­ тальные стержни обрываются в соответствии с эпюрой изги­ бающих моментов.

Прочность бетона к моменту передачи на него предвари­ тельного напряжения должна быть не менее 70% от проект­

ной. Марка бетона 400.

Себестоимость опор с частично напряженной арматурой немного выше себестоимости опор с ненапряженной армату­ рой. Это объясняется небольшим увеличением трудоемкости, связанной с напряжением арматуры.

Расход металла при изготовлении опор с частично напря­ женной арматурой по сравнению с опорами без напряжения арматуры уменьшается примерно на 16—24% (табл. 3).

Опоры с частично напряженной арматурой будут служить гораздо дольше, чем опоры без напряжения арматуры, так

■как размер раскрытия трещин будет значительно меньшим и

20