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国家标准《环形混凝土电杆》解读

混凝土世界杂志2018-11-07 13:31:53


国家标准GB4623-2014《环形混凝土电杆》(以下简称《电杆标准》)已经发布实施两年多了,它虽然是对2006年版标准的修订,大家也都能较为熟练地掌握和运用,但在执行过程中,还是发现了一些问题,因此有必要再次对其进行详细解读,以引起从业者的高度重视,更好地发挥标准引导市场和指导生产的积极作用。


一、强制性标准改为推荐性标准,只要合同约定就应全面执行

2014年版《电杆标准》在发布实施时由2006年版推荐性标准改为强制性标准,去年国家标准化管理委员会对标准进行清理整合,将产品类标准多数又改为推荐性标准,仅保留为数不多的与人民安全息息相关的产品标准为强制性标准,这样2014年版《电杆标准》又被改为推荐性标准,现在也可以写为GB/T4623-2014《环形混凝土电杆》。这里要强调的是,不要错误地认为推荐性标准就可以不执行,一旦在合同约定中执行该项标准,就应该全面执行该标准的所有条款,只是在生产、签定合同时也可以选择执行同类产品的行业、地方、协会或企业标准等。


二、电杆产品按不同配筋方式分类

《电杆标准》第4.1条规定,产品按不同的配筋方式可分为三种:钢筋混凝土电杆、预应力混凝土电杆、部分预应力混凝土电杆。《电杆标准》中对三种杆型分别进行了定义,在力学性能试验中,也是采用不同的试验方法和评定标准,不能把预应力混凝土电杆或部分预应力混凝土电杆按照钢筋混凝土电杆标准来检验。部分预应力混凝土电杆同钢筋混凝土电杆、预应力混凝土电杆相比性能最优,也较为经济合理,但是目前工程招标中很少采用,建议大家积极引导用户多采用。


三、科学选用电杆规格型号系列表中的具体规格型号

2014年版《电杆标准》虽然对电杆规格型号表进行了修改,但仍然存在不足,可能会误导用户在实际工程中选用,如:钢筋混凝土电杆φ190×10×G级、φ190×12×I级、φ190×15×I级、φ230×15×L级,这样选用没有技术经济性,有的可改为预应力电杆或小直径电杆较为合理。遇到这种情况时,不能仅从满足力学性能试验指标上考虑,还应该从运输、吊装、安装、运行等方面综合考虑生产。有的地方在招标文件中要求弯矩值很大,如有的要求部分预应力混凝土电杆φ190×12开裂检验弯矩值达到100KN·m,钢筋混凝土电杆φ190×15开裂检验弯矩值达到Q级,做起来难度很大,而且也极不经济,因此可以选择稍大些杆径的杆型,这就要求正确引导用户按照电杆规格型号系列表科学选择,制定技术经济合理的招标采购文件。


四、力学性能检验指标需同时满足方可判定为合格

近年来,由于广泛采用高强度钢筋和高等级混凝土,钢筋混凝土电杆的抗弯强度值很容易满足,但挠度通常满足不了,如φ190×12×M级钢筋混凝土电杆,如果仅从抗弯强度计算1614完全满足标准要求,但是如果过度抽筋,挠度就满足不了,配筋10根12米长、两根10.5米长、两根9米长、两根7.5米长,方可满足挠度要求;而许多大弯矩部分预应力混凝土电杆抗弯强度和挠度能满足,但开裂检验系数满足不了。因此,在设计、生产、检验混凝土电杆时,抗弯强度、开裂检验系数、裂缝宽度、挠度等指标必须同时符合标准要求,方可判定为力学性能合格。


五、大弯矩混凝土电杆开裂检验系数必须合格

大弯矩混凝土电杆在《电杆标准》中没有具体的定义或者描述,只是大家对大梢径的弯矩值较大的部分预应力混凝土杆型的称呼。近年来,大梢径大弯矩部分预应力混凝土电杆发展较快,在多回路同杆架设及承力杆中有较多应用,可以部分代替钢结构杆。有的大弯矩电杆要求的弯矩值根本无法达到,有的即使能达到,但耗钢量较大,技术经济效益不明显。因此,不能盲目套用或者按照其他厂家的宣传资料去加工制造,这在实际工程中出现许多问题,应引起高度重视。一般大弯矩混凝土电杆属于部分预应力结构,多应用在承力杆型中,要求在长期荷载作用下不能出现裂缝,电杆在运行过程中,长期荷载一般为短期荷载的50%~70%,不超过80%,所以部分预应力电杆开裂检验系数允许值≥0.8,这也要求大弯矩部分预应力电杆的开裂检验系数必须合格。


六、预应力纵向受力钢筋宜采用预应力混凝土用钢丝或钢绞线

《电杆标准》第5.1.6.2条款规定:预应力纵向受力钢筋宜采用低松驰预应力混凝土用钢丝、钢绞线,其性能应分别符合GB/T5223-2014《预应力混凝土用钢丝》和GB/T5224-2014《预应力混凝土用钢绞线》的规定。《电杆标准》中没有推荐使用预应力混凝土用钢棒作为纵向受力主筋,在GB5010-2010《混凝土结构设计规范》中,同样没有推荐使用钢棒作预应力主筋,主要原因是钢棒具有延时脆断的缺陷,给安全留下隐患,虽然具有可焊性,但焊接后强度降低30%~50%,所以不建议使用,但可以有选择性地使用,使用时应加强检验,选择延性35的比较好。目前,直径为φ6.0、φ7.0、φ8.0、φ9.0、φ10.0、φ11.0,强度达到1570兆帕的预应力钢丝市场都有销售,直径φ10以下的预应力钢丝价格同钢棒价格,直径φ10及以上的预应力钢丝价格较钢棒高300元/吨,但预应力钢丝的质量有保证。钢绞线的抗拉强度很高,能达到1860兆帕、1960兆帕,价格只比预应力钢丝高200元/吨,但是用钢绞线作预应力主筋张拉锚固非常不方便,效率低,且成本较高,在一般电杆生产中不考虑使用,只有在做超大弯矩电杆时,方可考虑使用。


七、普通纵向受力钢筋宜采用热轧带肋钢筋

《电杆标准》第5.1.6.1条款规定:普通纵向受力钢筋宜采用热轧带肋钢筋,其性能应符合GB1499.2-2013《热轧带肋钢筋》标准的规定。在GB1499.2-2013《热轧带肋钢筋》标准中规定,可以按定尺长度交货,也可按盘卷交货,且入厂检验时,必须作屈服强度、抗拉强度、伸长率、弯曲性能和重量偏差检验。以前多数企业采用定尺钢筋,现采用盘卷调直的较多,有的企业采用具有延伸功能的设备调直钢筋,但必须保证拉伸调直后钢筋的屈服强度、抗拉强度、伸长率、弯曲性能、重量偏差完全符合GB1499.2-2013《热轧带肋钢筋》标准的规定,特别是重量偏差不得低于标准规定的下偏差值。建议采用具有延伸功能调直设备的企业,应当对调直后的钢筋进行检验,确保完全符合GB1499.2-2013《热轧带肋钢筋》标准要求。GB50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》也是这样明确规定的。

八、对钢筋骨架质量要按标准要求认真控制

《电杆标准》第5.2.1.9条款对钢筋骨架成型后,各部分尺寸偏差作了规定。没有给出检测方法、合格判定办法,出厂检验及型式检验中也不包含该项目,仅作为生产厂家在生产过程中质量控制的要求。现在许多现场检测均将电杆破坏后,对钢筋骨架进行检测,发现骨架各部分尺寸存在不符合标准要求的现象,因无明确的检验评定办法,故无法判定产品不合格,但是判定不符合《电杆标准》是可以的。这就要求生产厂家按照标准要求认真控制,如果在力学性能检测合格的基础上,钢筋骨架尺寸偏差超标,可以解释为是由于骨架在张拉、转运、起吊、混凝土浇灌、离心成型及电杆破坏过程中,导致骨架变形、移位所造成的。但如果存在偷工减料的行为就无法解释,如每米内螺旋筋的圈数不足、每米的架立圈个数不够等。


九、净混凝土保护层厚度不应少于15毫米

《电杆标准》第6.4条规定:纵向受力钢筋的净混凝土保护层厚度不应少于15毫米,保护层厚度允许偏差(-2,+8)毫米。保护层厚度允许偏差是指制造实际值与设计值的差数,保护层最少实际测量厚度不应小于15毫米。所以一般常规电杆的保护层设计厚度为17~20毫米。检验时测量三个点的保护层厚度是指不同的三个断面,在每个断面只测量一点。为了保证混凝土保护层厚度,要根据电杆断面处直径和主筋直径,计算出该位置所用的架立圈直径,按保护层设计厚度选择合适的塑料卡、泥眼、垫块等来控制保护层。


十、生产企业应具备相应的产品检验和试验设备

《电杆标准》中没有规定生产企业应具备的检验和试验设备,但是根据产品出厂检验和型式检验项目要求,应具备混凝土试块标准养护室、100吨及以上的压力试验机或万能材料试验机、电杆荷载挠度测试仪、试验台座、数字式测位移仪器或百分表、20倍及以上读数放大镜等来检验混凝土抗压强度和电杆结构力学性能。具备直尺、卷尺、角尺、游标卡尺等检验电杆的几何尺寸和外观。对原材料,如水泥、钢材、砂石的入厂检验,可以自建实验室进行检验,也可以委托第三方进行检验。


十一、应由第三方对产品进行型式检验,亦可自行检验

《电杆标准》第8.3.2条款规定:当有下列情况之一时,应进行型式检验。除国家或地方质量监督检验机构提出检验时,应由第三方检测机构实施检测;而其他几种情况均可由生产厂家按照电杆标准规定,进行自行检验,当然也可以委托第三方检验。


十二、锥形电杆悬臂试验时,A点、B点处要放置测位移仪器

按照《电杆标准》附录B的要求,锥形电杆采用悬臂力学性能检验时,应在A点、B点处放置测位移的仪器。在实际检验中,包括一些检测机构在内,有时图省事,不放置测量位移的仪器。对预应力及部分预应力电杆,由于挠度较小,对检测合格判定可能影响不大,但对钢筋混凝土电杆影响较大,不可忽略不计。以Gφ190×12×M级电杆为例,如果A点、B点两处各产生5毫米位移,则在C点产生的位移为44毫米,而加荷至开裂检验弯矩时,允许挠度为312.5毫米,占到准许值的14%。所以在A点、B点处必须放置测量位移的仪器,并建议在检验前先适当加荷,将A点、B点固定支座处完全稳固结合,再放置测量的仪器。

十三、中间连接法兰设计应注意四方面问题

《电杆标准》第5.2.2.1条款规定:电杆接头可采用法兰盘连接,法兰盘应按设计图纸制造,其质量应符合GB50205-2012《钢结构工程施工质量验收规范》的规定,法兰盘应进行热浸镀锌或热喷涂锌防腐处理。许多企业的法兰盘没有委托专业设计院设计,多为自行设计或模仿制造。在此提出几点注意事项,供参考。

1. 在满足螺栓间最小容许距离的情况下,尽量增加法兰连接螺栓的数量,因为根据DL/T5130-2001《架空送电线路钢管杆设计技术规定》8.3.3中有关计算公式可知,螺栓数量越多,法兰板上均布荷载越小,法兰板及加劲板的板厚越薄。这样不仅能增加法兰盘的承载能力,还可以减轻法兰重量,节约成本。

2. 法兰螺栓尽可能采用高强度螺栓,以减少螺栓直径规格。因螺栓直径越小,法兰盘的宽度才能减得越小(但必须保证螺栓孔中心到边缘的距离≥1.5d),螺栓更能接近管壁,附加弯矩值随之减小,对提高法兰承载力,减小法兰盘厚度很有利,而且加工出来的法兰更加经济、小巧、美观。10.9级高强螺栓建议谨慎使用,因DL/T284-2012《输电线路杆塔及电力金具用热浸镀锌螺栓与螺母》中指出,10.9级螺栓热浸镀锌后,氢脆风险较大,设计时要谨慎选用,采用时供需双方应探讨采取有效的预防氢脆措施。

3. 平面法兰分为有加劲板法兰即刚性法兰和无加劲板法兰即柔性法兰两种。刚性法兰由法兰盘、加劲板及钢管端部焊接成整体,具有较大的强度和刚度,能够较好地满足承载力要求。建议设计中采用刚性法兰连接方式。

4. 中间连接法兰分为内法兰和外法兰两种,建议弯矩值较大的、杆长超过21米的部分预应力混凝土电杆采用外法兰连接。


十四、对电杆结构设计的四点建议

《电杆标准》第5.2.1.1条款仅规定纵向受力钢筋用量,应由设计计算确定。《电杆标准》中没有给出配筋设计加工图等具体要求,仅对荷载等级、力学性能检验方法和出厂检验进行规定,这样便于生产厂家充分利用新材料、新技术、新工艺、新装备。在具体的杆型设计中必须符合GB5010《混凝土结构设计规范》、DL/T5154-2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》及《电杆标准》的要求,应特别注意以下四点:

1. 关于纵向受力钢筋

(1)纵向受力钢筋不宜少于8根,不应少于6根,且应按圆周均匀布置,钢筋净间距不大于70毫米和不小于30毫米。

(2)因受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公称直径,所以一般选择直径18毫米及以下的钢筋。

(3)纵向受力非预应力钢筋的直径不宜小于10毫米,纵向预应力主筋不宜大于12毫米。

(4)宜选用400兆帕、500兆帕的高强度热轧带肋钢筋。

(5)预应力混凝土用钢棒或钢丝作非预应力主筋使用时,没有任何技术经济意义,使用效果与400兆帕热轧带肋钢筋相同。

(6)应按照相关钢材标准规定的规格选用钢材。如有选用φ3.8冷拔钢丝作螺旋筋,因现行标准中没有φ3.8规格,则不便于质量检验评定。

(7)《电杆标准》中规定的螺旋筋和架立圈规格及间距要求为最低要求,应根据受力要求和工艺要求进行设计。

2. 对混凝土等级的要求

《电杆标准》第6.1.1和6.1.2条款规定,预应力混凝土电杆用混凝土强度等级,不应低于C50;钢筋混凝土电杆用混凝土强度等级不应低于C40。现在一般企业均能够达到,而且随着混凝土强度等级逐渐提高,普通钢筋混凝土电杆也采用C50混凝土。建议大梢径大弯矩部分预应力混凝土电杆用混凝土等级宜采用C60~C80,否则在力学性能试验时受压区混凝土将被提前破坏。

3. 选择壁厚要考虑构造要求和径厚比

《电杆标准》中没有规定混凝土壁厚,合理选择壁厚,对结构性能和经济性有重要影响。首先考虑满足构造要求,如Gφ190×15×M级电杆,假设保护层设计厚度为17毫米,主筋直径为14毫米,电杆壁厚不应小于48毫米,可选为50毫米。随着壁厚的增加,对钢筋混凝土电杆和预应力混凝土电杆力学性能指标几乎没有影响,但对大弯矩部分预应力混凝土电杆有所影响,随着壁厚增加到一定程度,抗弯强度不再增加,抗裂性能反而下降。除了考虑构造要求外,还应考虑到径厚比(电杆根径与壁厚的比值),随着电杆直径的加大,壁厚也应逐渐加大。

4. 试验验证后方可定型生产

要进行抗弯强度、开裂检验系数(裂缝宽度)、挠度等全部指标的设计验算,对抽筋断面也应进行验算,并且经过试验验证,方可定型全面生产。

以上内容是笔者结合生产实践对《电杆标准》部分条款的认识和理解,与大家分享,敬请批评指正。衷心期盼行业同仁认真学习标准、执行标准、维护标准、用活标准、创新标准,共同推动混凝土电杆行业技术进步和创新发展。


原文参见《混凝土世界》2018年2期 P50-P54


(免责声明:本公众号注重原创如需转载,请注明出处。)



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