(57)【要約】【課題】コンクリート柱を用いる場合であっても運搬や設置作業を容易に行うことが可能な送電塔を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる送電塔１００の構成は、送電線を把持する支持金物１３０を支持する送電塔１００であって、当該送電塔１００は、複数のコンクリート支持柱（支持柱１１０）を備え、コンクリート支持柱（支持柱１１０）は、遠心成形されたプレストレストコンクリート柱からなる単位コンクリート部材（単位柱１２０）を高さ方向に複数連結して構成されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線を把持する支持金物を支持する送電塔であって、
当該送電塔は、複数のコンクリート支持柱を備え、
前記コンクリート支持柱は、遠心成形されたプレストレストコンクリート柱からなる単位コンクリート部材を高さ方向に複数連結して構成されることを特徴とする送電塔。
【請求項２】
前記単位コンクリート部材の内部の非緊張鉄筋は、鉄筋表層から７００μｍまでの範囲が鋼材中央部の９０％以下の硬度であることを特徴とする請求項１に記載の送電塔。
【請求項３】
前記単位コンクリート部材の内部の緊張鉄筋に対するプレストレスが該緊張鉄筋の引張強度の７５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の送電塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電線を把持する支持金物を支持する送電塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気事業者の発電所で発電された電気は、地上に建設された送電鉄塔等（以下、単に鉄塔と称する）に張架（支持）されている送電線を通じて長距離にわたって送電される（例えば特許文献１）。鉄塔の塔体は一般に鋼製部材によって構成され、その上部に取り付けられた腕金等の支持金物によって送電線が支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した鋼製部材からなる鉄塔は高い耐久性を有するが、かかる耐久性を維持するためには定期的な保全や点検を行う必要がある。この保全や点検にまつわる作業は、労力およびコストにおいて非常に負担が大きい。このため近年では、鉄塔に替えて、点検や保全の負担が少ないコンクリート柱を採用した送電塔が検討されている。
【０００５】
しかしながら、鉄塔は大きなものでは８０ｍ以上の地上高さがあり、コンクリート柱からなる送電塔においても３０ｍ程度の地上高さが要求される。このように長いコンクリート柱をトラックに積載して路上を運搬することは、長い車両が必要になり、また法規制の関係から困難を伴う。また重量が非常に重いため、設置作業における負荷も大きい。特に送電塔は山間部に設置する場合も多いことから、長尺で重量のあるコンクリート柱を用いると、運搬時や設置作業の負担がなおさら大きくなるという問題がある。
【０００６】
また送電塔にコンクリート柱を用いる場合には、水素脆化破断についても考慮する必要がある。詳細には、コンクリート柱の劣化の形態としては主に、内部の鉄筋が雨水の侵入などによりゆっくりと腐食減肉するＦ性破断と、腐食部を起点として応力が負荷された状態で生じる脆性破断がある。これらのうち、特に脆性破断は、高強度鋼特有の水素脆化破断であり保全の負荷が大きいため、抑制すべき腐食である。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、コンクリート柱を用いる場合であっても運搬や設置作業を容易に行うことが可能な送電塔を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる送電塔の代表的な構成は、送電線を把持する支持金物を支持する送電塔であって、当該送電塔は、複数のコンクリート支持柱を備え、コンクリート支持柱は、遠心成形されたプレストレストコンクリート柱からなる単位コンクリート部材を高さ方向に複数連結して構成されることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、送電塔のコンクリート支持柱を単位コンクリート部材に分割して設置現場に容易に運搬することができる。また分割された単位コンクリート部材は、分割できない１本のコンクリート支持柱に比して軽量である。したがって、設置作業にかかる労力を軽減することが可能となる。更に、上記構成のように単位コンクリート部材としてプレストレストコンクリート柱を採用することにより、引っ張り方向の力に対するコンクリート支持柱の強度を十分に確保される。
【００１０】
上記単位コンクリート部材の内部の非緊張鉄筋は、鉄筋表層から７００μｍまでの範囲が鋼材中央部の９０％以下の硬度であるとよい。かかる構成によれば、仮に単位コンクリートにひび割れが生じ、鉄筋表層の腐食が生じた場合であっても、その腐食箇所を起点とする非緊張鉄筋の破断を好適に抑制することができる。
【００１１】
上記単位コンクリート部材の内部の緊張鉄筋に対するプレストレスが該緊張鉄筋の引張強度の７５％以下であるとよい。これにより、緊張鉄筋の耐水素脆化特性を好適に確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンクリート柱を用いる場合であっても運搬や設置作業を容易に行うことが可能な送電塔を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態にかかる送電塔を説明する図である。
【図２】図１の単位柱を説明する図である。
【図３】緊張鉄筋１２４の耐水素脆化試験結果を示す図である。
【図４】試験体Ａ〜Ｅおよびそれを用いたコンクリート柱の試験結果を説明する図である。
【図５】非緊張鉄筋の耐水素脆化性能と軟化層との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態にかかる送電塔１００を説明する図である。図１に示すように、本実施形態の送電塔１００は、複数のコンクリート支持柱（以下、支持柱１１０と称する）を備え、送電線（不図示）を把持する支持金物１３０を支持柱１１０において支持する。複数の支持柱１１０は、連結部材１４０によって連結されている。また特に本実施形態では、支持柱１１０は、遠心成形されたプレストレストコンクリート柱からなる単位コンクリート部材（以下、単位柱１２０と称する）を高さ方向に複数連結して構成される。
【００１６】
図２は、図１の単位柱１２０を説明する図である。図２（ａ）は、図１の単位柱１２０の詳細図であり、図２（ｂ）は、単位柱の連結の変形例を説明する図である。図２（ａ）に示すように、単位柱１２０は、円筒状のコンクリート１２２の内部に緊張鉄筋１２４および非緊張鉄筋１２６が配置されている。
【００１７】
緊張鉄筋１２４は、支持柱１１０に圧縮応力（プレストレス）を付与する鉄筋である。非緊張鉄筋１２６は、緊張鉄筋１２４にそって配置される鉄筋である。本実施形態のように単位柱１２０を、予め遠心成形されたプレストレストコンクリート柱とすることにより、設置現場でのコンクリートを打設するＲＣ構造に比して、長期耐久性および高い強度が得られる。
【００１８】
なお、プレストレスを負荷される緊張鉄筋１２４には強度が高いＰＣ鋼線を使用し、プレストレスが負荷されない非緊張鉄筋１２６には安価なＰＣ鋼棒を使用するとよい。また、中性化に対する耐久性を高めるため、単位柱１２０のコンクリート１２２には、遠心成形によって水セメント比を４０％以下としたものを使用することが好ましい。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の単位柱１２０は、上下の縁にフランジ１２８が形成されている。これにより、上方および下方に配置される単位柱１２０のフランジ１２８同士をボルト等（不図示）によって接続することにより、複数の単位柱１２０を連結することができる。
【００２０】
上記説明したように、本実施形態の送電塔１００によれば、それぞれの支持柱１１０が複数の単位柱１２０を連結して構成されることにより、支持柱１１０を分割することが可能である。したがって、分割した支持柱１１０を設置現場に容易に運搬することができる。また分割された単位柱１２０は、分割できない１本のコンクリート支持柱に比して軽量であるため、設置作業にかかる労力を軽減することが可能である。
【００２１】
なお、図２（ａ）では、単位柱１２０のフランジ１２８をボルト等によって連結する構成を例示したが、これに限定するものではない。他の例としては、例えば図２（ｂ）に示すように、上方の単位柱１２０ａの直径を下方の単位柱１２０ｂの直径よりも小さくしている。そして、上方の単位柱１２０ａの下端を下方の単位柱１２０ｂに挿通し、それらの隙間をモルタル１０２で接合する。これによっても、上記と同様の効果が得られる。
【００２２】
また本実施形態では、図１に示すように、１つの支持柱１１０を構成する複数の単位柱１２０のうち、上方に配置されて支持金物１３０を直接支持する単位柱１２０は、下端から上端に向かうにしたがって漸次直径が小さくなるように全長に沿った所定値のテーパーが設けられている。これにより、下方に配置される単位柱１２０への負荷を軽減し、連結部材１４０を取り付けるリングのずりおちを防止することができる。ただし、これに限定するものではなく、支持金物１３０を直接支持する単位柱１２０をテーパーが設けられていないものとすることも可能である。
【００２３】
なお、本実施形態では、送電塔１００が３本の支持柱１１０を備え、かかる支持柱１１０は３つの単位柱１２０を連結して構成される例を示したが、これに限定するものではない。送電塔１００が備える支持柱１１０の数、および支持柱１１０を構成する単位柱１２０の数は適宜変更することが可能である。
【００２４】
ただし、従来の送電鉄塔は４本の脚部を有するため、本実施形態の送電塔１００においても４つの支持柱１１０を備えれば、支持金物１３０ひいては送電線を十分な強度で支持することが可能であると考えられる。したがって支持柱１１０は４本以下であることが好ましい。
【００２５】
また１つの支持柱１１０を構成する単位柱１２０の数は、送電線の地上高さにもよるが２本〜５本程度連結すれば十分な地上高さを確保できるものと考えられる。一方、単位柱１２０を５本より多く連結すると強度が不足するおそれがある。したがって、１本の支持柱１１０あたり単位柱１２０は２本〜５本であることが好ましい。
【００２６】
次に、上述した単位柱においてコンクリート１２２の内部１２０に配置される緊張鉄筋１２４および非緊張鉄筋１２６の材質について説明する。詳細には、まず緊張鉄筋１２４および非緊張鉄筋１２６の引張強度は、細径異形ＰＣ鋼棒（腐食防食学会規格  ＪＩＳ  Ｇ  ３１３７（細径異形ＰＣ鋼棒））のＤ種１号相当の１４２０Ｎ／ｍｍ２以上とすることが好ましい。これにより、単位柱１２０の大径化を避けつつ、必要強度を十分に確保することができる。
【００２７】
図３は、緊張鉄筋１２４の耐水素脆化試験（ＦＩＰ（Federation Internationale de la Precontrainte）試験）結果を示す図であり、縦軸は緊張鉄筋１２４の破断時間であり、横軸は緊張鉄筋１２４への負荷荷重である。緊張鉄筋１２４の耐水素脆化試験はＪＳＣＥ  Ｓ  １２０１に示す手順で行った。実験条件は、５０度の２０％チオシアン酸アンモニウム水溶液中において緊張鉄筋１２４に対して７０％または８０％の一定荷重を負荷し、２００時間を試験時間の打切りとした。なお、試験体は、７０％および８０％の場合ともに６つであり、すべての試験体において強度は１４２０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００２８】
図３に示すように、耐水素脆弱化試験の結果、負荷荷重すなわちプリストレスが７０％の場合には、６回すべてにおいて２００時間を越えても破断が生じなかった。これに対し、負荷荷重が８０％の場合、６回のうち２回において２００時間を越える前に破断が生じた。このことから、単位柱１２０の内部の緊張鉄筋１２４に対するプレストレスすなわち負荷荷重は、緊張鉄筋１２４の引張強度の７５％以下であるとよいことが理解できる。これにより、緊張鉄筋１２４の耐水素脆化特性を好適に確保することが可能となる。
【００２９】
下記は、以下に説明する非緊張鉄筋の各試験体の組成である。なお、すべての試験体において、Ｍｎの含有率は０．７％である。
・試験体Ａ:C 0.4%、Si 1.8%、(C+Si+Mn+Fe)以外＜0.1%
・試験体Ｂ:C 0.3%、Si 1.8%、(C+Si+Mn+Fe)以外＜0.1%
・試験体Ｃ:C 0.3%、Si 1.5%、(C+Si+Mn+Fe)以外＜0.1%
・試験体Ｄ:C 0.2%、Si 1.1%、(C+Si+Mn+Fe)以外＜0.1%
・試験体Ｅ:C 0.3%、Si 0.3%、(C+Si+Mn+Fe)以外＜0.1%
【００３０】
図４は、試験体Ａ〜Ｅおよびそれを用いたコンクリート柱の試験結果を説明する図である。図４中、評価１については、ＪＳＣＥ  Ｓ  １２０１（ＦＩＰ試験）に則って行った表層軟化処理前の非緊張鉄筋１２６の耐水素脆化特性の評価である。実験条件は、５０度、２０％チオシアン酸アンモニウム水溶液中で、引張強度の７０％の一定荷重を負荷し２００時間を試験時間の打切りとした。なお、非緊張鉄筋１２６への負荷荷重は、後述する軟化層が損傷した状態を考慮し、緊張鉄筋１２４と同等の荷重がかかった状態を想定した。
【００３１】
図４中、評価２はコンクリート柱を用いた苛酷暴露試験の評価である。実験条件は、試験体Ａ〜Ｅからなる鋼棒にプレストレスを負荷し、コンクリート柱に対して常時０．２ｍｍ以上のひび幅が保持される設計荷重を負荷した。また総合評価では、暴露期間を５年間として定期的に漏洩磁束法で非破壊にて鉄筋の破断の有無を評価し、鋼棒の破断を生じたものを不合格（×）とし、鋼棒が破断しなかったものを合格（〇）とした。
【００３２】
図４に示すように、（Ｃ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｆｅ）以外の成分の含有量が０．１％未満である試験体Ａ、ＢおよびＥを参照すると、試験体ＡおよびＢにおいては苛酷暴露試験における鉄筋の破断が生じていない。したがって、Ｓｉを１．８％含有し、且つ（Ｃ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｆｅ）以外の物質の含有量が０．１％未満であるときに、試験体すなわちそれからなる非緊張鉄筋とそれを用いたコンクリート柱の評価の両方において要求される耐水素脆化特性を満たすことが理解できる。
【００３３】
図５は、非緊張鉄筋１２６の耐水素脆化性能と軟化層との関係を説明する図である。本実施形態の特徴として、単位柱１２０の内部の非緊張鉄筋１２６に、鉄筋表層から７００μｍまでの範囲において鋼材中央部の９０％以下の硬度となる軟化層を形成する。鉄筋に軟化層を形成する処理方法としては、例えば特許文献（ＷＯ２００９／１２３２２７号公報）に記載の表面軟質化処理方法を例示することができる。
【００３４】
上記特許文献の表面軟質化処理方法では、焼入れ工程後の焼戻し工程において、加熱手段として高周波誘導加熱を行う。高周波誘導加熱による焼戻しでは鋼材自体が発熱するが、この発熱部の深さは、焼戻加熱コイルのコイルターン数と周波数、入力電気エネルギー、加熱温度、加熱時間、放冷時間の組合せにより調節することができる。したがって、軟化層の硬度や厚さを一定範囲で制御しながら表面軟化層を形成することができる点が本実施形態に適している。ただし、これに限定するものではなく、他の公知の方法を適宜選択することも可能である。
【００３５】
図５において、表層軟化処理層の評価として実施した苛酷水素脆化試験は、２０％チオシアン酸アンモニウム水溶液に酢酸−酢酸ナトリウムの緩衝溶液を加えた５０℃の溶液中で評価を実施した。試験手順は上述したＦＩＰ試験と同手順であるが、苛酷水素脆化試験によればかかるＦＩＰ試験より高濃度の水素吸蔵が可能である。
【００３６】
苛酷水素脆化試験では、軟化層が残存している健全な状態を模擬することから、引張強度の４０％の荷重を負荷し、１００時間を試験時間の打切りとした。また軟化層の損傷を模擬した試験前の導入疵深さは送電塔保全に必要な腐食代を考慮し５００μｍとした。
【００３７】
苛酷水素脆化試験の破断時間は、９０時間未満を不合格（×）として、９０時間以上１００時間未満を合格（〇）として、１００時間以上を特に優秀（◎）とした。総合評価は、苛酷水素脆化試験と硬度試験のいずれかあるいは両方が×のものは不合格として×、苛酷水素脆化試験が◎の場合は特に優秀として◎、その他を合格として○とした。
【００３８】
苛酷水素脆化試験に供する試験体は、疵付け前の状態で断面の硬度分布を測定した。測定位置は、試験体の表層から１００μｍと７００μｍと中心部の３点の硬度を、マイクロビッカースＨｖ０．５で計測した。試験体の中心部の平均硬度である中心硬度ＨＶｃ、表層から７００μｍ付近の硬度ＨＶ700、３００μｍ付近の硬度ＨＶ300としたとき、「（ＨＶ700/ＨＶｃ）×１００」から求められる軟化率が９０％以下、かつＨＶ700＞ＨＶ300を満たす場合は健全な軟化層が形成されていることから合格（○）として、いずれかが満たされない場合を不合格（×）とした。
【００３９】
図５に示すように、試験体Ａ〜Ｄは、鉄筋の表面に形成された軟化層の硬度の軟化率が、鋼材中央部の硬度（ビッカース硬度  ＨＶ５０）の８５％〜８９％である。試験体Ａ´およびＣ´は、組成はそれぞれ試験体ＡおよびＣと同じであるが、軟化層の硬度の軟化率を９８％および９３％に調整している。
【００４０】
試験体Ａ〜Ｄのように、表面軟化層の軟化率が鋼材中央部の９０％以下であると、苛酷水素試験において良好な結果が得られる。一方、組成が同一であっても、表面軟化層の軟化率が低い試験体Ａ´およびＣ´では、苛酷水素試験において早期に破断が生じてしまう。このことから、腐食損傷に対して良好な耐水素脆化特性を維持するには軟化率が９０％以下であることが必要であることが理解できる。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、送電線を把持する支持金物を支持する送電塔として利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００…送電塔、１０２…モルタル、１１０…支持柱、１２０…単位柱、１２０ａ…単位柱、１２０ｂ…単位柱、１２２…コンクリート、１２４…緊張鉄筋、１２６…非緊張鉄筋、１２８…フランジ、１３０…支持金物、１４０…連結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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