ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ СТОЙКА ДЛЯ ОПОР ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к длинномерным элементам строительных конструкций, изготовленных из железобетона, и может быть использована при изготовлении стоек опор воздушных линий электропередач ЛЭП класса до 10 кВ.
Для воздушных линий электропередач класса до 10 кВ в целях снижения ее стоимости и упрощения технологичности чаще всего применяются опоры, выполненные из железобетонных стоек. Одной из причин аварийности ЛЭП на железобетонных опорах является их разрушение, так как под действием атмосферного переменного водонасыщения и замораживания возникают трещины в бетонном слое, оголяются участки поверхности арматурного каркаса, на которых возникают электрокоррозионные процессы, которые усиливаются при попадании на него анодного тока с контактной сети.
Известны конструкции стоек контактной сети [1. Патент РФ №2250974, опубликовано: 27.04.2005, МПК Е04Н 12/12; 2. Свидетельство на полезную модель РФ №36310, МПК В60М 1/23, опубликовано 10.03.2004], состоящие из основного бетонного слоя и металлической арматуры. Эти решения направлены на защиту арматуры. В первом решении [1] на часть металлической арматуры нанесен диэлектрик, а во втором решении [2] на поверхность арматурного каркаса нанесено покрытие из никеля. Это позволяет незначительно повысить срок службы железобетонной стойки опоры, так как не предохраняет бетон от воздействия внешней среды. Кроме того, это дорого и нетехнологично при производстве железобетона.
Известна конструкция железобетонной стойки для опор ВЛ 10 кВ [3. Арх. №ЛЭП00.10 АООТ «РОСЭП» «Железобетонные стойки для опор ВЛ 10 Кв, повышающие долговечность и электробезопасность их эксплуатации», 2002], эта конструкция взята за прототип, как наиболее близкая по технической сути и достигаемому результату. Железобетонная стойка по прототипу [3] содержит основной объем бетона, в котором размещена предварительно напряженная рабочая арматура, выполненная в виде стержней. Стойка содержит спираль, привязанную к рабочей арматуре по концам стойки и в местах изменения шага спирали, а также монтажные и закладные петли. К стержням рабочей арматуры приварены металлические пластины, расположенные на торцах стойки. Кроме этого стойка содержит нижний заземляющий проводник, приваренный к нижней металлической пластине и закладной петле, и верхний заземляющий проводник, приваренный к верхней металлической пластине. Рабочая арматура предварительно напряжена до 550 МПа. Верхний торец стойки, концы рабочей арматуры и место приварки нижнего заземляющего проводника к металлической пластине покрыты лаком. Предварительно напряженная арматура, металлические пластины, расположенные на торцах стоек, а также лаковое покрытие повышают долговечность, электробезопасность железобетонных стоек и защищают стойку от деформаций и разрушений, как в процессе эксплуатации, так и при транспортировке стоек.
Однако такая конструкция является недостаточно жесткой, что ведет к деформациям и образованию трещин при эксплуатации и транспортировке стоек. Усилие передачи напряжения на бетон до 550 МПа является также недостаточным для обеспечения стабильного качества стоек и их долговечности, особенно при их эксплуатации в агрессивных средах. Кроме того, металлические пластины, приваренные к концам арматуры железобетонной стойки после ее изготовления (распалубки), не обеспечивают плотного их прилегания к бетону железобетонной стойки, что не исключает образование зазоров, а, значит, недостаточно защищает железобетонную стойку от проникновения влаги, что приводит к коррозии арматуры и разрушению бетона.
Задачей полезной модели является получение более качественных, экономичных и долговечных железобетонных стоек для высоковольтных линий электропередач, включая их эксплуатацию в агрессивных средах.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении сопротивляемости стойки деформациям во время их эксплуатации и при транспортировке путем повышения усилия предварительного напряжения рабочей арматуры и повышении жесткости железобетонной стойки; а также в повышении защиты торцов стоек от проникновения влаги.
Задача и технический результат достигаются следующим образом. Железобетонная стойка для опор высоковольтной линии электропередачи, как прототип, содержит основной объем бетона, предварительно напряженную рабочую арматуру. Стойка содержит также спираль, которая привязана к рабочей арматуре на концах стойки и в местах изменения шага спирали; монтажные и закладные петли. На торцах стойки расположены металлические пластины, которые жестко соединены с рабочей арматурой, например с помощью сварки. К нижней металлической пластине и закладной петле приварен нижний заземляющий проводник. К верхней металлической пластине приварен верхний заземляющий проводник.
В отличие от прототипа в заявляемой полезной модели рабочая арматура выполнена из высокопрочной арматурной проволоки, которая предварительно напряжена, например до 1000 МПа. Металлические пластины выполнены с отверстиями для протаскивания и жесткого закрепления концов рабочей арматуры. При этом металлические пластины, являясь одновременно несъемной опалубкой, плотно прижаты к бетону стойки.
В частном случае выполнения железобетонная стойка для опор высоковольтной линии электропередачи дополнительно содержит привязанные к рабочей арматуре вязальной проволокой арматурные стержни, концы которых пропущены через соответствующие отверстия металлических пластин и жестко с ними соединены. Рабочая арматура выполнена из стали ВрII-1400 диаметром 5 мм или из высокопрочной проволоки диаметром 3-4 мм, собранной в канаты или пряди. Верхний и нижний торцы железобетонной стойки покрыты лаком, например БТ-577 ГОСТ 5631-79.
Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемую полезную модель, среди известных технических решений заявителем не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Техническая суть полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 показан рисунок верхнего конца железобетонной стойки. На фиг.2 показан рисунок нижнего конца железобетонной стойки.
Железобетонная стойка содержит основной слой бетона 1, внутри которого размещена предварительно напряженная рабочая арматура 2. Рабочая арматура 2 размещена внутри спирали 3 и соединена с ней вязальной проволокой (на чертеже не показано) в местах изменения шага спирали 3 и на концах железобетонной стойки. Торцами железобетонной стойки являются металлические пластины 4 фиг.1 и 5 фиг.2. Каждая из пластин 4, 5 имеет отверстия, через которые пропущены концы 6 и 7 рабочей арматуры 2. Пластины 4 и 5 соединены между собой дополнительно арматурными стержнями 8 фиг.2, которые привязаны к рабочей арматуре 2. Дополнительные арматурные стержни 8, воспринимая на себя анодные напряжения, предохраняют тем самым рабочую арматуру 6, 7 от электрохимической коррозии. Концы дополнительных арматурных стержней 8 также пропущены через отверстия в металлических пластинах 4 и 5. Все пропущенные концы арматурных стержней 8 и рабочей арматуры 2 сварены с металлическими пластинами 4 и 5 соответственно. Кроме того стойка содержит верхний заземляющий проводник 9, который приварен к металлической пластине 4 фиг.1. Нижний заземляющий проводник 10 приварен к нижней металлической пластине 5 и к закладной петле 11 фиг.2. Позицией 12 показаны монтажные отверстия в железобетонной стойке. Железобетонная стойка имеет также монтажные петли (на чертеже не показано).
Полезная модель является промышленно применимой. Для ее изготовления используются стандартные материалы и элементы согласно соответсвующих ГОСТов и ТУ, например: ГОСТ 5781-82 (для заземляющих проводников, закладной и монтажной петель), ГОСТ 3282-74 (для проволоки), ТУ 5863 007-00113557-94. Верхний и нижний торцы железобетонной стойки покрыты лаком, например БТ-577 ГОСТ 5631-79. Рабочая арматура выполнена из стали ВрII-1400 диаметром 5 мм; в случае использования проволоки меньшего диаметра (3-4 мм) рабочую арматуру целесообразно собирать в канаты или пряди.
Изготовление железобетонной стойки согласно полезной модели производится в соответствии с ТУ 5863 007-00113557-94 и типовыми рабочими чертежами серии 3.407.1-143 «Железобетонные опоры ВЛ10 кВ». С помощью вязальной проволоки рабочую арматуру 2 привязывают к спирали 3 по концам стойки и в местах изменения шага спирали. Дополнительные арматурные стержни 8 привязывают к рабочей арматуре 2 вязальной проволокой в шести местах. Концы арматурных стержней 8 и рабочей арматуры 2 пропускают через отверстия металлических пластин 4, 5, являющихся несъемной опалубкой. После этого производится механическое натяжение рабочей арматуры 2 до 1000±50 МПа с последующим бетонированием. При достижении необходимой прочности бетона (после термообработки) происходит передача силового напряжения с упоров стенда на бетон стойки, и осуществляют распалубку готовой конструкции. После распалубки концы рабочей арматуры 2, арматурных стержней 8 в местах соединения с металлическими пластинами (несъемной опалубкой) обвариваются при помощи сварки. Нижний заземляющий проводник 10 приваривают к металлической пластине 5 и закладной петле 11. К верхнему концу заземляющего проводника 9 приваривают шайбу с целью вывода контактов для присоединения к ним переносных заземлений. Верхний заземляющий проводник 9 приваривают к металлической пластине 4. Торцы железобетонной стойки покрывают лаком БТ-577 ГОСТ 5631-79.
Применение в качестве рабочей арматуры высокопрочной предварительно напряженной проволоки с увеличенным предварительным напряжением до 1000 МПа повышает жесткость конструкции, сопротивляемость деформациям, которые наступают в процессе доставки стоек опор к месту монтажа и во время эксплуатации. Металлические пластины 4, 5, являющиеся несъемной опалубкой, обеспечивают их плотное прилегание к бетону железобетонной стойки и исключают попадание влаги на торцах железобетонной стойки, предотвращая тем самым коррозию рабочей арматуры, повышают трещиностойкость бетона. Покрытие торцов железобетонной стойки лаком еще более защищает ее от коррозии и разрушения. Увеличение усилия напряжения в рабочей арматуре, благодаря использованию высокопрочной проволоки из стали ВрII-1400 диаметром до 5 мм, позволяет снизить расход металла по сравнению с прототипом на 8-12%. В целом полезная модель ведет к получению более качественных, экономичных и долговечных железобетонных опор высоковольтных линий электропередач, включая возможность их эксплуатации в агрессивных средах.