СТОЙКА ОПОРЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к строительству, в частности, к длинномерным конструкциям - стойкам, изготовленным из бетона с внутренней арматурой, и которые могут быть использованы при строительстве опор линии электропередачи в основном напряжением класса от 0,4 кВ до 20 кВ.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известны выполнения стоек опор линии электропередач с преднапряженной арматурой и с арматурой в не преднапряженном состоянии. Конструкции с преднапряженной арматурой по сравнению с ненапряженной имеют повышенную трещиностойкость, динамическую прочность, жесткость.
Из уровня техники известны следующие стойки опоры линий для электропередач, содержащие в качестве продольной арматуры предварительно напряженную арматуру.
Патент RU 2427694 С1, опубл. 27.08.2011 раскрывает железобетонную стойку (опору) линии электропередачи, которая выполнена в виде полого столба из предварительно напряженного железобетона с поперечным прямоугольным сечением. При этом продольно поперечная арматура стойки выполнена в виде двух одинаковых блоков, каждый из которых состоит из преднапряженной арматурной проволоки, разделенной на две группы, отдаленные друг от друга относительно поперечной оси поперечного сечения стойки и расположенные симметрично по отношению к ней и выстроенные в ряд, параллельный продольной оси поперечного сечения стойки, который обвит плоской спиралью, причем вышеуказанные блоки размещены симметрично относительно продольной оси поперечного сечения стойки, в качестве продольной арматуры использована проволока диаметром 5 мм, а плоские спирали выполнены из проволоки 3 мм.
Недостатком такой опоры является электропроводимость стойки, низкая коррозионная стойкость, низкая прочность на изгиб и высокий увеличенный вес, за счет использования стали в преднапряженной арматуре и продольной проволоки.
Патент RU №107808 U1, опубл. 27.08.2011 раскрывает железобетонную стойку для опор высоковольтной линии электропередач. Эта стойка содержит основной объем бетона, предварительно напряженную рабочую арматуру; спираль, привязанную к рабочей арматуре на концах стойки и в местах изменения шага спирали; монтажные и закладные петли; металлические пластины, расположенные на торцах стойки и жестко соединенные с рабочей арматурой, например с помощью сварки; нижний заземляющий проводник, приваренный к нижней металлической пластине и закладной петле, и верхний заземляющий проводник, приваренный к верхней металлической пластине, причем рабочая арматура выполнена из высокопрочной арматурной проволоки, а 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 железобетонной стойки.
Однако такая опора тяжелая и недостаточно прочная, более дорогая в производстве, имеет низкую коррозионную стойкость, и высокую тепло и электропроводность.
Из уровня техники также известна композитобетонная стойка опор, раскрытая в RU 178875 U1, опубл. 20.04.2018 и выбранная в качестве прототипа (аналога). Согласно описанию, стойка опор для ЛЭП, включает в себя основной объем бетона, а также рабочую предварительно напряженную арматуру; спираль, связанную с арматурой на концах стойки и в местах изменения шага спирали; монтажные и закладные петли; пластины, расположенные на торцах стойки и жестко соединенные с рабочей арматурой, с помощью вязки пластиковыми хомутами. Рабочая арматура выполнена из высокопрочного композитного материала, а пластины выполнены с отверстиями для протаскивания и жесткого закрепления концов рабочей арматуры; при этом пластины, являясь одновременно несъемной опалубкой, плотно прижаты к бетону композитобетонной стойки. При этом рабочая арматура имеет овальную форму в поперечном сечении, арматуру устанавливают длинной осью овала, совпадающей с длинной осью поперечного сечения балки.
Выполнение таких композитобетонных стоек, согласно описанию, позволяет повысить экономичность и прочность, а также обеспечивает облегченность конструкции.
Недостатком композитобетонной стойки является малая прочность на изгиб вследствие использования предлагаемой арматуры и бетона в данной стойке. А также недостатками являются трещиностойкость стойки, ее низкая коррозионная стойкость и электропроводимость стойки. Указанные недостатки в совокупности приводят к снижению срока службы и эксплуатации стоек. Также указанная стойка имеет значительный вес.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технической проблемой является создание стоек опор линии электропередач, содержащих в качестве продольной арматуры предварительно напряженную арматуру и в которых устранены вышеуказанные недостатки аналога-прототипа.
Общим техническим результатом полезной модели является повышение срока эксплуатации (срока службы) стоек и снижение веса стоек опор линии электропередач.
Технический результат достигается за счет того, что стойка опоры линии электропередачи выполнена из фибробетона и содержит продольную композитную предварительно напряженную арматуру и поперечную композитную арматуру в виде спирали, при этом продольная композитная предварительно напряженная арматура представляет собой четыре предварительно напряженных стержня, расположенных по торцам стойки, таким образом, чтобы образовывать в поперечном сечении стойки прямоугольник, при этом продольная композитная предварительно напряженная арматура и спираль жестко соединены посредством пластиковых клипс по всей длине стойки с интервалом, соответствующим шагу спирали.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полезная модель будет далее пояснена посредством описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - продольный разрез опоры.
Фиг. 2 - поперечный разрез опоры.
Фиг. 3 - аксонометрия стойки опоры линии электропередач с частичным разрезом и соответствующий разрез, показывающий соединение продольной арматуры со спиралью посредством пластиковых клипс.
Фиг. 4 - пример пластиковой клипсы для армирования композитной арматуры.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - стойка опоры линии электропередач;
2 - продольная преднапряженная композитная арматура;
3 - композитная спираль;
4 - пластиковая клипса.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Стойка (1) опоры линии электропередач содержит основной объем (слой) фибробетона, внутри которого размещена композитная арматура (2 и 3). Фибробетон - это бетон, армированный дисперсными волокнами (фибрами). Фибробетон обладает повышенной трещиностойкостью, прочностью на растяжение, ударной вязкостью, сопротивлением истираемости [Баженов Ю.М. Технология бетона. Учеб. пособие для технол. спец. строит. вузов.  2-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 1987. Всего 415 c. / cтр. 305)].  В качестве фибры/волокна для фибробетона при производстве стойки (1) возможно использовать, например, полипропиленовые, базальтовые фиброволокна и другие материалы известные из уровня техники.
Заявленная стойка опоры (1) представляет собой усеченную четырехгранную пирамиду. В качестве композитной арматуры применена продольная предварительно напряженная арматура (2) и поперечная арматура – (композитная) спираль (3).
В качестве композитного материала продольной преднапряженной композитной арматуры (2) и композитной спирали (3) может быть использован стеклопластик, базальтопластик и другие композитные материалы, которые соответственно обладают диэлектрическими свойствами и высокими прочностными характеристиками.
Продольная преднапряженная композитная арматура (2) представляет собой четыре стержня, расположенные по торцам стойки (1), таким образом, чтобы образовать в поперечном сечении стойки (1) – прямоугольник, как, например, показано на фиг. 2. Продольная композитная предварительно напряженная арматура (2), представленная в виде стержней и спираль (3) жестко соединены посредством пластиковых клипс (4) по всей длине стойки (1) с интервалом, соответствующим шагу спирали (см. Фиг. 3). Шаг спирали (3) выбирают в зависимости от длины стержней (т.е. от длины, выполняемой стойки), а также в зависимости от диаметра стержней. Например, для стандартной стойки длиной 9,5-11 метров и диаметром стержня 12-16 мм – рабочий диапазон шага спирали может составлять 20-30 см.
В качестве пластиковых клипс (4), служащих для жесткого соединения продольной арматуры (2) и композитной спирали (3), применяют известные из уровня техники пластиковые изделия для армирования каркаса из композитных материалов. Например, на фигуре 4 представлен один из вариантов изделия для армирования в виде пластиковой клипсы (4). Клипсы (4) изготовлены из пластика, устойчивого к негативному влиянию температурных колебаний, влаги и агрессивных сред. Клипсы (4) позволяют прочно и жестко скреплять (соединять) конструкцию композитной арматуры стойки (1), обеспечивая ее стабильность, и при этом не повреждают целостность самой арматуры (2).
Стойку опоры (1) изготавливают следующим образом. Осуществляют подготовку металлических полых форм, для этого металлическую (стальную) форму сначала очищают, а затем на внутреннюю поверхность формы наносят слой смазочного состава, для того чтобы бетонная стойка, после того как затвердеет, могла быть легко изъята из формы.
Через отверстия в торцах формы пропускают продольную композитную арматуру (2), представляющих собой четыре стержня. Эти четыре стержня располагают по торцам стойки (1), таким образом, чтобы образовывать в поперечном сечении стойки (1) прямоугольник. С двух торцов формы стержни фиксируют в цангах. После чего к цангам прикладывают растягивающее усилие 450-750 Мпа, преднапрягая, тем самым, продольную композитную арматуру (2).
После этого композитную спираль (3) жестко закрепляют (соединяют) с продольной композитной арматурой (2) посредством пластиковых клипс (4) по всей длине стойки (1)и в местах изменения шага спирали (3). Композитную спираль (3) закрепляют (соединяют) с продольной композитной арматурой (2) с интервалом, соответствующим шагу спирали (3).
Далее в форму с арматурой (2 и 3) осуществляют заливку фибробетона, где происходит его дальнейшее уплотнение, с последующим его отверждением. Стойка (1) сохнет под воздействием пара, а затем ее вынимают с помощью крана из формы. В результате получают заявленную стойку (1) опоры линии электропередач.
Заявленная стойка опоры может быть использована в разнообразных климатических условиях.
Были произведены две партии заявляемых стоек опор линии электропередач.
Первая партия стоек опор была выполнена из фибробетона с полипропиленовыми фиброволокнами, композитная арматура (продольная и поперечная) была выполнена из стеклопластика. Вторая партия стоек опор была выполнена из фибробетона с базальтовыми фиброволокнами и с базальтопластиковой композитной арматурой.
Как показали эксперименты, в произведенных партиях стоек опор линии электропередачи по сравнению с прототипом прочность на изгиб увеличивается на 30 %. Выполнение заявленной стойки также позволит также значительно снизить случаи крошения фибробетона при длительных циклических изгибающих нагрузках.
Применение фибробетона с заявляемой композитной арматурой (которая содержит спираль и четыре предварительно напряженных стержня, расположенных по торцам стойки таким образом, чтобы образовывать в поперечном сечении стойки прямоугольник, при этом стержни и спираль жестко соединены посредством пластиковых клипс по всей длине стойки с интервалом, соответствующим шагу спирали) в предлагаемых стойках повышает трещиностойкость.
Кроме того, сама заявленная опора линии электропередачи имеет пониженные характеристики электропроводимости из-за отсутствия металла и использования фибробетона, что повышает электробезопасность. Также в заявленной опоре отсутствует коррозия из-за применения отсутствия в стойке материалов, которые могут быть подвержены коррозии.
Таким образом, все эти указанные свойства (низкая электропроводимость, повышенная коррозионная стойкость, повышенная трещиностойкость и повышенная прочность на изгиб) позволят обеспечить общий технический результат - повышение срока эксплуатации (срока службы) стоек опор линии электропередач.
За счет применения фибробетона, композиционных материалов в арматуре стойки и пластиковых клипс достигается легкость по весу стойки, что существенно снижает транспортные расходы на перевозку стоек. Таким образом, решена заявленная техническая проблема.
Полезная модель является промышленно применимой. Указанная стойка опоры линии электропередач может быть произведена любым подходящим и применяемым в данной отрасли способом с использованием соответствующего промышленного оборудования.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, в том виде как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.