3-4. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ОПОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СССР
С учетом зависимости предельной прочности стоек от прочности бетона (см. § 3-3) экономически целесообразно выполнять железобетонные центрифугированные трубы, идущие для стоек опор, из тяжелого бетона марки по прочности на сжатие не ниже 400.
Принятые в Советском Союзе конструкции железобетонных опор унифицированы.
Рис. 3-14. Общий вид промежуточной двухцепной одностоечной опоры 110 кВ для I и II РГ
Рис. 3-15. Общий вид промежуточной одноцепной одностоечной опоры 35 кВ для I и II РГ
Одностоечные свободностоящие опоры с цельными железобетонными коническими трубчатыми стойками длиной 22,6 м* и металлическими траверсами применяются для одноцепных и двухцепных линий 35 и 110 кВ и одноцепных линий 150 кВ (рис. 3-14 и 3-15).
В настоящее время траверсы всех железобетонных опор линий электропередачи 110 кВ и выше делаются только металлическими, так как железобетонные траверсы, не только сложны в монтаже, но и снижают полезную нагрузку на опору, создавая дополнительные изгибающие моменты, действующие на стойки.
Крепление траверс к стойке может быть выполнено с помощью болтов, пропущенных через специальные отверстия в ней (рис. 3-16), или с помощью хомутов, охватывающих стойку и имеющих цапфы для закрепления концов поясов траверс (рис. 3-17).
Рис. 3-16. Крепление металлической траверсы к железобетонной стойке с помощью сквозных болтов
Рис. 3-17. Крепление металлической траверсы к Железобетонной стойке с помощью стальных хомутов
Недостатком первого способа крепления является необходимость отверстий в стенках стойки, что нарушает ее цельность. Фиксация закладных деталей, армирующих отверстия, усложняет технологию, а их расположение точно в одной плоскости практически невозможно, вследствие чего траверсы в плане имеют значительные взаимные угловые смещения. Под действием тяжения провода при обрыве в месте выхода болта происходит поверхностное разрушение бетона, что в дальнейшем может привести к коррозии арматуры. Помимо этого, как показала практика эксплуатации, при обрывах проводов больших сечений стойки опор проворачиваются в грунте, причем восстановить первоначальное положение опоры очень трудно.
Крепление траверс с помощью хомутов свободно от этих недостатков. Траверса крепится с помощью состоящего из двух половин хомута с цапфами, закрепленного двумя болтами (по одному в каждой паре проушин). Необходимым условием хорошей работы хомута является возможно более полное прилегание его поверхности к стойке опоры. Для этого, хомут должен выполняться из полосы толщиной не более 6 мм. Жесткость проушин хомута, необходимая для плотного затяга, обеспечивается припаркой ребер жесткости (рис. 3-17).
Такой хомут при определенной величине горизонтальной силы, приложенной к концу траверсы и направленной перпендикулярно ее оси, проворачивается на стойке. Вместе с хомутом поворачивается и траверса, сокращая тем самым пролет и снижая тяжение провода. Таким образом, хомут выполняет роль зажима ограниченной прочности заделки.
Рис. 3-18. Безрезьбовое соединение поясов металлических траверс промежуточных одностоечных свободностоящих опор со стальными хомутами
Рис. 3-19. Крепление поддерживающей гирлянды изоляторов к металлической траверсе промежуточных одностоечных свободностоящих опор
Такие траверсы обеспечивают более благоприятные условия работы линии чём поворотные траверсы на металлических опорах, применявшиеся на некоторых линиях в Германии, поскольку при горизонтальных нагрузках (перпендикулярных оси траверсы), меньших 5,5 кН, траверсы не проворачиваются. Таким образом обеспечивается устойчивость линий при их работе в нормальных режимах. Крепление траверс на хомутах практически исключает провороты опор в грунте, а если они произойдут, первоначальное положение траверс легко восстанавливается при ослаблении болтов, стягивающих полухомуты. Крепление с помощью хомутов не нарушает цельности стоек, упрощает их изготовление и потому предпочтительно для любых стоек, особенно с проволочной арматурой, для которых крепление армирующих отверстие закладных деталей в арматурном каркасе затруднительно. Хомуты дают возможность легко регулировать положение траверсы на стволе. Недостатком хомутов является несколько большая, чем болта и необходимой для него закладной детали, сложность изготовления, из-за чего они не получили широкого применения.
На переходах линий электропередачи через другие объекты согласно действующим нормам проворот траверс не допускается. В этом случае крепление траверс к стойке выполняется с помощью широких хомутов, имеющих два болта в каждой проушине, а в случае необходимости и с помощью парных хомутов.
В настоящее время металлические траверсы защищаются от коррозии путем горячей оцинковки, в связи с чем они изготавливаются собираемыми из отдельных стержней на болтах; в сварных траверсах стержни соединяются путем сварки встык (не внахлестку). Эти конструктивные особенности определяются необходимостью устранения щелей между поверхностями свариваемых элементов, в которые может попасть кислота во время обработки ею конструкций перед оцинковкой.
Оцинкованные траверсы довольно долгое время не требуют ухода в процессе эксплуатации обеспечивая, таким образом, капитальность построенной линии электропередачи.
При горячей оцинковке резьба концов цапф заполняется цинком и потому нуждается в прочистке. Поэтому может быть рекомендовано безрезьбовое крепление с помощью специального замка (рис. 3-18). На цапфе делается кольцевой паз, в который вкладывается специальная штампованная шайба, конец шайбы отгибается и препятствует выходу ее из паза. Такие крепления успешно применены на линиях.
На рис. 3-19 дана конструкция крепления гирлянды к траверсе с помощью унифицированных деталей КГП, выпускаемых арматурными заводами. Расположение проводов на одноцепных линиях 35—220 кВ принято по треугольнику, на двухцепных линиях 35—150 кВ по шестиугольнику (так называемая бочка).
Унифицированные железобетонные опоры для линий 220 кВ в районах с интенсивной пляской проводов и для всех линий 330 и 500 кВ разработаны с горизонтальным расположением проводов. Практика эксплуатации линий с вертикальным расположением проводов показала, что в ряде районов имело место
В примененных в настоящее время конструкциях опор это явление учтено и расстояния между проводами соответственно увеличены (см. гл. 1).
Рис. 3-20. Промежуточная одноцепная одностоечная свободностоящая опора 220 кВ
Общий вид унифицированных одноцепных опор 110 кВ для I и II и для III и IV районов, а также двухцепной опоры 110 кВ даны на рис. 3-7, 3-8 и 3-9. Как уже отмечалось, для двухцепных опор 110 кВ применена коническая стойка длиной 26 м,
диаметром в комле 650 мм, что обеспечило повышенный габарит между проводами и одновременно увеличило габаритный пролет.
В проект унификации 1960 г. была включена промежуточная одностоечная свободностоящая опора 220 кВ с металлическими траверсами и тросостойкой и треугольным расположением проводов, разработанная на базе цилиндрической стойки длиной 22,2 м, диаметром 560 мм и рассчитанная на подвеску проводов марки до АСО-500 включительно. Поскольку диаметр стойки для принятых нагрузок недостаточен, для нее был допущен процент армирования, больший предельного, при котором расчет переоценивает прочность. Поэтому при действии на опору расчетных нагрузок ее надежность оказывалась ниже нормируемой, что подтверждается практикой эксплуатации и данными обследования линий.
В проекте унификации 1968—1970 гг. разработана одноцепная свободностоящая опора 220 кВ (рис. 3-20) на базе конической стойки длиной 26,0 м, с нижним наружным диаметром 650 мм, с пролетом 290 м во II районе гололедности и при проводе АСО-400 вместо пролета 220 м для ранее применявшейся опоры.
Траверсы опоры металлические, крепятся к стволу с помощью сквозных болтов, крепление гирлянд к траверсе осуществляется с помощью стандартных деталей КГП.
Закрепление одностоечных железобетонных опор выполняется путем их заделки в цилиндрических котлованах; в необходимых случаях закрепления усиливаются ригелями, площадь которых определяется из расчета.
Рис. 3-21. Промежуточная портальная опора 330 кВ с внутренними связями с цилиндрическими стойками длиной 26,4 м
При горизонтальном расположении проводов применяются двухстоечные портальные опоры с внутренними связями: опоры ПВС-220 и ПВС-330 (рис. 3-21, 3-22). Для этих опор могут быть применены цилиндрические стойки диаметром 560 мм, длиной 22,2 и 26,4 м, а также конические стойки длиной 26,0 м, диаметром 650 мм в комле. Более целесообразны стойки больших длин (26,0 и 26,4 м), применение которых уменьшает количество опор на линии и, следовательно, трудоемкость строительных и монтажных работ.
Траверсы и тросостойки опор выполняются стальными. Траверса плоская из швеллеров состоит из трех частей: средней балки и двух консолей. Монтаж опоры ведется отдельными стойками, устанавливаемыми краном-установщиком в цилиндрические котлованы. Консоли траверсы и тросостойки монтируются на железобетонных стойках до установки. Средняя часть траверсы закрепляется концом на одной из стоек и при монтаже висит вдоль стойки. После установки и выверки стоек она вращением вокруг шарнира на стойке, к которой была закреплена до подъема, выводится в горизонтальное положение и закрепляется на второй стойке. При применении опоры в условиях, характеризующихся большими весовыми нагрузками (тяжелые провода, интенсивный гололед), узлы крепления консольных тяг соединяются между собой горизонтальной связью.
Рис. 3-22. Промежуточная портальная опора 330 кВ с внутренними связями с коническими стойками длиной 26 м
Перекрестные связи разгружают стойки от изгиба, а закрепление — от опрокидывающих моментов. При применении 26-метровых конических стоек, прочность которых рассчитана на условия работы без внутренних связей, связи применяются в случаях, когда основание образуется слабыми грунтами. Основные узлы опоры ПВС-330 даны на рис. 3-23.
На линиях 220, 330 и 500 кВ нашли применение портальные опоры на оттяжках (рис. 3-24) проекта унификации 1960 г. Для стоек этих опор и траверсы опоры 500 кВ используются цилиндрические железобетонные трубы длиной 22,2 м, диаметром 560 мм, для траверсы опор 330 кВ — такая же труба длиной 18 м; а опор 220 кВ — длиной 14,9 м.
Траверса и стойки в плоскости портала соединены шарнирно, в этих же узлах крепятся и оттяжки опоры.
Рис. 3-23. Узлы опор типа ПВС: а — крепление к стойке; б — крепление траверсы к
наклонной связи стойке
Рис, 3-24. Промежуточная одноцепная опора 500 кВ портального типа на оттяжках для
' II—IV РГ
Рис. 3-25. Деталь опорного узла опоры на оттяжках
Стойки нижними концами опираются на грибовидные фундаменты с наклонными колоннами, оси которых являются продолжением осей стоек опоры. Опирание стоек на фундамент шарнирное (рис. 3-25). На нижний конец стойки надет специальный опорный башмак, имеющий плиту со сферической вогнутой поверхностью и отверстием в центре. Башмак плитой опирается на лежащую на колонне подножника стальную литую плиту со сферической выпуклой поверхностью, также имеющую отверстие в центре. Колонна подножника заканчивается стальным штырем, который при установке опоры входит в отверстия обеих плит, обеспечивая их рабочее положение.
Оттяжки выполняются из стального спирального каната (ГОСТ 3064—66), одиночного диаметром 15,5 м для опор 220 кВ, одиночного диаметром 18,5 мм для опор 330 кВ и двойного диаметром 17 мм для опор 500 кВ. В верхних узлах опор 220 и 330 кВ они закрепляются в натяжных зажимах типа НС, которые с помощью скоб крепятся к стакану. С целью повышения прочности заделки каната в зажиме по рекомендации треста «Электросетьизоляция» для опрессования принимаются матрицы на номер меньше.
Рис. 3-26. Деталь крепления траверсы опоры на оттяжках к стойке
В опорах 500 кВ канат в верхнем узле перепускается через одетый на вал коуш. Нижние концы оттяжек крепятся к якорным плитам с помощью U-образных анкерных тяг, имеющих на концах нарезку для регулировки натяжения, и клиновых зажимов, в которые заделываются концы канатов. Клиновые зажимы для опор 220 и 330 кВ приняты одиночными, для опор 500 кВ — двойными. Траверсы опор 330 и 500 кВ усилены системой тяг, которые разгружают консоли от изгибающих моментов, создаваемых вертикальными нагрузками, за счет их передачи на среднюю часть; опоры 220 кВ имеют балочную траверсу. Детали верхних узлов опор на оттяжках даны на рис. 3-26. Опоры этого типа для ВЛ 220 и 330 кВ менее экономичны по сравнению с опорами типа ПВС и одностоечными и потому в проект унификации 1968—70 гг. не вошли, для линий 500 кВ проектом предусмотрена опора ПБ 500-1.
Для портальных опор требуется по три железобетонные трубы на каждую опору, а для опор типа ПВС — две трубы, вследствие чего эти конструкции получаются сравнительно дорогими.
Рис. 3-27. Промежуточная одноцепная одностоечная опора 330 кВ на оттяжках для I и II РГ
Без расширения производства железобетонных труб можно существенно увеличить количество опор, применяя промежуточные одностоечные опоры на оттяжках (рис. 3-27). Для этих опор принято треугольное расположение проводов, и, следовательно, область их применения ограничивается линиями, не требующими горизонтального расположения проводов. Для опоры могут применяться стойки длиной 22,2 м и 26,4 м. Однако опоры со стойками длиной 26,4 м имеют более высокие технико-экономические показатели.
Траверсы и тросостойки опор выполняются металлическими, оцинкованными, что обеспечивает долговечность опор и снижение Эксплуатационных расходов. Опора удерживается в рабочем положении тремя оттяжками, из которых две расщепленные. Верхние концы расщепленных оттяжек крепятся к противоположным консолям нижней траверсы, а нижние к двум анкерным плитам: обе ветви каждой оттяжки к самостоятельной плите. Третья, нерасщепленная оттяжка крепится непосредственно к стволу на отметке нижней траверсы.
При такой схеме пространственного расположения оттяжек моментные пары, действующие в горизонтальной плоскости, воспринимаются непосредственно оттяжками. Стойка опоры имеет такой же опорный башмак, как и портальная, и опирается на грибовидный железобетонный подножник. Расчетный пролет одностоечной опоры 220 кВ на оттяжках при длине стойки 22,2 м составляет 375 м, а при длине стойки 26,4 м — 420 м. Сравнение показателей на 1 км линии электропередачи 220 кВ подтверждает что одностоечная опора на оттяжках экономичнее одностоечной свободностоящей. Недостатком опоры на оттяжках по сравнению со свободностоящей является необходимость выполнения земляных работ для установки подножника и анкерных плит, а также установка опоры падающей стрелой.
Эти недостатки устраняются при применении свайного фундамента и при использовании для монтажа опор специальных кранов. Промежуточные одностоечные опоры на оттяжках являются наиболее экономичными конструкциями на линиях электропередачи переменного тока напряжением 220 и 330 кВ. Еще более экономично применение таких опор для линий электропередачи постоянного тока, на которых подвешиваются два полюса. Такие опоры на будущих линиях передачи больших мощностей от северных сибирских ГЭС безусловно найдут широкое применение.
Рис. 3-28. Промежуточная двухцепная опора 220 кВ на оттяжках для I и II РГ
Двухцепные линии 220 кВ обычно выполняются на металлических опорах, но в некоторых случаях оказывается целесообразным применить железобетонные элементы для двухцепных опор и на линиях этого напряжения. На рис. 3-28 дан общий вид двухцепной опоры на оттяжках. Опора имеет металлическую траверсу и железобетонные стойки диаметром 560 мм, длиной 22,2 м.
Цилиндрические железобетонные стойки диаметром 560 мм, длиной 26,4 м успешно могут быть использованы для промежуточных опор линий электропередачи 500 кВ. На рис. 3-29 показан общий вид портальной опоры на оттяжках для линий напряжением 500 кВ с железобетонными стойками и металлической траверсой. Одностоечные и портальные опоры на оттяжках, приведенные на рис. 3-27 и 3-29, в число унифицированных не вошли. Они являются индивидуальными конструкциями, которые применяются в практике строительства линий электропередачи в тех случаях, когда по условиям данного объекта себя оправдывают.
На анкерные и анкерные угловые опоры от тяжения проводов и тросов передаются большие, изгибающие и крутящие моменты, которые не могут быть восприняты одной свободностоящей железобетонной стойкой даже для условий ее применения на линиях электропередачи 35 кВ, а тем более на линиях более высоких напряжений. Для восприятия этих нагрузок могут быть применены спаренностоечные отпоры (см. рис. 3-11). Ввиду необходимости производства сложных бетонных работ на пикете такие опоры в СССР распространения не получили.
Рис. 3-29. Промежуточная одноцепная опора 500 кВ портального типа на оттяжках со стойками длиной 26,4 м
Простой и хорошо воспринимающей все нагрузки является одностоечная опора с расщепленными оттяжками. Такие опоры для линий электропередачи 35—110 кВ делаются одноцепными (см. рис. 3-12) и двухцепными (рис. 3-30), для линий 220 кВ — только одноцепными (рис. 3-31). Для линий 330 кВ одностоечные анкерные угловые опоры со стойками из цилиндрических труб диаметром 560 мм становятся невыгодными, поскольку при их использовании сильно увеличивается толщина стенки стойки и площадь арматуры.
Одноцепные анкерные угловые опоры 110 и 220 кВ применяются с заделкой стойки в грунте или с шарнирным опиранием на фундамент. Первые применяются на линиях с одностоечными свободностоящими опорами, вторые как повышенные на переходах через железные дороги, а опоры 220 кВ также на линиях с промежуточными одностоечными опорами на оттяжках.
Повышенные анкерные угловые опоры, так же как и аналогичные промежуточные (см. рис. 3-27), имеют цилиндрическую железобетонную стойку, которая шарнирно опирается на грибовидный подножник и удерживается в рабочем положении тремя оттяжками, из которых две расщепленные. Расщепленные оттяжки крепятся к концам нижней траверсы, третья нерасщепленная оттяжка непосредственно к стойке.
Рис. 3-30. Анкерная угловая двухцепная одностоечная опора 110 кВ на оттяжках для I и II РГ
Рис. 3-31. Общий вид анкерной угловой одноцепной опоры 220 кВ на оттяжках с заделкой стойки в грунт
При применении опор по первой схеме стойка должна заделываться в грунт путем установки в цилиндрический котлован с последующей его засыпкой послойно уплотняемым грунтом. В этом случае шарнирный башмак заменяется круглой плитой диаметром до 700 мм. Глубина заложения стойки должна быть не менее 2,5 м, при этом на грунт основания под подошвой стойки могут быть переданы значительно большие, чем при грибовидных подножниках, давления. Такая заделка может применяться в хороших грунтах с механическими характеристиками, определяемыми характером и величиной действующих на опоры нагрузок. Установка стоек в широкие котлованы не рекомендуется, так как условия работы грунта под опорной плитой такие же, как под опорной плитой грибовидных подножников, и потому ее размеры резко возрастают.
Натяжные гирлянды нижних проводов крепятся по концам нижней траверсы, а верхнего провода — непосредственно к стволу. Для обеспечения необходимых воздушных промежутков между шлейфами и элементами опоры применяются поддерживающие гирлянды. Расщепленные оттяжки двухцепной опоры крепятся к средней траверсе (см. рис. 3-30). Фотография одноцепной анкерной угловой опоры 110 кВ дана на рис. 3-32, а двухцепной опоры 35 кВ на рис. 3-33. Анкерные угловые опоры 220 кВ по своей конструкции аналогичны опорам 110 кВ. Однако в соответствии с нагрузками на эти опоры их стойки имеют более сильное армирование, а оттяжки выполняются из тросов большего диаметра.
Опоры на оттяжках являются предварительно напряженными конструкциями, деформации которых зависят не только от сечения оттяжек, но и от величины их натяжения. Это обстоятельство требует указания в проекте об обязательном предварительном (до подвески проводов) натяжении оттяжек и величине этого натяжения. Контроль предварительного натяжения может быть осуществлен по периоду их качания в соответствии с выражением:
где I и G — длина и вес оттяжки, соответственно в см и Н, g=980 см/сек2, τ — период качания оттяжки в секундах, т — коэффициент, учитывающий отклонение реальной схемы; по исследованиям треста ОРГРЭС для оттяжек из круглой стали диаметром 24 мм т=0,9, а диаметром 28 мм т=0,86.
Технические и экономические показатели одностоечных опор на оттяжках в значительной мере зависят от конструкций узлов крепления элементов опоры к стволу. На рис. 3-34 дана деталь крепления тросостойки на стволе. Тросостойка, представляющая собой пространственную решетчатую ферму, приварена к листу, перекрывающему цилиндрическую обойму, в которую входит верхний конец стойки. Обойма на стойке затягивается болтами через специальные проушины.
Рис. 3-32. Общий вид анкерной угловой одноцепной опоры 110 кВ на оттяжках
Рис. 3-33. Общий вид анкерной угловой двухцепной опоры 35 кВ на оттяжках
Пояса оттяжечной траверсы закреплены на стойке с помощью хомута и сквозного болта, проходящего через стенки стойки, хомута и полки поясов (рис. 3-35, а). Сквозной болт фиксирует положение хомута; плотность его прилегания к стойке обеспечивается затягом болтов в проушинах. К хомуту крепится третья (нерасщепленная) оттяжка.
Рис. 3-34. Деталь крепления тросостойки промежуточной опоры к стволу
В узле крепления тяг этой траверсы происходит передача действующих в оттяжках усилий на стойку. В анкерных опорах 110 кВ, а также в нормальных анкерных опорах 220 кВ и промежуточных опорах 220 и 330 кВ тяги крепятся непосредственно к стойке (рис. 3-35, б) с помощью болта, пропущенного через отверстие в стойке, в которое заложена металлическая труба, приваренная к продольной арматуре, обычно выполняемая из двух уголков. В повышенных анкерных опорах 220 кВ и в некоторых промежуточных специальных опорах тяги траверс крепятся к одетому на верхний конец стойки стальному стакану, который одновременно служит основанием для тросостойки (рис. 3-36). Осевое усилие на стойку при такой конструкции узла передается непосредственно на ее торец через крышку стакана. Расщепленные оттяжки крепятся к вертлюгам, расположенным на обеих консолях траверсы (рис. 3-37). Оси вертлюгов перпендикулярны, а оси скоб параллельны оси траверсы. Такой узел позволяет в широких пределах изменять пространственное расположение от тяжек.
Рис. 3-35. Детали крепления поясов (а) и тяг (б) траверсы к стволу анкерных и промежуточных опор с расщепленными оттяжками
Рис. 3-36. Общий вид верхней части анкерной транспозиционной опоры
Рис. 3-37. Деталь крепления ветвей расщепленных оттяжек к тра версе
Для стоек промежуточных одностоечных свободностоящих опор применяются железобетонные конические и цилиндрические трубы, изготавливаемые центробежным способом на отечественных заводах. Наружные диаметры труб приняты в соответствии с действующими на них в условиях эксплуатации усилиями. Нижние (большие) диаметры определяются максимальными изгибающими, верхние (меньшие) — крутящими моментами. Каждому конкретному условию применения на линии соответствуют свои размера стойки, при которых достигается наибольший экономический эффект. Однако применять трубы разных диаметров, рассчитанные на все встречающиеся на практике условия, нецелесообразно, несмотря на получаемую при этом значительную экономию бетона и арматурной стали. Сейчас для опор этого типа принято пять типоразмеров труб (см. табл. 3-2). Первый типоразмер трубы используется для стоек одноцепных опор 35, 110 и 150 кВ, нагрузки на которые не превышают их предельной прочности, второй — для более сильнонагруженных двухцепных опор 110 и 150 кВ, а также одностоечных опор 220 кВ, третий — для анкерно-угловых одностоечных свободностоящих опор 35 кВ, четвертый и пятый — для портальных опор 330 кВ с внутренними связями, портальных опор 500 кВ на оттяжках, а также анкерно-угловых опор 110 кВ с расщепленными оттяжками. При выборе верхнего наружного диаметра конических стоек учтено также требование, чтобы крепление траверс к стойке было достаточно простым.
Стойки первых железобетонных опор выполнялись из конических железобетонных труб длиной 22,2 м, наружными диаметрами 560 и 271 мм. Затем верхний наружный диаметр был увеличен до 334 мм, а длина трубы до 22,6 м. Увеличение диаметра было продиктовано необходимостью повышения несущей способности на кручение, увеличение длины — технологическими соображениями.
Арматурные каркасы стоек состоят из продольной и поперечной арматуры, монтажных колец и закладных деталей. Продольная арматура может выполняться из стержневой арматурной стали или из высокопрочной арматурной проволоки и прядей. Стойки с ненапряженной стержневой арматурой из стали класса А-Ш имеют удовлетворительные характеристики и могут применяться на линиях. Однако при перевозке по железной дороге в надопорных и в пролетных участках образуются поперечные трещины с шириной раскрытия до 0,2 мм, ухудшающие эксплуатационные качества стоек. Поэтому такие стойки в настоящее время не применяются. При применении стержневой арматурной стали класса A-IV и A-V стойки, удовлетворяющие предъявляемым к ним требованиям, получаются только при напряжении продольной арматуры. При этом удовлетворительные результаты получаются при напряжении не всей продольной арматуры, а только ее части.
В стержневых конических стойках одностоечных свободностоящих опор с эпюрой изгибающих моментов, близкой к треугольной, площадь продольной арматуры изменяется по длине трубы (рис. 3-38) в соответствии с эпюрой, если при этом не встречаются трудности технологического характера. Изменение площади арматуры по длине трубы достигается применением ненапрягаемых стержней разной длины. Концы всех стрежней обычно доводят до края широкой части каркаса, иногда часть стержней имеет небольшие осевые смещения.
Для общего случая произвольного направления нагрузки в одном сечении должны заканчиваться не менее трех стержней, расположенных в каркасе через 120 дуговых градусов; этим достигается удовлетворительная равнопрочность трубы, расположенной за сечением «обрыва» стержней при изменении плоскости изгиба.
Рис. 3-38. Железобетонная коническая стойка со смешанным армированием из стержневой арматурной стали класса A-IV
«Обрыв» большего числа стержней незначительно повышает качественные показатели стойки, приводя к перерасходу арматурной стали. Такое армирование применяется в трубах, имеющих ненапряженную продольную арматуру из отдельных стержней. Продольная арматура из высокопрочной арматурной проволоки выполняется в виде плоских пучков, состоящих из нескольких (двух-шести) проволок, расположенных в одной плоскости без зазора и ориентированных в радиальном направлении (рис. 3-39), и полностью подвергается предварительному напряжению. Такая форма пучков обеспечивает наилучшее сцепление арматуры с бетоном.
Поперечная арматура стоек выполняется в виде односторонней однозаходной охватывающей спирали из обыкновенной арматурной проволоки класса В-1 (ГОСТ 6727—53*) диаметром 4, реже 5 мм. В опорах этого типа крутящий момент по высоте стойки имеет постоянную величину. Поэтому в стойках с продольной арматурой из стержневой арматурной стали, в которых только часть арматуры подвергается предварительному напряжению со сравнительно небольшим общим контролируемым усилием (600—800 кН), для сечений с меньшим диаметром требуется более сильная спираль, чем для сечений с большим диаметром. Более частая спираль предусматривается также на расположенном в грунте участке стойки, где имеют место значительные перерезывающие силы (порядка 150 кН).
В стойках с предварительно напряженной продольной арматурой из высокопрочной проволоки класса Вр-II или из семипроволочных арматурных прядей класса П-7, для которых общее контролируемое усилие имеет значения 1400—2000 кН по расчету спираль не требуется, она выбирается из конструктивных соображений. Ее шаг при применении обыкновенной арматурной проволоки класса В-I диаметром 4 мм принимается по всей длине за исключением концевых участков равным 200 мм; на концевых участках длиной 500 мм шаг спирали уменьшается до 50 мм.
Монтажные кольца выполняются из арматурной стали класса А-Ι диаметром 8 и 10 мм. По отношению к продольной арматуре эти кольца ставятся как внутренние. Они обеспечивают жесткость каркасов со стержневой арматурой, необходимую для намотки спирали, для переноски каркасов и т. д. В каркасах с проволочной арматурой часть колец выполняется с направляющими штырями, которые обеспечивают плоскую форму пучков на всей длине стойки. При намотке спирали кольца препятствуют смещению пучков к оси стойки. По концам стоек с проволочной арматурой ставятся дополнительные кольца, предохраняющие концы труб от разрушения при передаче натяжения арматуры на бетон. Закладные детали для крепления траверс выполняются из отрезков трубы или свариваются из равнобоких уголков и крепятся к арматурному каркасу с помощью колец, которые служат одновременно и для фиксации деталей.
Конструкция и армирование цилиндрических стоек определятся условиями их применения. Толщина стенки стоек промежуточных одноцепных свободностоящих одностоечных опор 220 кВ и портальных опор 330 кВ, работающих как защемленные
консоли, принимается переменной по высоте в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, толщины стенок стоек опор типа ПВС, портальных и одностоечных опор на оттяжках приняты постоянными по всей длине стоек. Арматурные каркасы этих стоек (рис. 3-40 и 3-41), так же как и конических стоек одностоечных свободностоящих опор, состоят из продольной арматуры, поперечной арматуры в виде охватывающей однозаходной односторонней спирали, монтажных колец и закладных деталей. Продольная арматура выполняется из стержневой арматурной стали периодического профиля класса A-IV и A-V (рис. 3-40) или из высокопрочной арматурной проволоки класса Вр-II и арматурных прядей класса П-7 (рис. 3-41). При применении стержневой арматурной стали часть стержней подвергается предварительному напряжению, ненапрягаемые стержни располагаются по эпюрам усилий.
Рис. 3-40. Железобетонная цилиндрическая стойка со смешанным армированием из стержневой арматурной стали класса A-IV для одностоечных опор с расщепленными оттяжками
Рис. 3-39. Железобетонная коническая стойка с предварительно напряженной продольной арматурой из высокопрочной арматурной проволоки класса Вр-II
В каркасе предусмотрено два ненапряженных стержня диаметром 12 мм, полной длины, не подвергаемых предварительному напряжению и используемых для заземления опоры; к этим стержням приварены металлические детали верхней части стойки и токосъемные кольца у нижнего ее конца.
Рис. 3-41. Железобетонная цилиндрическая стойка с напряженной продольной арматурой из высокопрочной арматурной проволоки класса Вр-II для одностоечных опор с расщепленными оттяжками
Спираль выполняется из обыкновенной арматурной проволоки класса В-I (ГОСТ 6727—53) диаметром 4 и 5 мм с переменным шагом в соответствии с эпюрой перерезывающих сил. Армирование цилиндрических стоек стержневой арматурной сталью класса A-IV с предварительным напряжением части стержней для одностоечных опор с расщепленными оттяжками дано на примере стойки анкерной угловой одноцепной опоры линии 110 кВ (см. рис. 3-40). В цилиндрических стойках портальных опор с внутренними связями и портальных опор на оттяжках со стержневой арматурой длина всех ненапряженных стержней принята равной длине стойки, поскольку экономия стали от распределения арматуры по эпюрам усилий получается для них значительно меньше, чем для стоек опор консольного типа, а ее реализация связана с необходимостью выполнения ряда дополнительных мероприятий. Армирование цилиндрических стоек высокопрочной арматурной проволокой и семипроволочными прядями дано на примере стойки анкерно-угловой одноцепной одностоечной опоры с расщепленными оттяжками (рис. 3-41). В этом случае предварительному напряжению подвергается вся продольная арматура, сечение которой с учетом технических возможностей заводских установок принимается постоянным по всей длине стоек. Арматурные каркасы для стоек анкерно-угловых двухцепных одностоечных опор на оттяжках отличаются от каркасов стоек одноцепных опор этого типа более сильной поперечной арматурой на участках между верхней и нижней траверсами, на которых действуют значительные крутящие моменты, возникающие при обрыве проводов фаз, закрепляемых на верхней и нижней траверсах.
В сечениях стоек, являющихся опорными при их перевозке по железной дороге и укладке в штабель на складах, предусмотрены крестовые диафрагмы из равнобоких уголков, которые предохраняют стойки от раздавливания.
