Чертежи и проекты

Разделы АС, АР, КЖ, КМ, КМД и т.д.
Разделы ЭМ, ЭС, ЭО, ЭОМ и т.д.
Разделы ОВ, ОВиК, ТМ, ТС и т.д.
Разделы ПС, ПТ, АПС, ОС, АУПТ и т.д.
Разделы ТХ и т.д.
Разделы ВК, НВК и т.д.
Разделы СС, ВОЛС, СКС и т.д.
Разделы АВТ, АВК, АОВ, КИПиА, АТХ, т.д.
Разделы АД, ГП, ОДД т.д.
Чертежи станков, механизмов, узлов
Базы чертежей, блоки

Подразделы

для студентов всех специальностей

Котлы и котельное оборудование

Главная  Лучшие    Популярные   Список  
Статьи » Бетон, ЖБИ, кирпич, стеновые материалы
Долговечность опор

Долговечность опорПредельная механическая прочность железобетонных центрифугированных стоек опор старых ВЛ 110 - 220 кВ



Сложность оценки долговечности опор ВЛ с коническими или цилиндрическими железобетонными стойками объясняется тем, что бетон в пределах конструкции обладает статистическими прочностными характеристиками, а эксплуатация этих конструкций сопровождается совместным действием двух деструктивных процессов: коррозионного, протекающего под действием внешнего агрессивного воздействия окружающей среды, и внутренней деградации железобетона стойки от ветровой или гололедной механической нагрузки.

Так как действующие нормативы по отбраковке железобетонных центрифугированных стоек опор ВЛ основаны в большей степени на визуальных оценках и нацелены на вновь строящиеся линии, в них не предусмотрены случаи существенного снижения прочности бетона или изменения состояния структуры железобетонной конструкции.

Например, согласно нормативному документу "Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования" под редакцией Ф. Л. Когана (М.: АО "Фирма ОРГРЭС", 1998) к качеству железобетонных опор предъявляются следующие требования: "На поверхности стоек опор не должно быть раковин, щелей, трещин, сколов, выколов, пробоин, шелушения, осыпания, выщелачивания бетона, обнажения арматуры".

При этом согласно табл. 5.1 РД 34.20.504-94 "Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35 — 800 кВ" (М.: НЦ ЭНАС, 2003. С. 55 - 58) и табл. 30.3 РД 34.45-51.300-97 "Объем и нормы испытаний электрооборудования" (М.: НЦ ЭНАС, 2003. С. 179) в бетоне центрифугированных стоек не должно быть продольных трещин шириной 0,3 мм при их числе в одном сечении более двух на длине 3 м (возможны только местные поверхностные трещины шириной раскрытия до 0,05 мм).

Кроме того, не допускаются следующие дефекты: поперечные трещины по всей поверхности бетона стойки с шириной раскрытия более 0,6 мм; раковины размером 10x10 мм и глубиной 10 мм, а также раковины и сквозные отверстия площадью более 25 см2; оголение продольной арматуры (возможно оголение поперечной арматуры на длине не более 1,5 —2,0 м вдоль опоры); пятна и потеки цвета ржавчины, свидетельствующие о наличии в бетоне инородных включений (глины, руды), а также шершавая поверхность бетона вследствие отслоения поверхностного слоя толщиной 3 — 5 мм. Большинство из этих нормируемых дефектов характерны для стоек, поступающих с завода-изготовителя или со склада монтажной организации.

Если отбраковку железобетонных опор ВЛ, находящихся в эксплуатации более 20 лет, вести по указанным нормативам, то единовременно придется заменить 60 — 70 % опор, которые еще имеют достаточный механический ресурс. Поскольку в настоящее время в эксплуатации находится несколько десятков тысяч подобных железобетонных опор, проблема нормирования и оценки их состояния (текущего и в перспективе), а также способов обеспечения в полевых условиях их надежной работы имеет принципиальное значение.

Фактически же стойки опор ВЛ, прослужившие 30 — 40 лет и более, имеют, кроме указанных, и ряд других дефектов, характерных только для "старых" ВЛ. Эти дефекты определяются в основном условиями эксплуатации и могут представлять порой реальную угрозу для надежной работы ВЛ. Наиболее часто у железобетонных опор "старых" ВЛ встречаются стойки, имеющие длинные продольные трещины с глубиной, превышающей толщину защитного слоя бетона. Эти трещины берут начало либо от основания опоры и простираются до ее середины, либо проходят в районе траверс. Трещины в бетоне подземной части стоек встречаются редко и в глубь грунта более 0,5 м практически не распространяются.

 

Оголение арматуры на стойке опоры ВЛ ПО кВ

 

Рис. 1. Оголение арматуры на стойке опоры ВЛ ПО кВ

 

Выщелачивание бетона


Рис. 2. Выщелачивание бетона опоры ВЛ ПО кВ



На поверхности стойки, где арматура подвергается коррозии, почти всегда наблюдается отслаивание бетона. Активнее всего этот процесс развивается вблизи швов полуформ, что приводит к раскрытию этих швов, высыпанию из них наполнителя и оголению арматуры (рис. 1). Следует отметить, что под слоем неповрежденного бетона коррозии арматуры не происходит вследствие высокой щелочности порового раствора бетона и пассивации железа, поэтому проблема снижения несущей способности стоек из-за коррозии арматуры может возникнуть лишь при наличии в бетоне трещин глубиной, превышающей толщину защитного слоя.

На сельскохозяйственных полях в результате воздействия на бетон дождевой влаги и продуктов химической обработки почвы можно часто наблюдать стойки с полностью оголенным наполнителем бетона. Это не просто шелушение или осыпание бетона, а последняя стадия его выщелачивания (рис. 2), после которой уже может возникать кластерная структура бетона, т.е. превращение монолитного бетона в конгломерат отдельных кусков, удерживаемых в прежних формах опоры только арматурой.

Известно, что арматура в железобетонной конструкции призвана компенсировать эксцентриситеты от случайных нагрузок и воспринимать растягивающие усилия. В процессе эксплуатации из-за разрушения бетона и образования в нем переходной кластерной структуры основная доля нагрузки ложится на арматуру, которая и удерживает эти кластеры между собой.

Для трасс ВЛ, проходящих по сельскохозяйственным полям, характерно также наличие стоек опор со сквозными отверстиями, полученными в результате соударений с сельскохозяйственной техникой (рис. 3). Вследствие ослабления прочности бетона на многих стойках опор, расположенных в основном на открытой, хорошо продуваемой местности, начинают появляться опасные поперечные трещины. Последние способствуют наклону (изгибу) стоек от механического момента, создаваемого весом проводов и ветровой нагрузкой (рис. 4).

Прочность бетона стоек "старых" ВЛ, определенная посредством ультразвуковой диагностики "по сторонам света", оказалась разной. Лучшие результаты получены с северной стороны стоек, потом с восточной, на юге и западе — примерно одинаковые. Эту картину могут искажать рельеф местности, близко расположенная к опоре растительность и направление трассы ВЛ. Имеющиеся отличия объясняются различным температурным режимом по сторонам стоек. С юга наблюдаются больший прогрев и испарение влаги, в связи с этим — более значительное вертикальное расслоение бетона, а с севера эти процессы замедленны, поэтому здесь несколько больше усадка, чем вертикальное расслоение.

Как следует из приведенных примеров, дефектность стоек определяется в основном условиями эксплуатации. Дефекты распределены по трассе ВЛ неравномерно, что также указывает на решающую роль грунто-климатических условий, а не качества изготовления стоек. Однако не все приведенные эксплуатационные дефекты одинаково опасны для несущей способности стоек опор.
Для определения действительной опасности тех или иных дефектов необходимо экспериментально подтвердить снижение кратности нормативного момента, которое возможно из-за потери прочности бетона, образования длинных продольных трещин, сквозных отверстий и щелей, особенно по швам полуформ железобетонных центрифугированных стоек опор, а также поперечных трещин и кластеров. Для этого желательно выборочно проводить натурные механические испытания стоек, подлежащих замене.

Такие испытания уже проводились в Приволжских и Нижнекамских электрических сетях ОАО "Сетевая компания" на опорах ВЛ 220 кВ (со сроком службы 43 и 44 года), а также на ВЛ 110 кВ (31 год). В испытаниях принимали участие, кроме специалистов указанных сетей, также НПП "ЭЛЕКТРОКОРР" и предприятие по ремонту электросетевого оборудования "ФАРСИЛ", г. Казань.

 

Сквозное отверстие в стойке


Рис. 3. Сквозное отверстие в стойке опоры ВЛ ПО кВ

 

наклон опор вл

 

Рис. 4. Наклон стойки опоры ВЛ ПО кВ в результате возникновения трещин

 

Схема полевых механических испытаний стойки СН-220

 

Рисунок 5. Схема полевых механических испытаний стойки СН-220

 

Виды изломов при механических испытаниях центрифугированных цилиндрических железобетонных стоек СН-220 и конических СК-4


Рис. 6. Виды изломов при механических испытаниях центрифугированных цилиндрических железобетонных стоек СН-220 и конических СК-4.



а, б— стойка СН-220 опоры № 298 на ВЛ 220 кВ Киндери — К. Букаш (срок службы 44 года) в Приволжских электрических сетях; в, г — стойка СН-220 опоры № 968 на ВЛ 220 кВ К. Букаш — Нижнекамск (43 года) в Нижнекамских электрических сетях; д, е — стойка СК-4 опоры № 91 на ВЛ 110 кВ Заводская - Мензелинск (31 год) в Нижнекамских электрических сетях


Полевые испытания на ВЛ 220 кВ проводились летом и зимой  — на опорах П220 с цилиндрическими центрифугированными стойками марки СН-220 и на опорах ПБ28 на конических стойках марки СК-4-1. Пример схемы испытаний и основные нагрузки для момента разрушения стойки СН-220 у опоры № 298 ВЛ 220 кВ представлены на рис. 5. Цель испытаний состояла в определении предельной несущей способности стоек опор, прослуживших с проводом АС-400 почти 44 года и отбракованных на основании требований указанной типовой инструкции.

Предварительно проведенное инструментальное обследование стойки ультразвуковым и вибрационным методами показало снижение кратности нормативного момента стойки до 1,4МН (Л4Н — нормативный момент стойки, который для стоек СН-220 в среднем равен 35,9 т*м). При этом опора разгружалась от массы проводов, грозозащитного троса и изоляторов. Нагрузка к опоре прикладывалась посредством стального троса, закрепленного на высоте 18 м от земли. Натяжение на трос подавалось через динамометр со шкалой 10 т от вахтового автомобиля КамАЗ.

Прикладываемая механическая нагрузка должна была имитировать нагрузку на опору от порыва ветра, поэтому опора нагружалась без ступеней и выдержек времени согласно требованиям ГОСТ 22687-77 для вновь изготовленных железобетонных центрифугированных стоек. Излом опоры произошел у ее основания (рис. 6, а, б). Разрушающая нагрузка по показаниям динамометра для представленной схемы (см. рис. 5) составила 2,8 т. В пересчете на разрушающий момент это соответствует 49,5 тм. Учитывая, что нормативная разрушающая нагрузка для нормативного момента Мн = 35,9 т*м должна составлять 57,44 т*м, тогда можно говорить о снижении за время эксплуатации опоры кратности нормативного момента с 1,6 до 49,5/35,9 = 1,38 Мн. Это близко к значению, рассчитанному по данным ультразвуковой диагностики (1,4МН).

При проведении испытаний аналогичной стойки СН-220 опоры ВЛ 220 кВ в Нижнекамских электрических сетях, имевшей смятие бетона на высоте примерно 5 м над землей, излом опоры произошел в месте смятия (рис. 6, в, г). В стойке СК-4-1 (опора ВЛ 110 кВ), имевшей на уровне грунта сквозное отверстие площадью более 25 см2, излом также произошел по имеющемуся дефекту (рис. 6, д, е). При этом в обоих случаях разрушающая нагрузка была немного ниже нормативной.

Данные испытания показали, что снижение кратности нормативного момента стоек опор, расположенных вне селитебной территории, можно считать неопасной. В пределах (10 ч- 20) %-ной погрешности существует сходимость фактической несущей способности железобетонных центрифугированных стоек с оценками кратности остаточного нормативного момента, получаемыми с помощью методов ультразвуковой и вибрационной диагностики.

Дополнительно по данной категории

08.02.2021 - Формирование структуры цементного камня с органическими добавками
08.02.2021 - Способы ускорения структурообразования цементного камня
08.02.2021 - Гидратация портландцемента
18.09.2020 - Лёгкие бетоны
31.08.2020 - История портландцемента
24.01.2018 - Кольца и трубы из бетона, установка
14.11.2017 - Железобетонные изделия и конструкции в строительстве
12.11.2017 - Изделия из искуственного камня.
26.08.2017 - Алмазное сверление и обзор алмазных сверлильных установок
06.08.2017 - Расширение дверного проема автоматическим инструментом
укр (Гость)
Рейтинг

По какому нормативу или принципу происходит отбраковка опор?

Ваше сообщение будет опубликовано только после проверки и разрешения администратора.
Ваше имя:
Комментарий:
Секретный код:
Секретный код
Повторить:

Добро пожаловать,
Гость

Регистрация или входРегистрация или вход
Потеряли пароль?Потеряли пароль?

Ник:
Пароль:
Код:Секретный код
Повторить:

Последние файлы


Электроснабжение модульной котельной Дл… ...

Автоматизация АЗС. Автоматизация техноло… ...

Указания к монтажу   1. Извещател… ...

Экспликация помещений телятника (от 3 до… ...

Содержание технологической карты на монт… ...

Документы

Каталог нормативной документации
Скачать типовые техкарты
Типовые проекты и типовые серии
Типовые проекты и типовые серии