變電站A型鋼管構架柱十字拉線式外加固的選擇及應用

唐世奇++孫建峰++畢立伍

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.029

摘 要：隨著東北電網總裝機容量、社會用電量的增加，同時為了減少征占地數量，加大電網通道的利用率，變電站的改擴建工程也隨之增加。研究探索，A型鋼管構架柱十字拉線式外加固，這種施工作業面小、耗時較短的施工方法。本文以本期科爾沁500kV變電站的三期擴建工程為例，結合施工經驗及相關理論依據制定出確保加固后A型鋼管構架柱的質量、強度、剛度滿足生產需求，供施工同行參考借鑒。

關鍵詞：A型鋼管構架柱 十字拉線式外加固 施工方法及措施

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0029-02

目前應用較廣的構架種類有塔架柱和構架柱兩種。塔架柱，制造工藝復雜，節點處應力集中較大，但是結構的自重輕，便于吊裝，易于拆建；A型柱，采用兩鋼管組成人字型，并在距柱頂約1/3處設水平腹桿與人字型鋼管剛接，降低柱肢長細比，平衡整體受力情況，提高縱向柱體的穩定性。正因A型柱的較高穩定性和經濟性，使得A型構架柱在變電站內有較廣的應用。

1 變電站構架外加固方式的選定

科爾沁變電站三期擴建工程，出線采用主變間隔向西側向出線，原構架相應進線及挑線梁柱不滿足此方案掛線荷載及構造要求，因此，需在本次施工中做出相應的調整。共加固中間柱3個、母線柱5個、新建出線梁5個、梁走道5個以及爬梯8個；原基礎可利用不變。

變電站內500kV構架采用全聯合鋼結構，柱采用鋼管人字柱，梁采用三角形梁（鋼管主材、角鋼斜材），梁柱鉸接，熱鍍鋅防腐，基礎采用混凝土獨立基礎，柱與基礎采用杯口連接。

1.1 混凝土抱箍式A型鋼管桿外加固

在A型鋼管桿外，利用鋼管桿外壁為模板，綁筋澆筑混凝土，并設置橫向拉筋為實現橫向聯接的目的；同時使加固鋼管混凝土墩柱與基礎實現底部錨固，增加A型鋼管桿的橫向抗剪切約束力。

此方法，有利于新增鋼管柱的橫向穩定性，具有構造簡單、受力明確合理等優點。但對于擴建工程施工，無法滿足國家電網公司要求的整體統一的標準工藝，影響變電站美觀效果。

1.2 混凝土內灌式A型鋼管桿加固

在A型鋼管桿第一個法蘭上方開孔，利用高壓泵送設備將自密實混凝土注入鋼管桿內，逐層緩慢注入，并震動鋼管外壁，根據鋼管震動頻率的差異確定混凝土澆筑的高度直至設計高度。常溫下齡期達到14d后，利用超聲法檢測混凝的密實度是否滿足設計要求。

此方法，利用鋼管混凝土在結構上能夠將“鋼管、混凝土”二者的優點結合在一起，但是其造價高，且施工作業區域臨近高壓帶電體，給施工帶來難度。

1.3 十字拉線式A型鋼管桿外加固

選用M25一端留有絲扣，一端平頭的圓鋼，并于兩端加工上帶有孔洞的鋼板，有絲扣側為調節端，無絲扣側與構架本體中端的抱箍相連接。加固一個A型鋼管桿需用四根圓鋼連接件，中間由張力線夾聯系。張力線夾由4個U型螺栓與一個緊固夾板連接，兩側有耐候橡膠墊，既起到保護的作用，也起到加強兩種部件緊固的作用，防止錯位滑動。

此方法，拆裝方便快捷，緊固件生產周期短，耗材需求量少，節約生產成本，符合國家電網公司標準工藝的成品要求；同時，成品質量便于檢查，為日后運維生產單位也提供了便利。

2 荷載效應的計算及原理

2.1 工藝荷載

變電站500kV配電裝置，500kV構架導線荷載如表1所示，其中耐張串與懸垂串均布置在一個橫梁上，同時考慮設置V型懸垂串掛點，懸垂串同V型懸串只掛一種，耐張串掛點高20.5m，橫梁采用三角形梁。

構架安裝過程應考慮如下幾點。

（1）每個構架均可能單側拉線，不允許設臨時拉線。

（2）短路附加拉力為正常的2倍，作用時間0.35s。

（3）施工時，橫梁考慮上人200kg，絕緣子串考慮上人150kg。

2.2 荷載效應組合

500kV構架安全等級為二級，重要性系數為1.1；荷載分項系數一般可按下列數值取用：（1）永久荷載的荷載分項系數G取1.2；（2）可變荷載的荷載分項系數Q取1.4，對溫度變化作用取1.0，對地震作用取1.3；（3）偶然荷載的荷載分項系數A取1.0。

復冰氣象條件下的導線張力，結構風壓計算風速取V=10m/s，不考慮其他附加荷載。

最大風氣象條件下的導線張力，最大風速作用下的結構風壓，風向與導線作用方向垂直，則不考慮其他附加荷載。結構風壓計算風速取V=10m/s，考慮緊線產生的垂直荷重，同時梁上的緊線相有2kN的人及工具重的集中荷重一般只考慮單相緊線（任意相），不考慮三相同時緊線。

其他需要考慮計算依據包含檢修工況、計算長度、變形和裂縫的控制等。

2.3 構架計算

在計算以十字拉線式外加固方法是否滿足現階段構架荷載，設計單位選擇應用SAP2000結構分析軟件。利用CAD軟件繪圖編輯，導入SAP2000中，填寫已知荷載數據并建模，從而確定十字拉線式外加固方法是否能滿足現場A型構造柱的加固需求。

2.4 工藝原理

由于本次工程改造，導致站內上層線路出線方向由南北方向，變為東西方向。因原構架柱管壁偏薄，柱子腰部受力時人字柱結構成了幾何可變體，當柱子雙側掛線時，橫擔與柱的焊口的主應力不滿足要求，所以，采用柱子平面內加拉線約束，將人字柱分兩段用交叉拉線約束，構架柱上做抱箍用來做斜拉線的支座。

3 施工方法及措施

十字拉線式外加固方法，因其方法新穎。安裝前需預調絲扣長度、安裝過程中有固定組裝順序等施工特性決定，并且是加固必須消耗時間。所以，應在準備作業耗時方面提高效率。另外，構架加固屬于吊裝作業，由專門的作業班組完成，同時要與高空作業人員銜接配合。

4 結語

在施工過程中要強化吊裝作業班組組織建設、保持班組人員穩定性、提高組織紀律性和配合意識。同時，本文針對變電站改擴建工程的構架柱提出了新型高效率的加固措施，并在科爾沁500kV變壓站三期擴建工程中進行了應用實踐，取得了良好的效果，確保了國家電網公司要求的工藝質量，極大提高了構架加固工作的施工效率，為工程的構架二次加固施工進度提供了有力的保障。

參考文獻

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