关于采用高强碳素钢丝做非预应力主筋强度取值的探讨

　　由于混凝土电杆的使用弯矩越来越大，为了提高电杆的使用强度，很多设计部门在电杆设计中，以高强碳素钢丝（执行标准GB/T5223-2002《预应力混凝土用钢丝》）做为非预应力主筋，作为一个加工企业，很多情况下必须按照来图加工，而且不可变更。例如：

　　I、电气化铁路中使用的BYΦ350×140kN.m等径支柱，配筋规定配置28Φ^H9+9Φ^H9;

　　2、国外来图加工的BYΦ190×12×8kN电杆配12Φ^H9+4Φ^H11.（配4根非预应力筋不符合GB/T4623标准规定，根据配筋面积等效代换规定应改为6Φ9）

　　产品完成后，生产厂家不能保证电杆的荷载要求，实际开裂检验弯矩达不到计算弯矩，不能满足出厂检验和型式试验要求，经试验发现原因主要是高强碳素钢丝做为非预应力主筋取值问题。高强碳素钢丝做为非预应力主筋时，其抗拉强度设计值应按规定值降低使用，为验证高强碳素钢丝做为普通钢筋的强度取值，我们特制作GΦ300×9电杆1根，以12Φ^H10高强碳素钢丝做为电杆主筋，钢筋抗拉强度设计值f_py如按1110N/mm²取值，其计算弯矩M_k=70kN.m,荷载P=9.66kN（见计算书，抗裂验算不合格）。

　　通过试验发现，高强碳素钢丝做普通钢筋时，其计算抗拉强度设计值f_py同新Ⅲ级钢的强度，仅能达到360N/mm²,以上仅通过1根电杆试验结果，是不能做为结论依据的，本次试验数据仅供讨论参考。

Φ300×9×12Φ^H10电杆计算书

　　等径300mm,壁厚B=50mm,主筋采用12Φ10,所在圆半径：r_s=130mm,配筋面积A_s=942mm²,其标准强度：f_ptk=1570N/mm²,抗拉强度设计值f_y=1110N/mm²,抗压强度设计值f_y=410N/mm²,弹性模量E_S=2.05X105N/mm²,混凝土强度等级采用C60,其轴心抗压强度设计值f_c=27.5N/mm²,轴心抗拉强度标准值f_tk=2.85/mm²,弹性模量E_s=3.6×104N/mm²;计算电杆正截面受弯承载力和抗裂验算。

　　一、构件参数计算：

　　1、电杆埋深处外径：D=300mm

　　2、电杆埋深处内径：d=200mm

　　3、构件截面面积：    A=π/4（D²-d²）=39250mm²;

　　4、钢丝与砼弹性模量之比：α_E=E_s/E_c=5.69

　　5、构件换算截面面积：

　　A_o=A+（α_E-1）As=39250+（5.69-1）×942=43 668mm²;

　　二、承载力计算

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力学试验结论

　　一、承载力检验

　　加荷至标准检验弯矩的140%H寸，受拉区裂缝宽度达到1.5mm,

　　即： M_u⁰<β_uM_K

　　所以：承载力检验弯矩不合格。

　　抗裂检验

　　砼电杆加荷100%开裂检验弯矩时：

　　裂缝宽度实测值： W_max=0.2mm

　　裂缝宽度允许值： 【W_max】<0.2mm

　　残余裂缝宽度实测值： W=0.05mm

　　残余裂缝宽度允许值： 【W】<0.05mm

　　所以：抗裂检验不合格。

　　三、挠度检验

　　加荷至100%开裂检验弯矩时：

　　因为：

　　允许挠度（α_j）=（L₁+L₃）/35=（7250+250）/35=214mm

　　所以：α⁰_s  >（α_j）

　　即：  挠度检验不合格

作者:河南鼎力杆塔股份有限公司 黄炳南

来源:中国混凝土与水泥制品协会电杆工作部