Арматурные стержни и спиральная хомуты в бетонных опорах: их силовое взаимодействие

Основная арматура, также называемая продольной рабочей арматурой, располагается вдоль длины опоры. Обычно применяются предварительно напряжённые или обычные высокопрочные стержни, равномерно распределённые по окружности круглого сечения. Главная задача основной арматуры — воспринимать изгибающий момент. Когда на опору действует боковая ветровая нагрузка, её тело изгибается: одна сторона растягивается, другая сжимается. Бетон хорошо сопротивляется сжатию, но плохо — растяжению, и при превышении предельного растягивающего напряжения он трескается. Основная арматура берёт на себя растягивающие усилия в растянутой зоне, удерживая бетон от растрескивания. Иными словами, без основной арматуры опора под сколько-нибудь значительной боковой нагрузкой разрушилась бы, как хрупкая балка. В предварительно напряжённых опорах основная арматура натягивается ещё до бетонирования, создавая в бетоне предварительное сжимающее напряжение. Когда приходит внешняя нагрузка, это предварительное сжатие сначала должно быть погашено, прежде чем бетон сможет перейти в растянутое состояние. Это равносильно заблаговременному запасу способности сопротивляться деформации, что значительно повышает трещиностойкость и жёсткость опоры.

Если основная арматура — это продольный несущий каркас, то спиральная хомуты — это окружающая его система обжатия. Спиральная хомуты непрерывно навиваются по всей длине опоры, образуя спиралевидный арматурный каркас. Её роль можно понять на трёх уровнях. Во-первых, она фиксирует распределённые по окружности основные стержни, обеспечивая их неподвижность в проектном положении и сохранение правильного шага и толщины защитного слоя при бетонировании и центробежном формовании. Во-вторых, она ограничивает поперечную деформацию ядрового бетона. При сжатии опоры бетон стремится расширяться наружу, а спиральная хомуты, как натянутое кольцо, сдерживает это расширение, переводя ядровый бетон в трёхосное сжатое состояние, что повышает его прочность на сжатие и пластичность. В-третьих, в зонах изгиба или среза спиральная хомуты воспринимает поперечную силу, препятствуя раскрытию наклонных трещин и хрупкому разрушению опоры при срезе.

Совместную работу основной арматуры и спиральной хомуты можно понять через простую аналогию. Основная арматура подобна продольным стойкам в колонне, воспринимающим растягивающие и сжимающие напряжения от изгиба; спиральная хомуты подобна верёвке, обвивающей стойки, связывая их в единое целое и обеспечивая боковое обжатие при сжатии. Оба элемента необходимы. Если есть только основная арматура без достаточного количества хомутов, стержни под сжатием легко выпучиваются наружу, защитный слой бетона может отслоиться, и несущая способность всего сечения резко падает. И наоборот, если хомутов достаточно, но основной арматуры мало, изгибная способность опоры также окажется недостаточной, и при значительной боковой нагрузке она всё равно растрескается или сломается. В реальном проектировании диаметр, количество и расположение основной арматуры определяются по распределению изгибающего момента в опоре. Обычно у основания момент наибольший, и основная арматура там наиболее密集; к вершине момент постепенно уменьшается, и количество или диаметр стержней может соответственно корректироваться. Диаметр, шаг и плотность навивки спиральной хомуты также рассчитываются. В зонах с большой поперечной силой шаг соответственно уменьшается для обеспечения более сильного обжатия и сопротивления срезу. Слишком большой шаг даёт недостаточный эффект обжатия, слишком малый — увеличивает стоимость изготовления и сложность монтажа, поэтому необходимо находить баланс между безопасностью и экономичностью.

Компания «Цюйфу Сунли Электрик Пауэр Поул Тауэр Ко., Лтд.» — китайская база комплексного интеллектуального производства «бетонных электрических опор», обеспечивающая глобальное развитие инфраструктуры электроснабжения. Мы находимся в Цюйфу, провинция Шаньдун, и являемся государственным высокотехнологичным предприятием, объединяющим разработку, проектирование, производство и глобальные поставки крупногабаритной бетонной продукции для электроэнергетики. Мы стремимся решать для заказчиков по всему миру сложные задачи координации в системах комплектации опор, создавая платформу закупок «полной номенклатуры и комплексного обслуживания» — от опор по государственным стандартам до специализированных компонентов. Продукция серийно экспортируется в Индонезию, Сенегал, Бурунди и другие страны вдоль «Пояса и пути»; география бизнеса охватывает Юго-Восточную Азию, Африку, Ближний Восток и Южную Америку. Благодаря мощным производственным резервам и стабильному качеству серийной продукции мы завоевали доверие ряда государственных электроэнергетических предприятий, которые осуществляют долгосрочные повторные закупки. Мы продолжаем вносить прочный вклад «Сделано в Китае» в развитие глобальной инфраструктуры.