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1、变电站混凝土构支架加固分析与设计研究摘要：针对目前变电站混凝土构支架存在腐蚀、锈蚀等问题，笔者结合多年的一线工作经验，首先阐述了变电站混凝土构支架加固实施的具体步骤：搜集资料、现场勘测、土构支架的质量与耐久性评估；其次分析了变电站混凝土构支架具体的加固设计处理步骤：先进行防腐处理、再进行加固设计处理。关键词：变电站混凝土；土构支架；加固设计在我国，变电站户外构支架通常采用混凝土结构，由于受到自然环境、材料特性、施工质量及技术水平等因素的影响，经过多年使用后，通常会出现腐蚀、锈蚀等问题。据相关部门的统计数据显示，变电站混凝土构支架出现问题的超过 90%，同时由于早期对混凝土构支架的耐久性和安全性
2、缺乏足够的认识，忽视了对混凝土构支架的维护和保养，这些都给变电站的安全运行造成了一定的不良影响，因此，对变电站混凝土构支架进行修复、加固已刻不容缓。笔者结合自己的工作经验，对此问题进行探讨。1、变电站混凝土构支架加固方案具体步骤1.1、搜集资料要对出现损坏的混凝土构支架进行加固，必须收集相关资料，通常要搜集以下两方面的资料：第一，混凝土构支架的原始设计资料；第二，混凝土构支架的检测报告，检测报告的内容通常包括：混凝土的几何尺寸、受腐蚀程度、保护层厚度、裂缝开展、质量等，这些资料决定加固方案的选择。1.2、现场勘测对于设计人员来说，要对损坏的结构进行加固，还必须进行现场勘查，虽然检测报告可能已经
3、非常详细，但还必须亲自去现场实际勘查，不仅是方案在理论上满足，还要勘查方案在具体实施过程中是否存在一定的施工困难，对容易出现的错误及时进行提醒和规避。1.3、混凝土构支架的质量与耐久性评估在资料收集完成后，还要对混凝土构支架后续的耐久性进行评估，以确定防腐补强加固方案的可靠性。对变电站混凝土构支架而言，本质属于建筑结构，现阶段我国对于建筑物结构的质量和耐久性评估尚缺乏明确的规范和计算方法，也没有专业的检测设备。因此，要对变电站的质量和耐久性进行评估，通常根据支架的结构特点和工程实践得出的经验算式来进行计算，计算时必须满足以下两个条件：第一，以现行设计规范为基础，根据原始资料设计的混凝土强度、等
4、级等数据判定设计基准期；第二，结构重要性降至准安全系数的 1.21.3；第三，评估时要根据受损坏最严重构支架进行评估，具体计算公式如下式（1）所示：（1）0/assskYTffKY上式中， 分表代表结构的后续使用年限及原结构设计校核基准期，aT分别表示原结构总设计强度值及损失值，其中 ， 分别,sskfskpsfVY,ps表示腐蚀平均速率及腐蚀年限， 分别表示结构重要性分析系数和实际使用年限。要,oKY保证电力系统的安全稳定运行，与之配合的土建结构起着重要的作用，因此对于结构后续的耐久性取值应该取下限值。2、变电站混凝土构支架加固设计处理要对变电站混凝土构支架进行加固处理，首先要进行防腐处理，
5、其次进行加固设计处理。2.1 防腐处理经过长期的大量实践证明，决定混凝土耐久性的重要条件是混凝土的可穿透性与渗水性。若混凝土结构没有穿透性与渗水性，混凝土就不会出现碳化、锈蚀、碱骨料反应等，因此，对变电站混凝土构支架进行防腐处理的核心在于尽量减少混凝土结构的穿透性和渗水性。要对腐蚀处进行修复，可以采用具有高强防渗材料以避免混凝土构支架出现穿透和渗水，达到防止腐蚀的目的。通过实验研究发现，若配制成高效防渗砂浆，抗渗强度超过1.60MPa；在 2.0MPa 高强度的恒定水压作用下，经过 3 小时的浸泡，渗水高度仅 1cm，抗渗性能比普通砂浆高出 20 倍，抗压强度高达 19.0MPa，同时对混凝土
6、结构的安定性不造成任何不良影响，一定程度上还能改善混凝土的和易性，具有很好的防渗防腐效果。笔者对曾经处理过的工程实例进行调查发现，变电站混凝土支架仅采用一种防腐材料进行处理的，在经过后续 2-3 年的使用后，又出现新的腐蚀。由此可知，防腐材料和方法的选择对混凝土构支架的处理具有决定性作用。笔者结合多年的实践经验可知，具体防腐处理过程可采取以下方法：（1）混凝土结构浮层腐蚀体清除与修补处理变电站混凝土构支架存在的浮层腐蚀体是引发复合腐蚀的前提，因此首先处理浮层腐蚀体，例如：污渍、马面、剥落等，对其进行凿除，再对裸露的钢筋进行除锈处理，处理完成后刷环氧富锌防腐层；其次处理混凝土构支架表面，使用 5
7、%HG301 高效防渗砂浆将支架进行结合层的找平修补处理；最后，在结合层凝结之前涂刷 2-3 层的 HG501，最终形成防腐膜。（2）包裹式防渗防腐处理为了防止变电站混凝土构支架的可穿透性及渗水性，可以采取的有效措施是包裹式高强防渗处理。具体处理方法如下：其一，制作高强防渗混凝土裹体结构。采用 HG301 高强防渗材料（重量比为 4%-5%） ，水及水泥制成 C20 混凝土，将变电站混凝土构支架按照包裹式进行浇筑，厚度通常为 50mm，在浇筑后还未干之前，再增设两道保护膜，第一道在裹体表面粉刷 HG301 高强防渗浆，第二道在其上涂抹一层 HG501 高强防渗剂。其二，制作高强防渗水泥砂浆裹体
8、结构。采用 4%的 HG301 高强防渗粉、水、水泥制成 M15 水泥砂浆，将变电站混凝土支架进行包裹式围挡，厚度通常为 25mm，增设两道保护膜机理与前一种方法相同。2.2、加固设计处理变电站混凝土构支架受到腐蚀破坏后，其结构受力也会产生相应的损坏。根据实践调查发现，对于变电站混凝土构支架来说，混凝土强度损失少于钢筋强度的损失。要保证混凝土构支架在进行防腐处理后安全稳定运行，设计的重要是对钢筋强度的损失进行加固处理。钢筋强度通常被认为是结构力学特性的主要指标，也就是说，钢筋强度决定着混凝土构支架的正截面承受力。同时，加固处理是对原有构件进行改造，而并非新建结构，新建结构是从无到有，无需考虑其
9、它方面的影响， 因此在进行加固设计时必须考虑新旧构件的整体承载能力和变性能力。因此变电站混凝土构支架的加固设计，通常按照以下经验公式进行分析计算：1）变电站混凝土构支架轴心受压构件正截面受压承载力计算公式如下式（2）所示：（2） 0.9coYOScYSNfAffA 上式中， 分别表示混凝土构支架加固后的轴向压力设计值及稳定系数，,分别表示混凝土构支架加固前、后的截面面积， 分别表示新增、原来纵,Aco ,YOSf向钢筋的抗压强度设计值及纵向受压钢筋截面面积； 表示新增混凝土和钢筋利用程度的修正系数，通常情况取值为 0.8.2）钢筋混凝土偏心受压构件正截面受压承载力计算公式如下式（3）所示：（3
10、）1caYSsossoNfbxAA上式中， 表示系数，若变电站混凝土构支架强度等级不超过 C50，则取值为 1.0，1表示新增与原土构支架轴心抗压设计值的加权平均值， 表示元构件受压、caf ,sos受拉的钢筋应力及纵向钢筋应力， 表示原混凝土构支架受拉、受压的钢筋截面面,Aso积。按照上述计算公式，同时结合不同变电站混凝土构支架的具体特征、腐蚀状况及安全稳定运行条件进行加固设计计算，根据计算数据采用加固处理方法：1）变电站混凝土构支架支柱结构要集合防腐包裹体进行综合考虑，补强配筋的取值范围介于 之间；61422）混凝土支架柱基高度与设备荷载偏小，此时腐蚀强度损失计算要小于原来结构强度值的安全
11、可靠值范围，价格设计仍然要按照构造配置钢丝网，同时与包裹层结合形成补强构造体。3、结束语综上所述，本文是作者结合多年工作经验，对变电站混凝土构支架防腐加固进行成功处理的经验总结，具有相对可靠的理论基础和实际应用的参考价值。然而，更为重要的是，希望行内专家能够对变电站混凝土构支架的腐蚀机理与加固设计进行更深入、更广泛的研究与实践、以便从根本上避免变电站混凝土构支架在运行过程中出现的防腐情况，彻底从根本上消除变电站户外构支架的安全隐患，确保供电设备的安全稳定运行。参考文献：1 孙昌玲,潘峰.置换混凝土加固法在隧道病害治理中的应用J.北京,铁道建筑,2010,20(8):45-47.2 邹崇献.变电站户外构支架腐蚀机理研究及防腐补强措施J.工业建筑,2012,19(03):78-80.3 李明露. 变电站混凝土构件裂缝的修复加固J,科技创新导报,2012,15(12):90-92.4 邹崇献.变电站户外构支架大面积沉偏机理研究与设计处理J.广东输电与变电技术,2006,22(04):92-94.5 石勇. 变电站户外构支架腐蚀原因及防腐补强措施J,科技论坛，2009,15(03):27-28.6 司振朝. 电厂升压站混凝土构件补强防腐J,工业建筑，2010,15(04):362-265。
