Опоры металлические фланцевые

Опоры металлические фланцевые: конструкция, применение и монтаж

Опоры металлические фланцевые представляют собой сборные конструкции, предназначенные для монтажа и поддержания воздушных линий электропередачи (ВЛ), контактной сети электрифицированного транспорта, осветительного оборудования и различных технологических коммуникаций. Их ключевая особенность – соединение составных частей (стойки и фундамента) посредством фланцевого узла. Это обеспечивает высокую степень заводской готовности, ускорение монтажных работ и возможность демонтажа для переноса или замены.

Конструктивные особенности и составные элементы

Фланцевая опора состоит из нескольких основных узлов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

• Стойка (ствол): Основной несущий элемент, изготавливаемый из стали. Может быть выполнена в виде:
  • Многогранной конической стойки (МГК): Наиболее современный и распространенный тип. Изготавливается методом гибки и продольной сварки из листовой стали, имеет форму усеченной пирамиды с числом граней от 8 до 16. Обладает высокой прочностью, оптимальным распределением материала и ветровой нагрузки.
  • Трубчатой стойки: Используется реже, изготавливается из прямошовных или спиралешовных труб.
  • Решетчатой конструкции (сборной из уголков или выполненные по типу ЛЭП): Применяются для особо высоких нагрузок и больших высот.
• Фланец опорный (оголовок): Круглая или квадратная стальная пластина с отверстиями под анкерные болты. Приваривается к нижней части стойки в заводских условиях. Качество сварного шва между фланцем и стойкой является критически важным для надежности всей конструкции.
• Фундамент (закладная деталь): Состоит из анкерных болтов, заделанных в бетонный фундамент стаканного типа, и ответного (контр-) фланца или опорной плиты. Закладная часть устанавливается и выверяется на стройплощадке до бетонирования.
• Крепеж: Комплект высокопрочных болтов, гаек и шайб (чаще всего оцинкованных), предназначенных для соединения фланца стойки с закладной деталью фундамента.
• Дополнительные элементы: Траверсы, оттяжки, кронштейны для освещения, площадки обслуживания, лестницы, элементы заземления (заземляющий болт на стойке).

Классификация и типы фланцевых опор

Опоры классифицируются по ряду ключевых параметров, определяющих их назначение и конструктивное исполнение.

По назначению (для ВЛ):

• Промежуточные: Устанавливаются на прямых участках трассы. Предназначены только для поддержания проводов и тросов.
• Анкерные: Устанавливаются на прямых участках для восприятия продольной нагрузки от разности тяжения проводов в смежных пролетах, а также в местах изменения количества, сечения или марки проводов.
• Угловые: Устанавливаются в точках поворота трассы ВЛ. Бывают промежуточные-угловые и анкерные-угловые.
• Концевые: Устанавливаются в начале и конце линии, на подходах к подстанциям. Воспринимают одностороннее тяжение проводов.
• Специальные: Ответвительные, транспозиционные, перекрестные и др.

По материалу и способу защиты от коррозии:

• Оцинкованные (горячее цинкование): Наиболее распространенный и долговечный метод. Покрытие обеспечивает защиту на 30-50 лет в зависимости от агрессивности среды.
• С лакокрасочным покрытием: Применяется реже, требует периодического обновления. Используется для опор в закрытых электроустановках или как дополнительное покрытие поверх оцинковки.
• Комбинированная защита (цинк + полимер): Позволяет увеличить срок службы и обеспечить цветовое обозначение (например, в городской среде).

По способу монтажа:

• Прямостоечные: Стойка устанавливается непосредственно на фундамент.
• С оттяжками: Для увеличения устойчивости и несущей способности при меньшей массе стойки используются стальные канатные оттяжки, закрепленные на отдельных анкерах.

Преимущества и недостатки фланцевых опор

Преимущества:

• Высокая заводская готовность: Основные элементы изготавливаются и защищаются от коррозии в цеховых условиях, что гарантирует стабильное качество.
• Скорость монтажа Установка сводится к выверке закладной детали, бетонированию и последующему болтовому соединению со стойкой. Не требуется ожидание набора прочности бетоном всего массива фундамента для продолжения работ (в отличие от прямостоечных заделываемых в грунт).
• Всесезонность монтажа: Установка может производиться в зимнее время с применением соответствующих технологий бетонирования.
• Возможность демонтажа и повторного использования: Конструкцию можно разобрать и перенести на новое место.
• Удобство ремонта и замены: При повреждении стойки ее можно заменить, не разрушая фундамент.
• Стабильность геометрии: Жесткое фланцевое соединение обеспечивает точное и неизменное положение опоры в пространстве.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с некоторыми типами прямостоечных опор за счет расхода металла на фланец и закладную деталь.
• Необходимость в более массивном фундаменте для противодействия опрокидывающему моменту.
• Наличие уязвимого узла – болтового фланцевого соединения, требующего периодического контроля натяжения и защиты от коррозии крепежа.
• Требовательность к качеству изготовления: Непараллельность фланцев, перекосы отверстий приводят к сложностям при монтаже и возникновению нерасчетных напряжений.

Основные нормативные документы и стандарты

Проектирование, изготовление и монтаж фланцевых опор регламентируется комплексом документов:

• ГОСТ Р 58033-2017 «Опоры стальные многогранные фланцевые для воздушных линий электропередачи. Общие технические условия».
• СНиП 2.01.07-85
• «Нагрузки и воздействия» (в части ветровых и гололедных нагрузок).
• ПУЭ 7-е издание (Правила устройства электроустановок).
• Стандарты серии ГОСТ 23118 (Стальные строительные конструкции).
• Серии рабочих чертежей 3.407-115 «Стальные опоры ВЛ 10 кВ» и др.

Технические характеристики (пример для опор ВЛ 10 кВ)

Тип опоры	Высота, м	Масса стойки, кг	Класс нагрузки по ПУЭ	Сечение провода, мм²	Тип фундамента
Промежуточная П10-1	9.5	≈ 280	III (до 50 мм гололеда)	АС 70/11	Монолитный стаканный 1.2х1.2х2.0 м
Анкерная А10-2	10.0	≈ 450	IV (до 70 мм гололеда)	АС 120/19	Монолитный стаканный 1.5х1.5х2.3 м
Угловая промежуточная У10-1	9.5	≈ 350	III	АС 70/11	Монолитный стаканный 1.2х1.2х2.0 м

Технология монтажа: ключевые этапы

1. Подготовительные работы: Разбивка трассы, планировка площадки, доставка конструкций.
2. Устройство фундамента:
   • Разработка котлована под стаканный фундамент.
   • Установка и точная выверка в плане и по высоте закладной детали (каркаса из анкерных болтов с контрфланцем или опорной плитой). Допустимые отклонения по осям – ±5 мм, по отметке – ±3 мм.
   • Бетонирование фундамента. Марка бетона не ниже В22,5 (М300).
3. Сборка опоры: Соединение стойки с траверсами (если они поставляются отдельно) на земле.
4. Установка стойки: При помощи автокрана стойка устанавливается на закладную деталь. Болты предварительно наживляются.
5. Выверка и окончательное затягивание: С помощью нивелира и теодолита производится выверка вертикальности стойки. Окончательная затяжка всех болтов фланцевого соединения динамометрическим ключом с усилием, указанным в проекте.
6. Окрашивание стыка и антикоррозионная обработка: Сварные швы (если были), места повреждения цинкового слоя и фланцевое соединение окрашиваются цинкнаполненными составами.
7. Монтаж электротехнической части: Подвеска изоляторов, проводов, установка заземления.

Контроль качества и эксплуатационное обслуживание

При приемке проверяют: соответствие паспорту, качество оцинковки, геометрические размеры, комплектность. В процессе эксплуатации проводятся плановые осмотры с целью выявления:

• Коррозии металла, особенно в зоне фланцевого соединения и у основания стойки.
• Ослабления затяжки болтов фланца (проверяется периодически в первые годы эксплуатации).
• Трещин в сварных швах.
• Отклонения от вертикальности.
• Состояния фундамента (отслоения бетона, оголения арматуры).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем фланцевая опора принципиально отличается от прямостоечной, заделываемой в грунт?

Фланцевая опора монтируется на предварительно изготовленный бетонный фундамент через болтовое соединение. Прямостоечная опора (чаще всего железобетонная) устанавливается в предварительно пробуренную скважину с последующей заделкой грунтом или бетонированием. Первая обеспечивает большую ремонтопригодность и точность установки, вторая – часто более низкую стоимость и скорость монтажа на легких грунтах.

Какой запас по высоте должен быть у фундамента для регулировки?

Обычно проектом предусматривается установка закладной детали на 50-100 мм ниже проектной отметки низа фланца. Окончательная регулировка по высоте осуществляется с помощью металлических подкладных пластин (шайб) разной толщины, устанавливаемых под опорный фланец перед окончательной затяжкой болтов.

Каков типовой срок службы фланцевой металлической опоры?

При условии качественного горячего цинкования и соблюдения условий эксплуатации расчетный срок службы стойки составляет 50-70 лет. Срок службы железобетонного фундамента – не менее 100 лет. Критическим фактором является состояние цинкового покрытия и регулярность технического обслуживания.

Как производится заземление фланцевой опоры?

На стойке, как правило, предусмотрен приваренный заземляющий болт (М10-М12). К нему крепится медный или стальной оцинкованный заземляющий проводник, который другим концом присоединяется к контуру заземления, смонтированному у фундамента. Фланцевое соединение не является надежным электрическим контактом, поэтому обязателен отдельный проводник.

Какие основные ошибки возникают при монтаже фланцевых опор?

• Неточная выверка закладной детали (приводит к перекосу стойки).
• Использование «левых» болтов вместо высокопрочного крепежа.
• Отсутствие контроля момента затяжки болтов динамометрическим ключом.
• Отсутствие антикоррозионной обработки срезов и повреждений цинкового слоя после монтажа.
• Некачественное уплотнение бетона в фундаменте, leading to voids.

Можно ли использовать фланцевые опоры в условиях агрессивной промышленной атмосферы?

Да, но с применением усиленных мер защиты. Это может быть горячее цинкование с увеличенной толщиной покрытия (более 100 мкм), комбинированное цинк-полимерное покрытие или периодическая обработка специальными защитными мастиками и составами в процессе эксплуатации. Требуется более частый визуальный контроль.