Опоры силовые прямостоечные

Опоры силовые прямостоечные: конструкция, типы, применение и нормативная база

Опоры силовые прямостоечные представляют собой несущие конструкции, предназначенные для подвески проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 0,4-10 кВ, а также для крепления осветительного и прочего электрооборудования. Их ключевая отличительная особенность — цельная или составная стойка, устанавливаемая вертикально непосредственно в грунт (прямостойка), без использования оттяжек. Основным материалом изготовления является железобетон (с предварительно напряженной и ненапряженной арматурой), реже — дерево (пропитанное) и сталь (винтовые сваи, трубы).

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция прямостоечной опоры включает несколько основных элементов:

• Стойка (ствол): Основной несущий элемент. Железобетонные стойки выполняются конической или цилиндрической формы с трапециевидным, тавровым или кольцевым сечением. Имеют монтажные петли или отверстия для подъема и установки.
• Траверсы: Поперечные балки, закрепляемые на вершине или по высоте стойки. Предназначены для крепления изоляторов и проводов. Изготавливаются из стали (оцинкованной или окрашенной) или железобетона.
• Кронштейны для уличного освещения: Устанавливаются на осветительные и комбинированные опоры.
• Оголовник: Элемент на вершине стойки для крепления траверс, может отсутствовать.
• Фундамент (подземная часть): Для железобетонных опор роль фундамента выполняет заглубленная часть самой стойки. Установка производится в предварительно пробуренную скважину с последующей обсыпкой и трамбовкой грунта или бетонированием.

Классификация и типы прямостоечных опор

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам:

1. По назначению (функции на ВЛ):

• Промежуточные (П): Наиболее распространенный тип. Устанавливаются на прямых участках трассы. Предназначены только для поддержания проводов, не воспринимают усилия вдоль линии.
• Угловые (У): Устанавливаются в точках поворота трассы ВЛ. Воспринимают результирующую нагрузку от тяжения проводов, направленную по биссектрисе угла поворота.
• Анкерные (А): Устанавливаются на прямых участках для ограничения анкерного пролета, в местах перехода через инженерные сооружения. Обладают повышенной механической прочностью, воспринимают значительное одностороннее тяжение проводов.
• Концевые (К): Разновидность анкерных опор, устанавливаются в начале и конце линии, на подходах к подстанциям. Воспринимают тяжение проводов с одной стороны.
• Ответвительные (О): Предназначены для устройства ответвлений от основной линии.
• Перекрестные: Для пересечения ВЛ между собой или с линиями связи.

2. По материалу стойки:

• Железобетонные (СВ, СНВ, СК, СЦ): Стойки вибрированные (СВ), стойки с напряжением арматуры (СНВ), конические (СК), цилиндрические (СЦ). Основной тип для сетей 6-10 кВ. Срок службы 50 лет и более.
• Деревянные (пропитанные): Стойки из сосны, пропитанной антисептиками (креозот, ЖТК). Применяются в основном для ВЛ 0,4-10 кВ в лесных районах. Меньший срок службы (до 20-25 лет).
• Стальные (винтовые сваи, трубы): Применяются реже, обычно для ЛЭП в сложных грунтовых условиях (вечная мерзлота, болота) или как временное решение.

3. По способу установки:

• Устанавливаемые непосредственно в грунт: Нижний конец стойки заглубляется в котлован на расчетную глубину (от 1.6 до 3.0 м в зависимости от типа опоры, напряжения и грунта).
• Устанавливаемые в фундаменты (стаканы): В особо слабых или обводненных грунтах стойка может устанавливаться в предварительно изготовленный железобетонный фундамент стаканного типа.

Технические характеристики и маркировка

Маркировка железобетонных стоек регламентирована ГОСТ и содержит информацию о типе, размерах и нагрузочной способности. Пример маркировки: СВ 95-3.

• СВ — стойка вибрированная.
• 95 — длина стойки в дециметрах (9.5 м).

3 — тип расчетного момента (показатель несущей способности, условный номер по каталогу).

Основные технические параметры:

• Длина (L): От 4.5 до 13.5 метров.
• Расчетный изгибающий момент (M): От 32 до 185 кН·м (зависит от типа).
• Масса: От 600 до 2500 кг.
• Глубина заложения (hз): Определяется расчетом, обычно 1/6-1/5 от длины опоры, но не менее нормируемых значений.

Нормативная база и стандарты

Проектирование, изготовление и монтаж прямостоечных опор осуществляется в строгом соответствии с нормативными документами:

• ГОСТ 23613-79 «Стойки опор ВЛ из вибрированного железобетона. Технические условия» (и его актуализированная версия).
• ГОСТ Р 58275-2018 «Опоры ВЛ. Общие технические условия».
• ПУЭ 7-е издание (Главы 2.4, 2.5): Правила устройства электроустановок.
• СО 153-34.20.501-2003 «Правила устройства электроустановок» (для ВЛ 35 кВ и выше, но многие принципы применимы).
• СНиП 2.01.07-85
• «Нагрузки и воздействия».
• Серии рабочих чертежей 3.407-115, 3.407-136, 3.407.1-152 и др.

Расчет и проектирование. Выбор типа опоры

Выбор типа и параметров прямостоечной опоры является результатом комплексного инженерного расчета, который включает:

• Определение климатических условий: Район по гололеду (I-V), ветровому району (I-VII), температуре.
• Определение нагрузок: На опору действуют вертикальные нагрузки (от веса проводов, изоляторов, собственного веса), горизонтальные поперечные (от давления ветра на провода и опору) и продольные (при обрыве проводов, в угловых и анкерных точках).
• Расчет механической прочности опоры: Проверка по предельному состоянию на изгиб, кручение, сжатие/растяжение.
• Расчет устойчивости положения опоры (опрокидывание, смещение): Проверка фундамента (заглубленной части) на выдергивание и сдвиг.
• Учет типа грунта: Грунты подразделяются на категории: скальные, песчаные, глинистые и т.д. От этого зависит глубина заложения и несущая способность.

Таблица: Глубина заложения нижнего конца прямостоечных железобетонных опор в нормальных грунтах (ориентировочно)

Высота опоры над землей, м	Напряжение ВЛ, кВ	Минимальная глубина заложения (hз), м	Примечание
До 10	0.4	1.6 — 2.0	Для промежуточных опор
	6-10	2.0 — 2.5	Для промежуточных опор
Более 10	6-10	2.5 — 3.0	Для анкерных и угловых опор, либо при слабых грунтах

Преимущества и недостатки прямостоечных опор

Преимущества:

• Простота конструкции и монтажа: Отсутствие оттяжек и сложных фундаментов ускоряет установку.
• Меньшая занимаемая площадь: Не требуют охранной зоны для оттяжек, что важно в стесненных городских условиях.
• Высокая механическая прочность и долговечность (для железобетона).
• Низкие эксплуатационные затраты: Не требуют подтяжки оттяжек, антикоррозионной обработки (по сравнению со стальными).
• Унификация: Большой сортамент типоразмеров.

Недостатки:

• Большая масса: Требуется применение грузоподъемной техники.
• Сложность транспортировки из-за габаритов и хрупкости при ударах.
• Ограниченная несущая способность по сравнению с портальными или оттяжными конструкциями для высших классов напряжения.
• Повреждение при аварийных ситуациях: Как правило, требуют полной замены, ремонт затруднен.
• Чувствительность к динамическим нагрузкам (вибрациям).

Область применения

Прямостоечные опоры являются основным типом опор для распределительных сетей среднего класса напряжения:

• Воздушные линии электропередачи 0.4, 6, 10 кВ в населенных пунктах и на трассах.
• Осветительные сети (опоры уличного освещения).
• Контактная сеть электрифицированного транспорта (трамвай, троллейбус).
• В качестве элементов ограждения подстанций.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем прямостоечная опора принципиально отличается от портальной?

Прямостоечная опора представляет собой одиночную вертикальную стойку. Портальная опора состоит из двух или более стоек, соединенных вверху горизонтальной или пространственной траверсой (ригелем). Портальные опоры применяются для более высоких напряжений (35-220 кВ и выше), имеют значительно большую несущую способность и сложность монтажа.

Как определить, что железобетонная стойка бракованная и не подлежит установке?

Не допускается установка стоек со следующими дефектами: сквозные трещины шириной более 0.3 мм; обнажение арматуры; сколы бетона в местах расположения рабочих стержней арматуры или монтажных петель; отклонение геометрических размеров, превышающее допустимые по ГОСТ; отсутствие или нечитаемость маркировки.

Можно ли наращивать или ремонтировать треснувшую железобетонную опору?

Наращивание по высоте не предусмотрено типовыми решениями и требует специального инженерного расчета. Ремонт трещин (инъектирование) возможен для поверхностных повреждений, не затрагивающих рабочую арматуру, и только как временная мера. Опоры с повреждениями несущей способности подлежат замене.

Какой тип опоры выбрать для слабых (болотистых) грунтов?

Для слабых грунтов предпочтительны следующие решения: увеличение глубины заложения; установка стойки в сборный или монолитный железобетонный фундамент стаканного типа; использование стальных винтовых свай в качестве основания; применение специальных стоек с уширенной подземной частью («башмаком»). Окончательное решение принимается по результатам геологических изысканий и расчета.

Каков порядок монтажа прямостоечной железобетонной опоры?

1. Разбивка трассы и подготовка площадки. 2. Разработка котлована (бурение) на проектную глубину. 3. Подготовка песчано-гравийной подушки на дне котлована (при необходимости). 4. Строповка стойки за монтажные петли, подъем и установка в котлован с помощью крана. 5. Выверка вертикальности по отвесу или нивелиру. 6. Поэтапная засыпка котлована с послойным трамбованием грунта или бетонированием. 7. Монтаж траверс, кронштейнов и арматуры.

Существуют ли ограничения по применению деревянных прямостоечных опор?

Да. Согласно ПУЭ, пропитанные деревянные опоры допускается применять для ВЛ до 220 кВ включительно, однако для ВЛ 110-220 кВ — только в ненаселенной местности. Наиболее широко они используются для ВЛ 0.4-10 кВ. Ключевое требование — обязательная пропитка антисептиками под давлением. Не допускается применение в населенной местности для ВЛ, где возможен переход на провода большего сечения или напряжения.