Опоры Веерон
Опоры ВЕЕРОН: конструкция, применение и технические аспекты
Опоры ВЕЕРОН представляют собой специализированный тип промежуточных железобетонных опор воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 35-110 кВ. Их ключевая конструктивная особенность — расходящаяся в плоскости, перпендикулярной оси линии, конфигурация стоек, образующих в поперечном сечении А-образную или V-образную форму, напоминающую веер. Данная конструкция разработана для обеспечения повышенной пространственной жесткости и устойчивости при значительных ветровых и гололедных нагрузках, характерных для равнинных и открытых территорий.
Конструктивные особенности и составные элементы
Опоры ВЕЕРОН являются сборными конструкциями, изготавливаемыми из предварительно напряженного железобетона. Основные элементы включают:
- Стойки (ногы): Две или четыре наклонные железобетонные стойки, которые в нижней части устанавливаются на отдельные фундаменты, а в верхней части соединяются с траверсой или непосредственно между собой. Наклон стоек и их расхождение («развал») являются расчетными параметрами, определяющими устойчивость.
- Траверсы: Металлические или железобетонные горизонтальные конструкции, закрепляемые на вершине опоры для подвески проводов и грозозащитных тросов. Конфигурация траверс (одно-, двух-, трехъярусная) зависит от напряжения ВЛ и количества цепей.
- Связи и ригели: Металлические элементы (раскосы, диагональные связи), соединяющие стойки между собой в продольном и поперечном направлении, формируя жесткую пространственную систему.
- Фундаменты: Как правило, применяются отдельные железобетонные приставные фундаменты стаканного типа под каждую стойку. Реже используются свайные фундаменты.
- По количеству стоек: Двухстоечные (П-образные с веерным расхождением) и четырехстоечные (наиболее распространенные для ВЛ 110 кВ).
- По назначению: Промежуточные (П), анкерно-угловые (АУ), анкерные (А), концевые (К). Конструкция ВЕЕРОН наиболее эффективна для промежуточных и облегченных анкерных опор.
- По материалу траверс: С металлическими траверсами (наиболее распространено) или с железобетонными траверсами.
- По климатическим условиям: Опоры проектируются для конкретных районов по гололеду (I-V) и ветру (I-VII) согласно нормативным документам (ПУЭ, СНиП).
- Повышенная устойчивость и пространственная жесткость: Веерная схема обеспечивает малое перемещение вершин опор под действием неравномерных нагрузок, что критически важно для соблюдения допустимых габаритов до земли и объектов.
- Снижение материалоемкости фундаментов: Распределение нагрузки на несколько отдельных фундаментов меньшей площади позволяет применять их на грунтах с низкой несущей способностью без дорогостоящих мероприятий по укреплению основания.
- Снижение расхода металла по сравнению с чисто металлическими портальными опорами аналогичной несущей способности.
- Долговечность: Железобетонные стойки обладают высокой стойкостью к атмосферным воздействиям, коррозии и имеют срок службы не менее 50 лет.
- Унификация: Возможность сборки опор из стандартных типовых элементов для различных условий.
- Подготовка и разбивка: Точная разбивка на местности осей установки каждого фундамента с контролем диагоналей и отметок.
- Устройство фундаментов: Установка опалубки, армирование и бетонирование отдельных фундаментов. Критически важен контроль взаимного расположения стаканов фундаментов.
- Сборка опоры: Установка железобетонных стоек в стаканы фундаментов с временным раскреплением. Выверка положения стоек. Последующий монтаж металлических траверс, связей и ригелей. Заделка стыков и стаканов бетоном.
- Натяжка проводов: Работы по подвеске проводов и тросов ведутся с учетом жесткости конструкции.
- Увеличенная площадь отчуждения земли под фундаменты и в охранной зоне.
- Более высокая трудоемкость монтажа и необходимость точной геодезической выверки.
- Большая номенклатура и масса железобетонных элементов, что требует наличия тяжелой грузоподъемной техники на трассе.
- Сложность эксплуатации в стесненных условиях (насыпи, вырубки в лесу, городская застройка).
Классификация и типоразмеры опор ВЕЕРОН
Опоры классифицируются по нескольким ключевым параметрам:
| Тип опоры | Назначение | Количество цепей | Высота до низа траверсы, м | Расчетная нагрузка (ветер/гололед) | Масса ж/б элементов, т (прим.) |
|---|---|---|---|---|---|
| В-110-1 | Промежуточная | 2 | 16.5 | Район III / II | 12.5 |
| В-110-2 | Промежуточная | 1 | 15.0 | Район IV / III | 10.8 |
| В-110-5АУ | Анкерно-угловая | 2 | 18.0 | Район III / II | 24.7 |
Область применения и преимущества
Опоры ВЕЕРОН применяются при строительстве и реконструкции ВЛ 35, 110 и, реже, 220 кВ в районах с тяжелыми климатическими условиями (сильные ветры, гололедные образования), на слабых и обводненных грунтах, а также на трассах, требующих повышенной надежности. Их использование обусловлено рядом технико-экономических преимуществ:
Технология монтажа и требования к установке
Монтаж опор ВЕЕРОН является более сложным по сравнению с одностоечными железобетонными опорами и требует строгого соблюдения проектных геометрических параметров. Основные этапы:
Сравнение с другими типами опор
| Параметр | Опоры ВЕЕРОН (ж/б) | Одностоечные ж/б опоры (СВ) | Металлические портальные опоры | Многогранные конические опоры (МГК) |
|---|---|---|---|---|
| Устойчивость к ветровым/гололедным нагрузкам | Очень высокая | Средняя | Высокая | Высокая |
| Применимость на слабых грунтах | Высокая | Низкая (требует усиленного фундамента) | Средняя | Низкая (требует массивного фундамента) |
| Материалоемкость (металл/ж/б) | Низкая металлоемкость, высокая ж/б емкость | Самая низкая металлоемкость | Очень высокая металлоемкость | Высокая металлоемкость |
| Сложность и стоимость монтажа | Высокая | Низкая | Средняя | Средняя (с применением крана) |
| Занимаемая площадь | Большая | Малая | Большая | Малая |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем главное инженерное преимущество веерной схемы?
Главное преимущество — значительное увеличение момента инерции поперечного сечения опорной конструкции в плоскости, перпендикулярной оси ВЛ, при относительно небольшом расходе материалов. Это достигается за счет выноса точек опоры (фундаментов) за габариты сечения, формируемого проводами. В результате резко повышается сопротивление опоры опрокидывающему моменту от поперечных нагрузок.
Каковы основные недостатки опор ВЕЕРОН?
Как выбирается тип фундамента для опор ВЕЕРОН?
Тип фундамента определяется на основе инженерно-геологических изысканий. Для грунтов с достаточной несущей способностью применяются сборные или монолитные приставные фундаменты стаканного типа. На слабых, обводненных или вечномерзлых грунтах используются свайные фундаменты с ростверком, объединяющим сваи под каждой стойкой. Расчет фундаментов ведется на выдергивание и сжатие с учетом комбинаций нагрузок.
Возможна ли замена металлических траверс на полимерные или композитные?
Теоретически возможна, однако требует проведения серьезных испытаний и изменения нормативной базы. На сегодняшний день для ВЛ 35-110 кВ в массовом проектировании применяются исключительно стальные оцинкованные траверсы. Полимерно-композитные траверсы находят ограниченное применение в качестве экспериментальных или на ВЛ более низких классов напряжения.
Как осуществляется защита железобетонных стоек от карбонизации и коррозии арматуры?
Защита обеспечивается самой технологией изготовления: применение бетона высокой марки по водонепроницаемости (W4-W6) и морозостойкости (F150-F300), достаточная толщина защитного слоя бетона (не менее 20 мм), использование предварительно напряженного стержневого арматурного каркаса. Дополнительные покрытия, как правило, не применяются.
Каковы тенденции в развитии конструкций типа ВЕЕРОН?
Основные тенденции включают: оптимизацию форм и сечений железобетонных стоек для снижения веса; разработку универсальных узлов сопряжения стоек с траверсами и связями; внедрение комбинированных конструкций, где стойки — железобетонные, а система связей — из оцинкованной стали или композитов. Также актуальна разработка типоразмеров для ВЛ 220 кВ.