荷載作用下混凝土梁截面中性軸位置變化研究

[摘 要]混凝土梁體在荷載作用下開裂，未裂截面的中性軸位置由于開裂截面的開裂而發(fā)生變化。文章在推導(dǎo)開裂截面初始時(shí)刻中性軸高度計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推導(dǎo)了未裂截面中性軸位置變化的通用計(jì)算公式，這樣便可方便確定任意截面的受壓區(qū)高度，對(duì)于精確計(jì)算開裂截面處的鋼筋應(yīng)力打下了基礎(chǔ)，從而使得建立預(yù)應(yīng)力混凝土梁考慮時(shí)變效應(yīng)的長(zhǎng)期裂縫寬度計(jì)算公式的建立成為可能。

[關(guān)鍵詞]未裂截面；開裂截面；中性軸高度

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.085

1 確定開裂截面中性軸位置

受彎構(gòu)件在t0時(shí)刻加載，構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，假設(shè)開裂截面上受拉混凝土完全退出工作[1]，拉應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān)，假定開裂截面受壓區(qū)混凝土高度為hx。以矩形梁為例[2]，見圖1。

3 結(jié) 論

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在試用階段一般都是帶裂縫工作的，部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件也會(huì)產(chǎn)生裂縫[3]，為了避免因?yàn)榛炷灵_裂而使得受力鋼筋產(chǎn)生銹蝕、損傷從而最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的情況發(fā)生，對(duì)結(jié)構(gòu)的裂縫控制就顯得格外重要，而裂縫計(jì)算是進(jìn)行裂縫控制的前提?；炷亮涸诤奢d作用下一旦出現(xiàn)第一條裂縫，則截面的中性軸位置會(huì)不斷變化，對(duì)混凝土及鋼筋應(yīng)力的計(jì)算必然產(chǎn)生影響，所以本文對(duì)未裂與開裂截面中心軸位置的確定，有利于混凝土與鋼筋應(yīng)力的計(jì)算以及對(duì)截面混凝土受拉區(qū)塑性部分高度進(jìn)行嚴(yán)密計(jì)算，為梁體長(zhǎng)期裂縫寬度的精確計(jì)算打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧欽先.考慮收縮徐變影響的鋼筋混凝土構(gòu)件長(zhǎng)期裂縫寬度計(jì)算[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2008.

[2]袁文輝.鋼筋混凝土受彎構(gòu)件時(shí)變裂縫寬度計(jì)算[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2009.

[3]徐振華.鋼筋混凝土受彎構(gòu)件長(zhǎng)期裂縫機(jī)理分析[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2012.

[摘 要]輸電設(shè)備和變電設(shè)備作為電網(wǎng)的重要組成部分，其可用性與穩(wěn)定性直接影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。由于受到地理位置、天氣變化、人為活動(dòng)等各種因素的影響，輸變電設(shè)備會(huì)不同程度地存在潛伏性故障及潛在威脅。因此，文章就梳理所得的輸變電設(shè)備運(yùn)行所存在的安全問題，并提出相應(yīng)的防范措施。

[關(guān)鍵詞]輸電設(shè)備；變電設(shè)備；安全問題；應(yīng)對(duì)措施

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.071

1 輸電設(shè)備與變電設(shè)備

輸電網(wǎng)由提供電能的發(fā)電站、輸電線路及連接這些線路的變電設(shè)備構(gòu)成，其主要任務(wù)是輸送電力。其中，輸電線路，作為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，其不僅是電力輸送的物理通道，同時(shí)也是整個(gè)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。在我國(guó)，輸電線路一般都是鋪設(shè)在室外，且具有分布范圍廣泛、設(shè)備運(yùn)行條件復(fù)雜、易受自然因素和人為因素等外力破壞、維護(hù)檢修工作繁重等特點(diǎn)。[1]

變電網(wǎng)是集合一系列變電設(shè)備，主要任務(wù)是改變或者調(diào)整電力系統(tǒng)中的電壓，有必要時(shí)也可以切斷或接通電壓。在整個(gè)電力系統(tǒng)中，變電網(wǎng)是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)。其中，變電設(shè)備指的是對(duì)電流的電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行改變的設(shè)備，變電設(shè)備是供電企業(yè)的重要資產(chǎn)，其安全運(yùn)行既是安全供電的重要保障，又影響到企業(yè)的成本及效益。[2]

2 輸電設(shè)備運(yùn)行及安全防范

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)布局獲得進(jìn)一步的發(fā)展和改善，同時(shí)促進(jìn)了輸電線路的建設(shè)的長(zhǎng)足發(fā)展。對(duì)于輸電線路來說，因?yàn)樗幬恢铆h(huán)境相對(duì)復(fù)雜，地域分布范圍廣泛，并且桿塔點(diǎn)數(shù)量多、鋪設(shè)線路長(zhǎng)，同時(shí)長(zhǎng)期暴露在野外，不但極易遭受極端氣候的侵襲，而且人為等其他外力的破壞也不容忽視，這些都會(huì)導(dǎo)致線路跳閘，從而增加電網(wǎng)停電事故發(fā)生概率。如果輸電線路發(fā)生故障，且不能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)并采取修復(fù)措施，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失將難以估量的。

2.1 輸電設(shè)備運(yùn)行中存在的安全問題

只有充分明確目前輸電設(shè)備運(yùn)行中存在的安全問題，才能有目的性地制定相關(guān)安全管理制度，并采取有效的安全措施，盡量避免和減少輸電設(shè)備運(yùn)行中安全事故的發(fā)生。輸電運(yùn)行中存在的安全問題可以分成以下兩個(gè)方面。

2.1.1 自然因素的影響

輸電線路的鋪設(shè)一般都是在室外的，在運(yùn)行過程中處于長(zhǎng)期暴露室外的狀態(tài)，很容易受到極端氣候的影響，而這些影響因素不但難以預(yù)見，還會(huì)對(duì)線路造成極強(qiáng)的破壞。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)輸電線路故障統(tǒng)計(jì)分析，2011—2013年，50%以上的高壓線路跳閘都是由雷擊引起的，足見雷擊仍然是造成輸電線路閃路最主要的原因。雷擊引起的輸電線路和電力設(shè)備的破壞是非常大的，在遭受雷擊后，輸電線路中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的過電壓，設(shè)備中脆弱的部件容易遭到損壞，從而影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

雖然與雷擊引起的危害相比，風(fēng)力對(duì)電力線路的危害相對(duì)較小，但依照我國(guó)目前的情況來看，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及不可避免的極端氣候的頻發(fā)，輸電線路由于強(qiáng)風(fēng)現(xiàn)象而引發(fā)跳閘的次數(shù)逐年增多，給輸電線路的建設(shè)工作帶來了一定的危害。在暴風(fēng)天氣較多的地方，風(fēng)力對(duì)線路的影響更是十分顯著，如颮線風(fēng)會(huì)引發(fā)風(fēng)偏放電的現(xiàn)象，颶風(fēng)或龍卷風(fēng)造成線路倒塌等。

對(duì)輸電線路而言，覆冰帶來的影響集中體現(xiàn)在我國(guó)的北方地區(qū)。輸電線路冰層覆蓋過厚會(huì)引發(fā)過負(fù)載事故；冰層覆蓋不均勻時(shí)容易引發(fā)桿塔傾倒、線路中斷事故；這些都將進(jìn)而造成巨大的損失。

2.1.2 人為因素的影響

目前，由于人為因素引起的輸電線路跳閘事故逐年增加。人為因素主要分為兩方面：一是由于相關(guān)社會(huì)活動(dòng)無意識(shí)造成的輸電線路安全事故；二是由于不法分子偷盜輸變電設(shè)備造成的安全事故。[3]近年來隨著城市建設(shè)活動(dòng)的增多，部分施工單位違規(guī)施工，造成挖斷輸電線纜、輸電桿的事情屢見不鮮。在農(nóng)村，常有農(nóng)民因焚燒秸稈而對(duì)輸電設(shè)備造成損壞，也偶有農(nóng)民因砍樹造成輸電線路斷路。雖然都是無意為之，但都對(duì)輸電線路造成了不同程度的損壞。同時(shí)，隨著金屬回收價(jià)格的上升，有不法分子意圖通過偷盜以金屬為主要材料的輸變電設(shè)備發(fā)家致富，這些人不顧電力能源是社會(huì)活動(dòng)的基本能源，偷盜輸變電設(shè)備，僅僅賣得廢金屬價(jià)格。這種行為不僅給電力公司造成了巨大的物質(zhì)損失，而且居民因停電生活不便，企業(yè)因停電無法生產(chǎn)。

2.2 輸電設(shè)備安全防范措施

對(duì)自然因素造成的安全隱患，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，充分利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和智能分析技術(shù)，通過實(shí)時(shí)掌握輸電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并且根據(jù)不同的自然氣候因素預(yù)警輸電設(shè)備可能發(fā)生的安全故障，以及智能產(chǎn)生相應(yīng)預(yù)警措施。

針對(duì)人為因素造成的安全隱患，要通過開展兩方面工作來防范。針對(duì)無意損壞，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加大對(duì)保護(hù)輸變電設(shè)備的宣傳教育工作，尤其是靠近重要輸變電設(shè)備的相關(guān)單位和個(gè)人，發(fā)放安全教育書，明確損壞輸變電設(shè)備應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的民事與刑事責(zé)任。針對(duì)故意損壞，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)輸變電設(shè)備的保護(hù)，通過安裝攝像頭、紅外報(bào)警器等加強(qiáng)對(duì)不法分子的防范。聯(lián)合公安部門，加強(qiáng)對(duì)廢金屬變賣的監(jiān)控，相關(guān)從業(yè)人員發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即上報(bào)公安部門。

3 變電設(shè)備的運(yùn)行及安全防范

3.1 變電設(shè)備運(yùn)行中存在的安全問題

只有充分明確目前變電設(shè)備運(yùn)行中存在的安全問題，才能有針對(duì)性地制定相關(guān)安全管理制度，并采取有效的安全措施，避免變電設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)安全事故。變電設(shè)備運(yùn)行中存在的主要安全問題如下所述。

3.1.1 設(shè)備故障防范不完善

變電設(shè)備是變電運(yùn)行中的主體，維護(hù)這些設(shè)備的安全是保障變電工程正常進(jìn)行的主要工作，設(shè)備故障防范的不完善極有可能給變電安全運(yùn)行帶來隱患。設(shè)備故障的隱患現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)在各個(gè)環(huán)節(jié)：在計(jì)劃階段，工作人員若未按照變電站的自身情況確定所需的變電設(shè)備型號(hào)，會(huì)直接導(dǎo)致后期采購(gòu)不合理情況；在采購(gòu)階段，由于采購(gòu)人員的疏忽未對(duì)設(shè)備的質(zhì)量、性能等做檢查；在安裝階段，操作人員若沒有按照國(guó)家制定的相關(guān)規(guī)定和該有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，安裝完成時(shí)又沒有及時(shí)地進(jìn)行檢驗(yàn)，則無法確保設(shè)備各項(xiàng)功能的使用；在使用階段，操作人員若沒有按照規(guī)范對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作很有可能出現(xiàn)操作失誤引發(fā)安全事故；在維護(hù)階段，若沒有做到設(shè)備的定時(shí)檢查和維護(hù)，也沒有及時(shí)進(jìn)行設(shè)備更新，設(shè)備在老化的情況下繼續(xù)使用，無疑會(huì)增加運(yùn)行隱患。