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生變化。文章在推導開裂截面初始時刻中性軸高度計算公式的基礎上，進一步推導了未裂截面中性軸位置變化的通用計算公式，這樣便可方便確定任意截面的受壓區高度，對于精確計算開裂截面處的鋼筋應力打下了基礎，從而使得建立預應力混凝土梁考慮時變效應的長期裂縫寬度計算公式的建立成為可能。

[關鍵詞]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

受彎構件在t0時刻加載，構件出現裂縫，假設開裂截面上受拉混凝土完全退出工作[1]，拉應力全部由鋼筋承擔，假定開裂截面受壓區混凝土高度為hx。以矩形梁為例[2]，見圖1。

3 結 論

鋼筋混凝土結構在試用階段一般都是帶裂縫工作的，部分預應力混凝土構件也會產生裂縫[3]，為了避免因為混凝土開裂而使得受力鋼筋產生銹蝕、損傷從而最終導致結構破壞的情況發生，對結構的裂縫控制就顯得格外重要，而裂縫計算是進行裂縫控制的前提?；炷亮涸诤奢d作用下一旦出現第一條裂縫，則截面的中性軸位置會不斷變化，對混凝土及鋼筋應力的計算必然產生影響，所以本文對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力的計算以及對截面混凝土受拉區塑性部分高度進行嚴密計算，為梁體長期裂縫寬度的精確計算打下基礎。

參考文獻：

[1]盧欽先.考慮收縮徐變影響的鋼筋混凝土構件長期裂縫寬度計算[D].長沙：中南大學，2008.

[2]袁文輝.鋼筋混凝土受彎構件時變裂縫寬度計算[D].長沙：中南大學，2009.

[3]徐振華.鋼筋混凝土受彎構件長期裂縫機理分析[D].長沙：中南大學，2012.

[摘 要]輸電設備和變電設備作為電網的重要組成部分，其可用性與穩定性直接影響到電網的安全運行。由于受到地理位置、天氣變化、人為活動等各種因素的影響，輸變電設備會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備運行所存在的安全問題，并提出相應的防范措施。

[關鍵詞]輸電設備；變電設備；安全問題；應對措施

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

1 輸電設備與變電設備

輸電網由提供電能的發電站、輸電線路及連接這些線路的變電設備構成，其主要任務是輸送電力。其中，輸電線路，作為電力系統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，同時也是整個電力系統安全穩定運行的基礎。在我國，輸電線路一般都是鋪設在室外，且具有分布范圍廣泛、設備運行條件復雜、易受自然因素和人為因素等外力破壞、維護檢修工作繁重等特點。[1]

變電網是集合一系列變電設備，主要任務是改變或者調整電力系統中的電壓，有必要時也可以切斷或接通電壓。在整個電力系統中，變電網是輸電和配電的集結點。其中，變電設備指的是對電流的電壓、電流等信號進行改變的設備，變電設備是供電企業的重要資產，其安全運行既是安全供電的重要保障，又影響到企業的成本及效益。[2]

2 輸電設備運行及安全防范

隨著我國經濟建設的不斷發展，電網布局獲得進一步的發展和改善，同時促進了輸電線路的建設的長足發展。對于輸電線路來說，因為所處位置環境相對復雜，地域分布范圍廣泛，并且桿塔點數量多、鋪設線路長，同時長期暴露在野外，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，這些都會導致線路跳閘，從而增加電網停電事故發生概率。如果輸電線路發生故障，且不能及時準確地發現并采取修復措施，由此產生的經濟損失將難以估量的。

2.1 輸電設備運行中存在的安全問題

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

2.1.1 自然因素的影響

輸電線路的鋪設一般都是在室外的，在運行過程中處于長期暴露室外的狀態，很容易受到極端氣候的影響，而這些影響因素不但難以預見，還會對線路造成極強的破壞。

根據國家電網系統輸電線路故障統計分析，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備的破壞是非常大的，在遭受雷擊后，輸電線路中會產生相應的過電壓，設備中脆弱的部件容易遭到損壞，從而影響電力系統的穩定運行。

雖然與雷擊引起的危害相比，風力對電力線路的危害相對較小，但依照我國目前的情況來看，隨著電網規模的不斷擴大以及不可避免的極端氣候的頻發，輸電線路由于強風現象而引發跳閘的次數逐年增多，給輸電線路的建設工作帶來了一定的危害。在暴風天氣較多的地方，風力對線路的影響更是十分顯著，如颮線風會引發風偏放電的現象，颶風或龍卷風造成線路倒塌等。

對輸電線路而言，覆冰帶來的影響集中體現在我國的北方地區。輸電線路冰層覆蓋過厚會引發過負載事故；冰層覆蓋不均勻時容易引發桿塔傾倒、線路中斷事故；這些都將進而造成巨大的損失。

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：一是由于相關社會活動無意識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備造成的安全事故。[3]近年來隨著城市建設活動的增多，部分施工單位違規施工，造成挖斷輸電線纜、輸電桿的事情屢見不鮮。在農村，常有農民因焚燒秸稈而對輸電設備造成損壞，也偶有農民因砍樹造成輸電線路斷路。雖然都是無意為之，但都對輸電線路造成了不同程度的損壞。同時，隨著金屬回收價格的上升，有不法分子意圖通過偷盜以金屬為主要材料的輸變電設備發家致富，這些人不顧電力能源是社會活動的基本能源，偷盜輸變電設備，僅僅賣得廢金屬價格。這種行為不僅給電力公司造成了巨大的物質損失，而且居民因停電生活不便，企業因停電無法生產。

2.2 輸電設備安全防范措施

對自然因素造成的安全隱患，隨著現代信息技術的發展，充分利用在線監測技術和智能分析技術，通過實時掌握輸電設備運行狀態，并且根據不同的自然氣候因素預警輸電設備可能發生的安全故障，以及智能產生相應預警措施。

針對人為因素造成的安全隱患，要通過開展兩方面工作來防范。針對無意損壞，相關部門應當加大對保護輸變電設備的宣傳教育工作，尤其是靠近重要輸變電設備的相關單位和個人，發放安全教育書，明確損壞輸變電設備應當承擔的民事與刑事責任。針對故意損壞，應當加強對輸變電設備的保護，通過安裝攝像頭、紅外報警器等加強對不法分子的防范。聯合公安部門，加強對廢金屬變賣的監控，相關從業人員發現異常情況應立即上報公安部門。

3 變電設備的運行及安全防范

3.1 變電設備運行中存在的安全問題

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

3.1.1 設備故障防范不完善

變電設備是變電運行中的主體，維護這些設備的安全是保障變電工程正常進行的主要工作，設備故障防范的不完善極有可能給變電安全運行帶來隱患。設備故障的隱患現象會出現在各個環節：在計劃階段，工作人員若未按照變電站的自身情況確定所需的變電設備型號，會直接導致后期采購不合理情況；在采購階段，由于采購人員的疏忽未對設備的質量、性能等做檢查；在安裝階段，操作人員若沒有按照國家制定的相關規定和該有的標準進行安裝，安裝完成時又沒有及時地進行檢驗，則無法確保設備各項功能的使用；在使用階段，操作人員若沒有按照規范對設備進行操作很有可能出現操作失誤引發安全事故；在維護階段，若沒有做到設備的定時檢查和維護，也沒有及時進行設備更新，設備在老化的情況下繼續使用，無疑會增加運行隱患。