Хөндлөн балкууд нь шугамын баганын тогтвортой байдлыг хэрхэн нөлөөлдөг вэ?

Шугамын баганын тогтвортой байдалд хөндлөн балкны бүтцийн үүрэг

Хөндлөн балкны загварчлал нь баганын тогтвортой байдалд яаж нөлөөлдөгийг ойлгох

Цэгц засварын талбай хэрхэн байгуулагдсан нь цахилгааны багануудыг бат бөх байлгахад томоохон үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд эдгээр баганууд цахилгааны шугам, мөн аливаа цаг агаарын нөхцөлд тэсвэрлэх ёстой. Хожуу үеийн модон цэгц засварын талбай нь хугацаа өнгөрөхийн хэрээр тэсвэр муутай байдаг бөгөөд тухайн төрлийн мод нь чийглэг бүс нутагт ялангуяа мууддаг. 2023 оны дамжуулалтын системийн тухай судалгаа нь модон хувилбарууд нь шинэ пултрууд эсвэл эмэгтэй шилэн ширмээр бэхэлсэн полимерийн хувилбаруудаас дунджаар 48% -аар хурдан задардаг болохыг харуулжээ. Цаашид 2024 онд хийсэн ашиглалтын тоног төхөөрөмжийн шинжилгээ нь мөн чухал мэдээлэл агуулж байна. Эдгээр элементүүдийн нөлөөллөөс 20 жил өнгөрсний дараа PGFRP цэгц засварын талбай нь анхны бат бөх чанарын 92% -ийг хадгалж байгаа бол ердийн модон хувилбар нь зөвхөн 62% -ийг л хадгалж чаддаг байв. Иймийн тул infrastructure буюу дэд бүтцийг олон жил ашиглахын тулд материалын сонголт чухал гэдгийг илт харуулж байна.

Цэгц засварын талбайн ачааллыг тэгш хуваарилах үндсэн механик үүрэг

Хөндлөн бамбайнууд механик хувьд гурван гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэд тэдгээрийн изоляторууд дээрхи хажуугийн хүчийг тархаах, утаснууд жинтэй болоход доош чиглэсэн даралтын эсэргүүцэх, мөн шугамын дагуу хүчтэй салхи дундуур үлээхэд үүсэх эргүүлэх хүчний эсэргүүцэхэд тусалдаг. Өнгөрсөн онд торны тэсвэртэй байдлын талаарх судалгаагаар илүү сайн зохион бүтээсэн хөндлөн бамбайн тусламжтайгаар бамбайн доод талын хүчдлийг жигд ачааллыг хуваалцах замаар ойролцоогоор 34 хувь бууруулж болохыг тогтоосон. Шинээр гаргасан шилэн эдлэлийн бүрдэл хувилбарууд нь хишгийн хүчнийг эсэргүүцэх чадвартай байдаг. Эдгээр шинэ загварууд нугалах эсвэл хэлбэрээ алдахын өмнө метр квадрат тутамд ойролцоогоор 31.2 килоньютон хүртэл тэсвэрлэж чаддаг бөгөөд энэ нь метр квадрат тутамд 25.4 кН/м²-ийг л зөвшөөрдөг хуучин загваруудтай харьцулахад 23 хувь илүү хүчтэй байдаг.

Бэхэлгээний өндөр ба бамбайн уртын нөлөөлөл момент хүчнүүдэд

Бэхэлгээний өндөр, бамбайн урт нь момент хүчнүүдэд шугаман бус нөлөө үзүүлдэг бөгөөд бамбайн бүтцийн дээрх хүчдлийг ихэсгэдэг.

146 амжилтгүй тогтнолын талбарын шинжилгээнд 63% нь хөндийн урт өндрийн харьцаа буруу байсны улмаас үүссэн тогтворгүй байдал гэдгийг илрүүлсэн. Судалгаагаар хөндийн хөвөөг нийт тогтны өндрийн 30–35% байлгах нь вертикаль болон талын хүчний тэнцвэрийг оновчтой болгож, томоохон гэмтлийн эрсдлийг бууруулдаг гэдэг нь батлагдсан.

Ачааллын багтаамж болон материал ашиглах чадвар: мод ба найрмал хөндийн харьцуулалт

Цахилгаан дамжуулах баганын бүтцийн тогтвортой байдал нь хөндийн материалын ачаалал тэсвэрлэх чадвар болон бат бөх чанараас хамаардаг. Модон ба найрмал материалын хооронд тогтвортой болон динамик ачаалал дор аж үйлдвэрийн шинжилгээнд илүү их гап байгааг илтгэсэн.

Модон ба найрмал хөндийн ачааллын багтаамж тогтвортой болон дээд хэмжээний ачаалал дор

PGFRP нийлмэл материал нь 33.50 ГПа-ийн харьцангуй уян хатан бүхий модны 17.95 ГПа-аас бараг хоёр дахин их бөгөөд (4-р хүснэгт, Ачаалал-Хазайлтын шинжилгээ) энэ сайжруулсан хатуу чанар нь композит материалтай жинхэнэ хөндийн дамжуурганд 2.3Å— их ачаалал тэсвэрлэх боломжийг олгодог тул тэдгээрийг хүнд нөхцөлд ашиглахад тохиромжтой болгодог.

Мод ба шилэн утас эрчимжүүлсэн полимерээр хийсэн дамжуургайн хоорондох ялгаа

Туршилтын нөхцөлд шилэн утасны нийлмэл материалын тэсвэрлэх чадвар нь модынхаас бүүлийн 62% илүү байна. Төв цэгийн ачаалал 1,727N-д модон дамжуурган гэнэтийн хугацаанд хугацаагүй болдог бол PGFRP дамжуурган 2,709N хүртэлх ачаалалыг тэсвэрлэдэг бөгөөд материалын матрикс дээрх хүчдэлийг үр дүнтэй тархаадаг.

Урт хугацааны эвдрэлийн нөлөө нь ачаалал тэсвэрлэх чадвар дээр

Давс агуулсан агаарын нөхцөлд бүрдэл хөндий баганууд нь эмтгэн модноос 270% урт хугацаагаар үргэлжилдэг. Найман жилийн дараа PGFRP суурилуулалт нь анхны хатуу чанарын 90%-иас дээш хэвээр байхад, модон баганууд нь түргэн сөөгөөр хүрэх ба чийг шингээснээр гурван жилийн дотор солих шаардлагатай болдог.

Ачаалал дор баганын тэнцвэрт байдалд нөлөөлөх хазайлтын зан чанар

Олон хэлхээний байгууламжид ачаалал дор хазайх зан чанар

Цаашид хэлхээ нэмэх тусам хазайлтын хэмжээ ихээр нэмэгддэг. Зохион байгуулалттай балка дээр хийсэн туршилтанд тодорхой зүйл илэрсэн - олон хэлхээ оролцож байх үед эвдрэлийн цэг дээрх хазайлт нэг хэлхээтэй байх үеийн хазайлтаас дунджаар 97% -иар ихсэж байсан. Дамжуулагчид тэгш хэмтэй байрлаагүй үед тэдгээрийн үүсгэх эргэлтийн хүч нь бүтцийн дагуу хүчдэлийн тархалтыг алдалтанд оруулдаг. Загварчлалын өгөгдлүүдийг судалж байж инженерүүд таван хэлхээг дэмждэг гатны систем нь нөхцөл байдал ижил байсан ч гэсэн зөвхөн гурван хэлхээг л дэмждэг системүүдээс дунд хэсгээрээ ойролцоогоор 35% -аар илүү нугалдаг болохыг анзаарсан. Ийм зөрүү нь бүтцийн бат бөх байдал маш чухал байдаг практик дээр томоохон ач холбогдолтой байдаг.

Өндөр хүчдэлийн зай хооронд хөндийрөлтийн улмаас үүссэн эгц бус байдалд хэмжилт хийх

Инженерүүд хазайлтын улмаас баганын налууг тогтоохын тулд LiDAR зураглал ашигладаг бөгөөд талбайн өгөгдлүүд нь 230 кВ цахилгаан дамжуулах замын 100 метр уртанд хэвтээ чиглэлд 12–18 мм-ийн нарийвчлалгүй байдал үзүүлж байна. Өнцөг хазайх хэмжээ 2°-аас хэтэрвэл, шалгасан 17% хүрээний хувьд ийм нөхцөл байдаг бөгөөд бүтцийн бат бөх байдал нь мууддаг. Одоо бодит цагт хяналт тавьж буй системүүд дараахь хүчин зүйлсийн хувьд хазайлтыг хянах боломжийг олгодог:

• Дамжуулагчийн таталтын хэлбэлзэл (номиналаас ±15%)
• Температурын нөлөөгөөр гологдол үүсэх (10°C өөрчлөгдөх бүрт 3–5 см)
• Цасны наалдамхай байдал (радиалын чиглэлд 25 мм хүртэл)

Зүй тогтол: Хазайлтыг засварлахын тулд урьдчилан муруйлгасан тэгш хөл ашиглах нэмэгдэж байна

Цахилгаан түгээгчид нь хазайлтыг нивелилахын тулд 15–20 мм дээш нь муруйлсан урьдчилан муруйлгасан тэгш хөлтэй байдаг. Энэ загвар нь далайн эрэг орчмын бүс нутагт засвар үйлчилгээг 42%-иар бууруулдаг бөгөөд энэ нь 12 сарын хазайлтыг багасгах туршилтын үр дүн юм. Үйлдвэрлэгчид энэ ажлыг дараах байдлаар хийж гүйцэтгэдэг:

1. Материалын оновчтой ашиглалт : Нугалах модулийн хувь нь 34 ГПа бүхий шилэн эд ангийн найрлага
2. Ачаалал шалгах : 72 цагийн турш жинхэнэ чадавхит байдал нь 150% хүртэл баталгаажуулалт хийх
3. Газрын гадаргын онцлогт суурилсан тохируулга : Сийрэгжсэн мужийн салхи, цасны нөхцөлд тохируулсан өнцгийн хэв маяг

Урт хугацааны байршлын талбарын үр дүнгээс харахад налуу байршсан элементүүд нь таван жилийн дараа хөндлөн байршсан тулгуурынхаа дунд хэсгийн хазайлтаас 35% бага байдаг.

Тулгуурын тогтвортой байдлын орчин, үйл ажиллагааны сорилтууд

Чийгшил, хэт ягаан туяа, температурын хэлбэлзэл нь тулгуурын бүрэн байдалд үзүүлэх нөлөө

Орчин үнэндээ хугацааны явцад тулгуур баганад ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Мод нь онцлог нь өөрийн жингээсээ ойролцоогоор дөрөвний нэг хэмжээний усыг шингээж чаддаг тул бүтцийн бат бөх байдлыг 12%-иос 18%-иур бууруулдагийг Понмонийн 2023 онд хийсэн судалгаагаар тогтоосон. Шилэн эсгээр бэхэлсэн нүүрсний хөрөнгө (FRP) чийглэгтэй тулгарахад илүү сайн боловч хэт ягаан туяаны хор нөлөөнд сул талтай байдаг. Жилжилсэн наран тусах үед эд материалын гадаргуу дээр элэгдэл үүсэх бөгөөд арван жилийн дараа тасаргааны бат бөх байдлыг нь 40%-иур алддаг. Хамгийн их тархсан бүс нутгуудын өдөр тутмын температурын өөрчлөлт нь тэнцвэрт байдалд орж, шөнжин хөрсөн хөлдөө, өдөр дөлдөө байдлаар өргөн хүрээний тэлэлт, агшилтын мөчийг үүсгэдэг. Энэ тогтмол хөдөлгөөн нь модон болон FRP-ийн тулгуур багананд жижигхэн трещин үүсгэдэг. 2024 онд материалын задралыг судалж байх үед температурын хэлбэлзэл ихтэй бүс нутгууд нь FRP тулгуур баганын амьдралын хугацааг температурын тогтвортой байдал нь орчин үеийн бүс нутгуудтай харьцуулахад ойролцоогоор 30%-иур бууруулдагийг тогтоосон.

Хөлөг дээрх хөлдөлт ба салхины цохилт нь түшилцэгч дээр үүсэх тогтворгүй байдалд нөлөөлөх хүчин зүйлс

Хөлдөө бүрэлдэх нь дэд бүтцийн механик ачааллыг ихэсгэдэг. Түшилцэгийн оройд 2 инч зузаан хөлдөө үүсэхэд нэмэлтээр жинг нь 1800 фунт орчим болохыг төсөөлөөрэй. Харин хөлдөөтэй нөхцөлд салхины хурд 55 миль/цаг-аас давах үед аюултай байдал үүсдэг. Хөндлөн чиглэлд үйлчлэх хүч нь фут тутамд 1200 фунт орчим байдаг бөгөөд энэ нь баганын бүтцийн ихэнх нь тэсвэрлэж чаддаггүй хэмжээ юм. Өнгөрсөн өвөл Север Америкт болсон хатуу хөлдөөт борооны үед бид энэ байдлыг шууд ажигласан. Бүх хугарсан түшилцэгийн дунд 10-н 8 нь салхины хүчний нөлөөгөөр хугарсан байв. Ихэнх нь материалын хугарлын улмаас биш харин цаг хугацааны дараа металл холбоосууд элэгдэж дууссанаас болсон юм. Хүнд болгох нь эдгээр нийлмэл хүчний ачаалал баганын өөрийн биеийн хэлбэлзлийн загварыг өөрчилдөг явдал юм. Тусгайлан шахмал баганын хувьд энэ нь хэвийн байдлаас 4 дахин ихэсдэг давтамжийн асуудал үүсгэдэг.

Урт хугацаанд тогтвортой байдал сайжруулахын тулд тулгуур баганы дизайн дахь шинэчлэлтүүд

Үйлчилгээний нийлүүлэгчид гэмтэлд тэсвэртэй, бүтцийн найдвартай байдал сайжруулахын тулд гурван шинэчлэлтийг нэвтрүүлж байна:

Бодит цагийн хяналт тавьсан тулгуур баганы интеллектүүд

Одоо эрдэс утасны дагуу хэмжигдэхүүн тогтоох датчикаар тоноглогдсон нийлмэл тулгуур баганыг ашиглаж байна. Энэ систем нь модон тулгуур баганы доторх трещинуудыг харагдах 72 цагийн өмнөх үед нь илрүүлэх боломжийг олгож байгаа бөгөөд ±0.5% нарийвчлалтайгаар тодорхойлж, цаг тухайд нь засвар хийх боломжийг олгодог.

Стратеги: Хариу арга хэмжээнээс урьдчилан таамаглах засварын арга руу шилжих

Машин сургах загварууд нь тулгуур баганын амьдралын мөчийг болон ядрамжийн явцыг таамаглахын тулд түүхэн хазайлтын загваруудыг шинжилдэг. Урьдчилан таамаглах аналитик ашигладаг үйлчилгээний компаниуд нь теоритик ядрамжийн хязгаарын 80% дээр хэсгүүдийг солих замаар тулгуур баганын гэмтэлд сэргийлж, төлөвлөгөөгүйгээр зогсох явдлыг 40%-иар бууруулж чаддаг.

Шинэ материалууд: Гибрид нийлмэл болон нано-эмнэл засварласан мод

Сүүлийн шинжилгээнд хавтгай ортотой нийлмэл материалтай тагт 20 жилийн туршилтын дараа анхны хатуу байдлын 66%-г хадгалж байгаа нь энгийн модонд 25% хадгалагдах хэмжээнээс илүү байна. Энэ гибрид загвар нь цасны ачаалал дор хэвийн материалтай харьцуулахад босоо чиглэлд хазайлтыг 45.3%-аар бууруулж байгаа бөгөөд энэ нь урт хугацааны тогтвортой байдлын чухал ахиц юм.

Түгээмэл асуулт

Хүчдэлийн баганы тагт бэхэлдэг ямар материалыг хэрэглэдэг вэ?

Тагт хийхэд хамгийн их хэрэглэдэг материалын нэр нь мод ба эсгэл эрдэнэ ширэгтэй полимер (PGFRP) юм. PGFRP-г илүү урт нас, бат бөх чанараараа сонгож байна.

Тагтын загвар нь хүчдэлийн баганын тогтвортой байдлыг яаж нөлөөлдөг вэ?

Тагтын загвар нь хүчдэлийн багананд үйлчлэх механик хүчний тархалтыг, түүнд хөндлөн, доош чиглэсэн, эргэх хүчийг багасгаж, баганын үндэс дээрх хүчийг бууруулж, ачааллын тархалтыг сайжруулдаг.

Хүчдэлийн багананд гарын урт өндөр харьцааг яагаад чухал гэж үзэх вэ?

Хүрээний урттай харьцах харьцаа нь босоо болон хөндлөн чиглэлийн хүчний тэнцвэрийг оновчтой болгоход тусалж, бүтцийн гэмтлийн эрсдлийг бууруулж, цахилгаан дамжуулах баганын тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.

Орчны хүчин зүйлс дамнуурын бүтцийн бүрэн байдалд яаж нөлөөлдөг вэ?

Чийг, ХД туяа, температурын хэлбэлзэл зэрэг орчны хүчин зүйлс дамнуурын материалыг ихэд дутагдуулж болно. Мод нь чийгийг шингээж, бүтцийн сулралд хүргэдэг бол ХД туяа нь шилэн эдлэг дамнуурын гадаргууг нөлөөлдөг.

Дамнуурын тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд ямар шинэчлэлтийг хэрэглэж байна вэ?

Шинэчлэлтүүдэд бодит цагт хянах зорилготой оптик кабельтай датчикаа оруулах, урьдчилан сэргийлэх засварын стратегийг ашиглах, урт хугацааны тогтвортой байдлыг хангахын тулд гибрид нэгдмэл болон нано эмчилсэн мод материалыг хөгжүүлэх зэрэг ордог.