“咚~~~”
抬頭一看
原來是根圓滾滾的水泥電線杆
啊!好疼!
要是方的電線杆
那我還能見人嗎?
在早期,製作圓形電杆需要用到離心機,投入較大,而製作方形電杆的模具則相對簡單,電杆的成本較低。所以早期還是存在一些方形電杆的,但為啥方形電杆後來慢慢退出了歷史舞臺呢?
由於製作工藝不同,離心機的使用會使得鋼筋混凝土的密實度增大,所以圓形電杆的耐候性較方形電杆要強(材料如塗料、建築用塑料、橡膠製品等,應用於室外經受氣候的考驗,如光照、冷熱、風雨、細菌等造成的綜合破壞,其耐受能力叫耐候性),方形電杆在運行一段時間後,表面就會出現蜂窩麻面、露筋等現象。
另外,由於現在導線截面較大,比較粗,所需要的彎矩比較大,方杆由於密實度相對較小,彎矩很難滿足要求,加上供電可靠性要求提高,方杆已經逐漸淘汰了。
“不對不對,我在泰國旅遊的時候滿大街的方形電杆,咋還沒退出歷史舞臺?”
那是因為泰國處於熱帶地區,做成方形是為了防止蛇攀爬電杆導致短路停電。
可方形有稜有角,照理說不是更好爬嗎?
這就要從蛇的爬行習慣和運動原理說起了,它們能將自己身體攀附在圓形電杆上,然後再借助全身之力向上攀爬。
如果換成方形,它們身體的大部分都會懸空,只能把著力點放在四個稜角上,根本使不上什麼力氣,四個稜角會將它們刺痛,爬不了兩步,就要摔下來。
接下來回歸下本源
1. 電杆到底做什麼用的?
電杆的主要作用是支撐導線和避雷線,使導線和可能接觸到導線的物體間保留足夠的安全距離。作為支撐物,它的設計與應用是工程力學的範疇。
2. 電線杆是實心的還是空心的?
空心,且從上至下直徑逐增,簡單來說就是錐形,即空心的“拔梢杆”。
一方面,由於作用在電線杆上的水平力和由此產生的彎矩,也是自頂部往下逐漸變大,所以電杆頂部的強度無需和根部一樣。電杆採用直徑從頂部往下逐漸變大的方式,既能滿足強度要求,也能節省材料、降低成本,而且電杆的重心降低,穩定性大大提高。
另一方面這樣設計也可以讓上端固定的角鐵滑不下去。
3. 圓形還是方形電杆的受力性能更好?
電杆平時就要承受一大波力~
其中包括來自電線、絕緣子的拉力,自身的重力,外界雨雪冰霜的外力,甚至是突然斷線帶來的斷線張力,可以想像一下,手緊繃皮筋,皮筋突然斷掉的力量。
這些作用力統稱為“荷載”
電杆自身承受荷載的能力除了與材質、高度等有關,與電杆的截面形狀也有很大關係。圓形截面各個方向對稱,各向同性,承載力高。
以鋼管杆為例,分析了從圓形到多邊形再到正方形截面的特性,有興趣的盆友可以比對下圖所列公式。
(摘自《電力工程高壓送電線路設計手冊(第二版)》)
圓形電杆的“抵抗力”比方形電杆要強!
4. 圓形還是方形電杆更節省材料?
從上面的圖中所列公式可以看到,Ar為截面的面積,D為截面的最大水平距離(直徑),從圓形到多邊形再到正方形,所用的乘積係數越來越大,相應的面積也是越來越大!
同一直徑,同一厚度,圓形電杆當之無愧冠冕“面積最小”之王,當然也更節省材料。
如果給定材料,圓形電杆就能做到面積最大!
5. 圓形比方形更美觀、方便、安全?
大多數人認為,圓形電杆更為美觀。方便是指製作工藝上,對於混凝土電杆來說,工廠是通過離心的方式加工的,所以截面是圓環形。安全性上,如果不小心撞到了電杆上,對於肉體而言,有稜角的會更慘吧~
當然,如果是行駛的車輛等撞到電杆上的話,可能差別並不大……
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