不同墊片對(duì)線路鐵件-拉線地錨拉力性能的影響

陶德彪，林 天，蔡建華，陳寧虎

（中通維易科技服務(wù)有限公司，江蘇 南京 210003）

1 前言

在目前的通信架空線路工程中，拉線地錨產(chǎn)品件是一種常見(jiàn)的線路配件，作為一種金屬制品，其優(yōu)秀的性能在通信線路中對(duì)通信電桿起著重要支撐作用。已經(jīng)發(fā)生過(guò)因?yàn)槔€地錨拉力不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致失去對(duì)通信電桿的支撐，電桿倒塌造成了人員傷亡的事故。雖然標(biāo)準(zhǔn)YD/T 206.18—1997《架空通信線路鐵件拉線地錨》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)206.18）中提出了對(duì)不同型號(hào)地錨的拉力性能要求，但是因?yàn)閅D/T 206 系列標(biāo)準(zhǔn)均為1997 年制定，全系標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有更新，其中的一些具體的試驗(yàn)要求以及參數(shù)并沒(méi)有很明確地指出，且要求的力值也不是很高，因此，探討墊片形狀對(duì)通信用拉線地錨拉力性能影響是很有必要的。

2 理論分析與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)206.18中的表述，要求拉線地錨應(yīng)在承受規(guī)定拉力值試驗(yàn)的前提下不應(yīng)有損壞。以常見(jiàn)的Φ16 mm×1 800 mm 的規(guī)格為例，標(biāo)準(zhǔn)206.18要求其應(yīng)配有Φ16 mm的螺母，如圖1所示，圖中給出了架空通信線路中拉線地錨的使用場(chǎng)景。圖1a是架空線路示意圖，可以看到拉線地錨起著通過(guò)連接鋼絞線來(lái)支撐通信電桿的作用；圖1b 則給出了具體的拉線地錨在土中的埋置位置示意圖。通過(guò)端部的墊片、螺母及水泥拉線盤(pán)，從而有效地將拉線地錨固定在了土地下特定距離處；另一端則通過(guò)拉線襯環(huán)與鋼絞線連接，鋼絞線纏繞在通信電桿上，從而對(duì)通信線路起到支撐作用。

圖1 拉線地錨在通信線路中的應(yīng)用場(chǎng)景

對(duì)于Φ16 mm×1 800 mm 的拉線地錨而言，206.18標(biāo)準(zhǔn)要求拉線地錨在承受37 kN的拉力試驗(yàn)后不損壞。而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，拉線地錨的材質(zhì)一般為GB/T 700—2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》中的Q235 鋼，Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為370～500 MPa。根據(jù)推算，Φ 16 mm 圓鋼的拉線地錨本身能夠承受的拉力值在74～100 kN，因此，206.18 標(biāo)準(zhǔn)中要求的拉力試驗(yàn)值低于本身材質(zhì)所能承受拉力值。根據(jù)檢測(cè)經(jīng)歷，拉力試驗(yàn)中拉線地錨的損壞主要集中在端部的螺紋、墊片與螺母一側(cè)。

2.1 墊片形狀不同的拉力性能理論分析

目前使用的墊片主要有標(biāo)準(zhǔn)要求的方形墊片和廠家自行生產(chǎn)的圓形墊片。標(biāo)準(zhǔn)中要求墊片尺寸為邊長(zhǎng)80 mm，厚5 mm，中部孔徑18 mm。一般圓形墊片尺寸為直徑80 mm，厚5 mm，中部孔徑18 mm，其余水泥拉線盤(pán)中部孔徑為20 mm，但有部分不達(dá)標(biāo)的墊片厚度只有3 mm。

圖2 給出了墊片在使用過(guò)程中的位置。對(duì)墊片進(jìn)行力學(xué)分析，假設(shè)整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，且均勻受力，水泥拉線盤(pán)與大地為一個(gè)整體，墊片受到水泥拉線盤(pán)對(duì)墊片的向下的作用力F1與螺母對(duì)墊片的向上的作用力F2，F(xiàn)1=F2。方形墊片的面積為S1=3 600 mm2，圓形墊片的面積為S2=5 024 mm2，分散到墊片單位面積上的均布?jí)簭?qiáng)為P=F/S。由于S1＜S2，因此P1＞P2，可見(jiàn)當(dāng)方形墊片的邊長(zhǎng)和圓形墊片的直徑相等時(shí)，方形墊片受到的均布?jí)簭?qiáng)要大于圓形墊片受到的均布?jí)簭?qiáng)，即圓形墊片能夠承受更大的均布?jí)簭?qiáng)。

圖2 墊片在使用中的位置

圓形墊片的面積為3 600 mm2時(shí)，圓形墊片的直徑近似為67.7 mm，圓形墊片和標(biāo)準(zhǔn)中要求的方形墊片受到的均布?jí)簭?qiáng)是相同的，可見(jiàn)形狀并不是影響拉線地錨拉力性能的因素，而墊片的面積才是影響拉線地錨拉力性能的因素。考慮到墊片厚薄的因素，假設(shè)受力均勻分布在單位體積上，厚墊片的抗壓能力顯然要強(qiáng)于薄墊片。

2.2 墊片形狀不同的拉力性能試驗(yàn)

著重分析拉線地錨墊片端的受力情況。選擇Φ16 mm×500 mm 的拉線地錨40 副，分成4 組，分別配上Φ80 mm 圓形墊片、Φ40 mm 圓形墊片、80 mm×80 mm 方形墊片、40 mm×40 mm 方形墊片。試驗(yàn)時(shí)兩個(gè)螺母均處于墊片的外側(cè)。拉力機(jī)采用CMT 5205 型微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，設(shè)備最大力值量程為200 kN，經(jīng)校準(zhǔn)合格并在有效期內(nèi)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

對(duì)配有不同墊片的拉線地錨進(jìn)行了拉力測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表1所示，不合格中組數(shù)的墊片情況說(shuō)明均為墊片的凹陷程度。

表1 拉線地錨37 kN拉力試驗(yàn)下的結(jié)果匯總

從表1 可以看到，在標(biāo)準(zhǔn)206.18 要求的37 kN測(cè)試?yán)ο拢珹組、B組、D組和F組的測(cè)試結(jié)果均合格，只有C 組與E 組出現(xiàn)了測(cè)試結(jié)果不合格情況，且出現(xiàn)不合格的原因是地錨螺紋端螺母與螺紋之間產(chǎn)生了滑脫現(xiàn)象，螺紋部位被磨平了，直接導(dǎo)致螺母與螺紋之間的緊固力大大降低，從而產(chǎn)生了不合格，而與墊片本身并無(wú)關(guān)聯(lián)。

從表1可知，B、C、E、F組試驗(yàn)后均出現(xiàn)了凹陷的現(xiàn)象，這是因?yàn)樵跍y(cè)試以及實(shí)際應(yīng)用中，水泥拉線盤(pán)中間的孔洞為20 mm，而拉線地錨的直徑為16 mm，墊片中間的圓孔的直徑則為18 mm，因此在螺母?jìng)?cè)的壓力下，墊片會(huì)發(fā)生凹陷的現(xiàn)象。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，A組和D組墊片測(cè)試結(jié)束后均未發(fā)生變形，B組和E組墊片出現(xiàn)了輕微的向內(nèi)凹陷的現(xiàn)象，而厚度只有3 mm 的C 組和F 組墊片出現(xiàn)了明顯的凹陷現(xiàn)象，可見(jiàn)墊片的厚度對(duì)于拉線地錨的拉力試驗(yàn)有影響，厚度大的墊片能夠抵抗更大的外力作用。

對(duì)比A、B、D、E 組可知，墊片的形狀對(duì)于拉線地錨拉力性能的影響很小，而墊片面積的大小則對(duì)墊片試驗(yàn)后能否保持原樣起到一定的作用，間接表明墊片的面積大小對(duì)拉線地錨的拉力性能起到一定的作用。

因標(biāo)準(zhǔn)206.18中要求力值的符合率較高，故本次試驗(yàn)額外設(shè)置了60 kN 的拉力測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。除特殊標(biāo)注外，其余墊片的厚度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的5 mm，且不合格中組數(shù)的說(shuō)明均為墊片的凹陷程度。

從表2可以看出，不合格的組數(shù)明顯增加了很多，其中A1 的不合格組數(shù)和D1 組的不合格數(shù)相同，達(dá)到了5組，且不合格原因均為螺母滑脫，墊片斷裂現(xiàn)象均未出現(xiàn)，只有墊片向內(nèi)出現(xiàn)了凹陷的現(xiàn)象。其余不合格組中，螺母滑脫即螺紋被磨平是主要原因，可見(jiàn)螺母與螺紋之間的配合及螺紋的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到了拉線地錨的拉力性能。

對(duì)比A1與B1、D1和E1可知，墊片的形狀并不是影響地錨拉力性能的因素，墊片面積的大小是影響拉線地錨拉力性能的一個(gè)因素。對(duì)比A1與C1、D1和F1可知，墊片的厚度也是影響拉線地錨拉力性能的一個(gè)因素。

表2 拉線地錨60 kN拉力試驗(yàn)下的結(jié)果匯總

綜上，影響拉線地錨的拉力性能的因素有墊片的大小、墊片的厚度、螺母與螺紋端的配合即螺紋的質(zhì)量，而墊片的形狀并不是影響拉線地錨的拉力性能的因素。

4 結(jié)語(yǔ)

墊片形狀不是影響拉線地錨的拉力性能的因素；螺母與螺紋的配合情況即螺紋的質(zhì)量是影響拉線地錨的拉力性能的重要因素；墊片的面積、厚度間接影響了拉線地錨的拉力性能。

《山東冶金》第43卷卷終