输变电工程土建工程结构的安全性与耐久性评价分析

输变电工程土建工程结构的安全性与耐久性评价分析

邓礼达

中国电建集团重庆工程有限公司    400060

摘要：输变电工程作为电力系统的重要组成部分，承担着电力传输与分配的关键任务。在输变电工程的建设中，土建工程结构的安全性与耐久性直接关系到整个电力系统的稳定运行和长期效益。因此，对输变电工程土建工程结构的安全性与耐久性评价分析显得尤为重要。

关键词：输变电工程；土建工程结构；安全性；耐久性；评价分析

引言

输变电工程是电力系统的重要组成部分，其土建工程结构的安全性与耐久性直接关系到输变电设施的正常运行和电力供应的可靠性。随着电力需求的不断增长和电力设施服役年限的增加，对输变电工程土建结构的安全性和耐久性进行准确评价变得尤为重要。

1输变电工程土建工程结构的重要性

1.1保障电力供应

土建结构在输变电工程中如同基石般重要，是保障电力供应的关键因素。变电站建筑物与输电塔等土建结构稳固与否直接关联电力传输。若变电站建筑坍塌，内部电气设备将无法运行；输电塔倾倒，线路断开，会造成大面积停电，严重影响从居民生活到工业生产等各方面的用电需求。

1.2保护电气设备

土建结构对电气设备的保护意义重大。输变电工程中的电气设备精密度高且昂贵，良好的土建结构能为其遮风挡雨、抵御外力。结构变形可能使设备发生位移，影响其正常连接与运行；开裂则可能导致水分、灰尘等侵入，腐蚀或干扰设备，所以稳固的土建结构不可或缺。

2输变电工程土建工程结构安全性评价

2.1安全性内涵

输变电工程土建结构应能承受在正常使用和极端工况下的各种荷载。包括静荷载（如结构自重、设备重量等）和动荷载（如风力、地震力等）。结构的承载能力不足导致局部或整体破坏。对于输电塔等高耸结构，稳定性尤为重要。如果发生失稳，即使承载能力尚未达到极限，也会造成灾难性的后果。

2.2影响安全性的因素

2.2.1设计因素

设计因素对结构安全性影响显著。荷载取值不准确可能导致结构承载能力设计不足或过剩。结构选型不合理，像在高风压地区采用不适宜的轻型结构，稳定性差。计算模型与实际差异大，例如简化过度，忽略关键节点构造，地震区未考虑地震作用时，地震来袭结构极易严重受损。

2.2.2施工质量

施工质量问题严重威胁结构安全。混凝土浇筑不密实，内部易形成孔隙，降低整体强度。钢筋锚固长度不足，无法有效传递应力，在受力时易发生钢筋拔出。钢结构焊接缺陷，如夹渣、气孔等，会使焊接部位强度降低，削弱结构承载能力与稳定性。

2.2.3材料性能

材料性能不佳是结构安全的隐患。强度不足的混凝土难以承受设计荷载，在正常使用时可能出现裂缝甚至破坏。不合格的钢材，如屈服强度、抗拉强度不达标，其力学性能差，在受力时容易变形、断裂，直接危及整个输变电土建结构的安全。

2.3安全性评价方法

2.3.1理论计算

通过结构力学理论，对输变电工程土建结构进行受力分析和承载能力计算。例如，采用有限元方法可以模拟结构在复杂荷载作用下的应力和变形情况，从而评估其安全性。

2.3.2现场检测

对结构的外观进行检查，查看是否有裂缝、变形、腐蚀等表面缺陷。例如，通过观察变电站建筑物的墙体是否有裂缝，可以初步判断结构是否存在安全隐患。采用钻芯取样、回弹等方法检测混凝土的强度，用超声检测钢材的内部缺陷等，以获取结构材料的实际性能参数。利用水准仪、全站仪等测量工具对结构的变形进行测量，如输电塔的倾斜度测量，以评估结构的稳定性。

3输变电工程土建工程结构耐久性评价

3.1耐久性内涵

输变电工程土建结构的耐久性内涵丰富。在长期服役过程中，结构会遭受多种环境作用的考验。耐久性意味着在复杂的外界环境下，如化学侵蚀、气候变化、物理磨损等情况下，结构依然能维持自身的性能。抗腐蚀能力可防止结构被化学物质侵蚀，抗老化能力可应对自然老化过程，抗磨损能力能抵御物理摩擦等损害。

3.2影响耐久性的因素

3.2.1环境因素

在化工企业附近的输变电工程可能受到化学气体的侵蚀，如二氧化硫、氯化氢等，这些气体会与混凝土中的碱性物质发生反应，降低混凝土的耐久性。高湿度环境容易导致混凝土内部钢筋锈蚀，而温度的反复变化会引起混凝土的冻融循环破坏。

3.2.2材料因素

不合理的混凝土配合比会影响混凝土的密实性和抗渗性，从而降低其耐久性。例如，水灰比过大，会使混凝土的孔隙率增加，更容易受到外界侵蚀。如果钢材的防腐处理不当，如防腐涂层厚度不足或质量不佳，钢材容易生锈，进而影响结构的耐久性。

3.2.3维护管理因素

维护管理在输变电工程土建结构耐久性方面至关重要。缺乏定期维护保养存在诸多问题。结构表面损伤若不及时修复，损伤处会成为侵蚀突破口，如水渗入混凝土内部导致钢筋锈蚀。对于钢结构，未重新涂装，原有涂层破损后钢材直接暴露，加速生锈，进而使结构耐久性快速下降。

3.3耐久性评价方法

3.3.1基于经验的方法

基于经验的耐久性评价方法是依据过往类似结构在相近环境中的耐久性状况来预估输变电工程土建结构的耐久性。它凭借已有的工程案例数据，无需复杂设备与大量试验。然而，由于每个工程存在个体差异，环境和使用条件难以完全相同，所以准确性欠佳。

3.3.2实验室模拟试验

实验室模拟试验是一种科学的耐久性评价手段。通过精确模拟输变电工程土建结构所处的实际环境条件，如温度、湿度、化学侵蚀等，对材料或构件开展耐久性试验。像模拟海洋环境下的盐雾侵蚀试验，能精准地考察混凝土试件的抗腐蚀能力，为结构耐久性评估提供可靠依据。

3.3.3现场耐久性监测

在结构中安装传感器，如湿度传感器、钢筋锈蚀传感器等，实时监测结构的环境参数和内部状态，从而评估结构的耐久性。定期对结构进行外观检查、材料性能检测等，通过长期的数据积累来分析结构的耐久性变化趋势。

4提高输变电工程土建工程结构安全性与耐久性的措施建议

4.1优化设计

充分考虑各种荷载的组合，包括正常使用荷载、极端气象荷载、设备安装和检修荷载等，确保设计荷载取值合理。根据工程的具体环境和功能要求，选择合适的结构形式，如在地震多发地区优先选择抗震性能好的结构体系。

4.2加强施工质量控制

对进入施工现场的建筑材料进行严格的质量检验，确保材料符合设计要求。施工过程中严格按照规范要求进行操作，如混凝土的搅拌、浇筑、养护，钢结构的焊接、涂装等。

4.3改善环境防护措施

对混凝土结构和钢结构采取有效的防腐措施，如在混凝土中添加防腐剂，对钢结构表面进行高质量的涂装。做好结构的防水和排水设计，减少水分对结构的侵蚀，如在变电站建筑物屋顶设置有效的排水系统。

4.4加强维护管理

制定详细的维护计划，定期对输变电工程土建结构进行检查和维护，及时发现和处理结构存在的问题。对每次的检查、维护情况进行记录，建立结构维护档案，以便跟踪结构的性能变化趋势。

结束语

输变电工程土建工程结构的安全性与耐久性评价是一个复杂的系统工程。通过准确理解安全性和耐久性的内涵，分析影响因素，采用合适的评价方法，可以有效地评估结构的性能状况。

参考文献

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