主要有以下原因:
1. 圓形電桿的受力性能比方形的更好
想一下我們常見的鋼筋混凝土電桿,它立在那兒,要承受很多“生命不可承受之重”,比如它支撐導線、絕緣子等需要費力吧,電桿自身還有重量,風雨雪冰也會帶來外力作用,如果不小心斷線了,還有個斷線張力——就像你坐公交車突然剎車,慣性可能讓你摔跤呢??傊鞣N作用力也被統(tǒng)稱為“荷載”。這些“荷載”都需要電桿來承受。
電桿自身承受荷載的能力除了與材質、高度等有關,與電桿的截面形狀也有很大關系。圓形截面各個方向對稱,各向同性,承載力高。
2. 圓形電桿相對更節(jié)省材料
上面那張讓人懷疑智商的表格中,Ar 表示截面的面積,可以清楚地看到,從圓形到多邊形再到正方形,乘積系數(shù)越來越大、面積也是越來越大滴。(說人話?。┚褪菆A環(huán)狀的電桿更節(jié)省材料。
也有寶寶可能說,如果不考慮節(jié)省材料呢?圓環(huán)形的截面半徑相對更大,受力性能就更好,更穩(wěn)一些哇~
3. 圓形電桿相對更美觀、方便、安全
大多數(shù)人認為,圓形電桿更為美觀。方便是指制作工藝上,對于混凝土電桿來說,工廠是通過離心的方式加工的,所以截面是圓環(huán)形。安全性上,如果不小心撞到了電桿上,對于肉體而言,有棱角的會更慘吧~當然,行駛的車輛等撞到電桿上的話,可能差別并不大……
4. 高電壓等級電桿、電塔
我們常見的是角鋼鐵塔,也有使用圓形鋼管支撐的鐵塔類型。圓形鋼管承載力高,在城市或有景觀要求的地方使用鋼管桿/鋼管塔也更美觀。相對方形鋼管,圓形鋼管更方便組裝,工程二次加工比較容易,尤其是構件焊接不用考慮方向的問題。
鋼管桿/鋼管塔那么好就沒有任何缺點么?嗯……也不是,畢竟它貴啊,所以鋼筋混凝土的電桿及角鋼塔比較常見。但是,從全壽命周期角度來看,鋼管的使用周期長,也沒有那么不劃算……
為什么鐵路旁邊的電線桿大多都是方形?
接觸網(wǎng)支柱選型,最好的當然是鋼柱,但是為了節(jié)省開支,使用鋼筋混凝土支柱。我國鐵路電氣化之后,首先是“梯形水泥柱”如下圖:
受力是線路左右方向,而不在順線路方向所以受力是滿足的。另外一個好處是,可以徒手爬上去,前期檢修接觸網(wǎng),爬起來非常方便。除此之外,新建高鐵線路,使用的是“等徑圓桿”,特點見名稱是“等徑”的。許多既有線也闊能改造使用這種桿子了,前面那種梯形水泥柱逐漸被淘汰,現(xiàn)在檢修接觸網(wǎng),使用軌道車,已經(jīng)不需要爬桿子了。
除此之外,還有 h 型鋼柱,成本較高,大量使用于車站、高架橋、橋梁等方面。
還有一種是硬橫跨特殊支柱,使用于車站進出站那。
結論
鐵路使用“方形”支柱,是一種錯覺,“方形”的支柱實際上是“梯形水泥支柱”,大量用于前期,現(xiàn)逐漸被淘汰,現(xiàn)階段尤其是高鐵,隨著高鐵的興建,既有線提速闊能改造,等徑圓桿占比將逐漸加大。