小抱杆组塔受力计算

无拉线小抱杆分解吊塔及抱杆强度计算
马洪波那兴生李伟
（东电送变电工程公司，辽宁沈阳 110021）
摘要：在输电线路施工中部分铁塔组立施工受地形地势等客观条件影响，需采用小抱杆进行铁塔组立，本文分析无拉线小抱杆分解组塔时的受力状况,推导出无拉线分解吊塔及抱杆强度计算公式，使小抱杆组塔施工过程中安全技术得到保证。

关键词：无拉线小抱杆组塔强度计算
如今很多送电线路塔位设在高山大岭之上，地表植被茂密，运输、占地极为不便，而无拉线小抱杆组塔的吊重较轻 , 操作也较简单，相对避免了上述原因造成的不利因素，同时提高了施工效率，本文叙述了无拉线小抱杆分解吊塔及抱杆强度计算过程。

无拉线塔上小抱杆分解吊塔首先在塔身上设置无拉线的塔上小抱杆，利用抱杆分解起吊塔材，在高空组装塔材；反复提升抱杆并吊装塔材，直至塔顶。

此法主要适用于中小型自立塔，尤其是干字型一类无曲臂铁塔，但也可用于大型拉门塔或酒杯型、猫头型塔等。

[1]
1无拉线小抱杆组塔的现场布置
图1-1所示为起吊现场布置。

抱杆底端通过绑扎钢丝绳或卡具固定在已吊装铁塔的主材上，且绑扎点不少于两点，在抱杆底端附近处的主材上再固定一根腰绳或一个卡具，用来兜住或卡住抱杆，使之不会倾覆。

在抱杆顶部侧面固定一滑轮，提升钢丝绳通过抱杆侧面的滑轮，再与抱杆平行地沿抱杆引到抱杆底端附近的高空转向滑车，再通过相应塔脚处的地面转向滑车，至牵引绞磨机在构件起吊过程中 , 为防止构件挂住塔身 , 其下部设置 1 条攀根绳。

常用小抱杆的材料为LY12铝管或Q235、16Mn钢管。

图1-1 无拉线塔上小抱杆分解吊塔现场布置
2 抱杆受力计算
2.1 各部尺寸
无拉线塔上小抱杆分解吊塔时的起吊平面各部尺寸如图1-2 a 所示。

近似地认为腰绳固定在抱杆底座竖直上方L 处。

各部尺寸有如下关系式：
h i 1sin -=ξ c
i e H H --+=-3
21
tan ϕ
3
212
1
cos 10cos 2tan H H h H a D c --⨯+⨯⨯⎪⎭⎫
⎝⎛+-=--ξξα
（a ）各部尺寸 （b ）抱杆受力
图1-2 起吊平面各部尺寸及抱杆受力
2.2 抱杆所受外力
设抱杆的抗弯刚度足够大，不必考虑抱杆弯曲变形产生的影响，则抱杆所受外力如图1-2 b 所示。

()
ϕαϕ
+=cos cos 2W
F
n
F F 2
1=
()()ξ
ξξαξαcos 01
.022sin sin 01.02cos 1223L D a F h G h F D a F F ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛
++⋅+⋅++⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++=
抱杆下端所受轴向压力N ：
()12cos cos F G F N +++=ξξα
其中： 4
10
-⨯⨯⨯≈A h p G
()[]
2
2
24
δπ
--=
D D A
2.3 起吊绳受力计算
()
ϕαα
+=cos sin W
F
2.4 抱杆危险截面（腰绳处）强度校核计算
()()()[]()()[]
[]σϕδπξξξαξξασ≤+--⨯⋅-+⎪⎭⎫
⎝
⎛++++⨯-+=A
N D
D D h L h G
D a F F L h F 抱杆4
42
212232100sin 2cos 2cos 100cos sin []K
K ⨯=
强度极限
σσ
以上各式中 ：
ξ——起吊平面中抱杆偏斜角，度；
i ——塔材就位时，起吊平面中抱杆顶端滑车对抱杆底座的水平偏移距离，m ； h ——抱杆总长度，m ； D ——管状抱杆外径，cm ；
L ——起吊平面中抱杆固定点腰绳至抱杆底座的高差，m ； ϕ ——控制绳对地夹角，度；
H2——被吊塔材下端就位高度，m；
H3——塔材就位时，被吊塔材下端至吊点高差，m；
e ——起吊平面中抱杆底座至控制绳地锚的水平距离，m；
c ——塔材就位时，抱杆顶端至被吊塔材的水平距离，m；
α——塔材就位时，吊点处提升钢丝绳的偏斜角，度；
H1——抱杆底座与基面的高差，m；
F2——塔材就位时，吊点处提升钢丝绳U形环总拉力，kN；
W——被吊塔材自重（含索具），kN；
F1——至牵引设备的提升钢丝绳所受拉力，kN；
G——抱杆的自重，kN；
n ——起吊滑轮之间的工作绳数，根；
F3——腰绳受力，kN；
P——抱杆材料的比重，kN/m3；（铝材P=27kN/m3，钢材P=78.5⨯kN/m3）；
A——抱杆截面积，cm2；
δ——抱杆厚度，cm；；
a ——提升钢丝绳向下段至抱杆表面的平行距离，cm；
σ——抱杆危险截面的应力，kN/cm2；
[σ]——抱杆材料许用应力，kN/cm2；
σ极限——抱杆材料弹性极限应力，kN/cm2；(对Q235钢极限=23.5 kN/cm2,对16Mn钢极限=34.5 kN/cm2，对于LY12CZ 号铝合金极限=30kN/cm2；
K强度——考虑抱杆材料缺陷的安全系数，一般K强度=1.6；
K——考虑抱杆使用时未预料因素和计算所作近似假设的安全系数，一般K=2；
ϕ抱杆——抱杆的压应力折减系数。

3 ϕ值意义
容许轴心压应力折减系数ϕ是根据压杆的长细比确定的，针对格构式抱杆，应折算出长细比，因其值与抱杆长细比相近，则抱杆长细比的计算式为：
3.1大柔度抱杆
当其柔度（长细比）λ抱杆值符合以下情况时为大柔度抱杆，抱杆为：
26480
抱杆
抱杆λ
ϕ=
（钢材：λ抱杆>100时）
21640
抱杆
抱杆λ
ϕ=
（铝材：λ抱杆>60时）
3.2中小柔度钢抱杆
当其柔度（长细比）λ抱杆值符合以下情况时为中小柔度抱杆，抱杆为：
()
βλϕ抱杆
抱杆4.113100-=
（钢材：λ抱杆≤100时）
2抱杆
抱杆λ
βϕ=
（铝材：λ抱杆≤60时）
β——系数，与λ抱杆有关： λ抱杆 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
β Q235 3047 2992 2934 2874 2840 2841 2842 2920 3000 3260 16Mn
3078 3055 3030 3040 3050 3060 3150 3360 3770 4560 LY12 99
388
774
1104 1425 1640
λ——抱杆的柔度；
()()
()
[
]
2
4
4
210642cos 210cos 2--⨯---=
⨯-=
A
D D L h A
J
L h δπξξλ
4 结束语
在无拉线小抱杆分解吊塔及抱杆强度的施工计算，要实际计算每个参数，则可以保证抱杆设计的安全。

从抱杆使用和安全性分析，该法仅适用于人力运距较远，且地形地势较差的的山区。