一种新型分解组塔工艺研发和实施

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【摘要】本文通过介绍利用落地摇臂抱杆特点及施工工艺，介绍了一种新型分解组塔工艺的研发，为河北南网在山区复杂塔位组立铁塔提供了新的技术工艺。

1.落地摇臂抱杆概述

在塔位中心直立的抱杆，顶部对称布置四副可以上下起伏做起伏运动的摇臂，在摇臂上各装一副起吊滑车组，当一侧吊装塔材时，其他三副滑车组起吊钩挂在塔脚上，取代外拉线，保持抱杆平衡。摇臂上装有供摇臂作上下起伏运动的调幅滑车组，依靠它调整吊件空间位置，方便塔材就位，起控制大绳的作用。沿抱杆由下至上每隔8-10m布置腰环，它作为抱杆中间支撑点减小抱杆长细比，增加抱杆稳定性;提升抱杆时，它保护抱杆防止倾倒。

2.落地摇臂抱杆分解组塔施工工艺特点

山地地形铁塔组立施工现场场地紧张，较多塔位难以打外拉线，选择落地摇臂抱杆分解组塔因为其具有以下特点：

2.1 抱杆座落于铁塔中心地面处的基座上，不用铁塔承重，且稳定性好。

2.2 抱杆随铁塔组立而提升，在下部增加杆段，提高抱杆高度。

2.3 抱杆配有摇臂，其端部下方的起重滑车组用于吊装塔片或做平衡拉线，一个臂起吊时，其余臂起平衡作用，不需用外拉线，可适应山地狭小场地。

2.4 施工起吊半径大，便于构件就位，控制绳受力较小。

3.抱杆设计

选用900mm×110m钢抱杆，技术参数见表1：

（1）执行标准：Q/12J×3508-1997

（2）抱杆规格：900mm×900mm×110m（摇臂以下102m），主材16Mn∠90×8，辅材∠50×4

（3）摇臂：500mm×8m

（4）提升系统：配套机械提升井，依靠铁塔提升

（5）根部设计：座落于地面底架

（6）头部设计：可打4根拉线，挂2个滑车

（7）初始拉线对地角度≤45°。

（8）控制绳对地角度≤45°。

（9）抱杆自由度（即抱杆顶部至第一道腰环）为28m。

（10）单侧起吊时，另3根摇臂为平衡臂，起吊反侧摇臂的平衡应使反侧变幅绳受力，使保险绳松弛。与起吊臂垂直方向的摇臂可用保险绳受力的方式来平衡。

（11）起吊绳采用φ15钢绳5倍滑车组。

（12）变幅绳采用φ15钢绳6倍滑车组。

（13）抱杆额定负荷：起吊绳向外倾斜10°时，允许吊重5t。

（14）安全系数：2.5

4.900×900mm2落地摇臂抱杆稳定性校验计算

4.1 摇臂受力分析及计算：

G――吊重，G=K・G=1.2×50=60kN

其中：K为动荷系数，取1.2

G1――单根摇臂重力，约取4kN

L1――摇臂长度，L1取8m

H1――摇臂到抱杆顶的垂直高度，取8m

4.1.1 摇臂钢丝绳拉力T1：

4.1.2 摇臂整体压力T0：

P1――起吊绳施加于摇臂的轴心压力

N――起吊滑车组受力绳数，n=3

――滑车摩擦系数，取0.96

4.1.3 摇臂强度计算：

摇臂除承受中心受压力T0外，还要考虑因地形限制吊件偏离摇臂中心线所引起的扭矩M。

根据以往实践经验，偏离角取3°。

摇臂采用如下形式：

主材：∠40×4（16Mn钢），A0=3.086cm2，Jx0=4.6cm4，Ix0=1.13cm，

摇臂断面系数：

16Mn钢容许稳定应力为17250N/cm2，因此是安全的。

4.2 抱杆受力分析及稳定验算：

4.2.1 垂直下压力N：

抱杆第一道腰环以上的垂直压力，包括：

起吊重力G=60kN。

抱杆自重GB=30kN。

四根摇臂重力Gy=4×4=16kN。

四套起吊与调幅滑车自重力Gx1取20kN

与起吊平面垂直方向的初张力Gx2为10kN

起吊牵引力P1=22.6kN

N=60×2+30+16+20+2×10+22.6×2=251.2kN

4.2.2 作用于抱杆的弯矩与扭矩：H0=20m

（1）风压引起的弯矩M1：

风压：

Q――第一道腰环以上风压荷载;

――风压高度变化系数，取值1.4;

――构件体型系数，取值1.61;

――风压调整系数，取值1.3;

――挡风面积，m2;

V――风速，取值10m/s;

=（0.14+0.04×1.414）×2×28=11.06m2

（2）当起吊对侧不能完全平衡起吊侧张力，拉力差P1所产生的变矩：

取P=10kN

（3）由于起吊绳偏移所产生的扭矩（同上，偏移角取3°）

抱杆水平材承受的扭力T2为：

主材承受的扭力差为，以斜材与主材45°考虑，

=T2=14.74 kN

4.2.3 抱杆稳定强度计算：

（1）抱杆截面选 900×900（mm）材料为16Mn。

（2）主材∠90×7（16Mn钢），A1=12.301cm2，Jx=94.83cm4，Ix =2.48cm，

（3）辅材∠45×6（16Mn钢），A0=5.076cm2，Jx0=9.33cm4，Ix0=1.33cm

（4）抱杆断面特性计算如下：

抱杆的截面系数W为：

抱杆的压杆长细比为：

查表得容许压力折减系数=0.88。

抱杆的稳定强度：

16Mn钢屈服强度为34300N/cm2。

稳定安全系数。

4.2.4 由以上计算可知，抱杆稳定性满足要求。

5.落地摇臂抱杆现场布置

5.1 抱杆底座固定在铁塔中心地面上，自其四角挂环用Φ21.5钢绳套固定在塔脚上。

5.2 配两台5t机动绞磨，分别用于牵引起吊滑车组和对应调幅滑车组，绞磨设在塔身构件起吊方向侧面，与铁塔中心距离不小于塔全高的0.5倍，且不小于40m。

5.3 起吊绳采用φ15钢丝绳5倍滑车组。变幅绳采用φ15钢丝绳6倍滑车组。

5.4 单侧起吊，起吊臂外的3根摇臂为平衡臂，起吊反侧摇臂下吊钩钩在连接在塔脚专用挂孔上的Φ21.5倒V形钢绳套，磨绳用3t手链葫芦锚固在抱杆底座上并适当收紧，该侧变幅绳以同样方式用3t手链葫芦锚固在底座上，收紧使变幅滑车组主要受力，使保险绳松弛。

5.5 与起吊方向垂直的两摇臂变幅系统松弛，保险绳受力，吊钩锚固在塔脚后，用3t手链葫芦收紧磨绳，使起吊滑车组受力，平衡该两侧摇臂。

5.6 抱杆的平衡与调整。

一侧起吊前，对反侧摇臂的变幅滑车组用链条葫芦收紧，使抱杆头部向起吊反侧预倾0.2-03m。待塔片离地后，停止起吊，将抱杆调正后再继续提升塔片。塔片接近就位高度时，用变幅滑车调整摇臂，使其方位适合吊片的就位安装，严禁提升与变幅同时进行。在吊装过程中根据抱杆的正直度随时调整反侧的平衡链条葫芦，使抱杆保持正直，防止抱杆向起吊侧倾斜，保险绳在起吊过程中不得受力。侧面平衡臂绳应适当受力，不宜过松。

6.抱杆起立

本工程抱杆首次组立高度为26m。人字抱杆初始角60度，脱帽时，人字抱杆对地角度55°，大抱杆对地夹角58°。在地面道木上将落地摇臂抱杆上段26m组装好，并将摇臂收起与抱杆固定。安装好所有起吊滑车组、变幅系统及附件等，采用12m倒落式人字抱杆整体起立摇臂抱杆 吊套有效长度26m。牵引地锚位置离抱杆根部为34m左右。布置时应使绞磨牵引地锚、人字抱杆中心、制动中心和抱杆顶部处于同一条直线上;抱杆头部离地0.8m左右停止牵引并做冲击试验，无误后再继续起立。起立前设好两侧及前后侧的抱杆起立控制拉线，其中两侧拉线需收紧，反侧拉线呈松驰状态。四根临时拉线均使用Φ13×100m钢丝绳。拉线地锚均为3t。拉线地锚距铁塔中心水平距离不小于32m。专人在抱杆的正面和侧面监视抱杆起立过程中的正直情况，并指挥两侧拉线、牵引和反侧拉线进行调整。抱杆脱帽时即应使反侧拉线适当受力，并随抱杆的继续起立而逐渐松出。当抱杆起立至75°时，应先停止牵引，用调整牵引侧和反侧拉线的办法使抱杆逐渐立直，反侧拉线应始终可靠受力。

反侧拉线须由有经验的技工监督控制。抱杆起立后将四根临时拉线可靠固定。然后上抱杆拆除牵引绳;将四个摇臂对称放下。四侧起吊滑车通过倒V形φ19.5钢绳套锚于塔腿施工孔上，起吊锚固绳两分支间夹角不大于90度。当采用起立好的抱杆吊装平台塔片时，地基必须稳固。并将根部用φ19.5钢丝套锚固在30kN的锚桩上;严禁在基础立柱上锚固。抱杆起立完成后，需立即对抱杆所有连接螺栓重新紧固一遍。

7.落地式摇臂抱杆分解组塔工艺研发和实施小结

铁塔落地摇臂抱杆分解组立施工工艺的创新点是采用900mm×900mm×110m的钢抱杆，摇臂长度为8m，此施工工艺的研发解决了在山区塔位地形陡峭，施工场地狭窄，无法打外拉线的技术难点，形成安全高效的大型铁塔落地摇臂抱杆组立施工工艺和配套的工器具系统，为铁塔组立提供了技术支持。