整体起吊钢筋混凝土电杆的注意事项及受力分析
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[ 摘 要 ] 随着超高压电力建设的发展，钢筋混凝土π型电杆逐渐退出电力建设的市场，在一些偏远或较落后地区仍在广泛使用，但该种施工工艺及吊装方法值得留存，具有一定的代表性。
π型电杆受工程投资及社会发展的影响，曾在上个世纪末广泛使用，也创造了巨大的贡献。近年来，该种施工工艺逐渐淡出人们的视野，本文介绍了该工艺的特点，望在同行中交流。
一、电杆的地面组装
1、在组装之前，要熟悉电杆结构图、施工说明及有关注意事项。
2、按照图纸检查各部件的规格尺寸，有无质量问题，焊接是否良好。
3、须拔正杆身、旋转电杆及走杆时，不得硬行转杆，必须用大绳及木杠，在电杆的稍、中、根三个部位进行旋转、移位和走杆。
4、组装时，先安装导线横担，再安装避雷线横担，最后安装叉梁及拉线。
5、电杆组装多种螺栓规格应按设计要求进行组装，交叉构架在交叉处留有空隙时，应装设相同厚度的垫圈及垫板。
6、横担及叉梁所有角钢构件应平直，若有部分变形或超过规定值时，准许在现场进行校正，但不得有裂纹及硬伤。
7、组装完成后，应检查各部位尺寸及构件连接情况，检查电杆顶部是否封顶良好，杆身眼孔、接头、叉梁等处混凝土有无硬伤、掉皮，若有应用水泥砂浆补好。
二、起吊场地的布置
1、主牵引地锚中心、电杆中心线、制动地锚中心，及人字抱杆的顶点在同一垂直水平面上，严禁偏移以保证在起吊过程中受力均匀。
2、主牵引地锚与电杆基坑的距离，为杆高的1.3～1.5倍，若场地平整可远些为好，一般主牵引绳与地面的夹角不大于30°。
3、抱杆的有效高度一般为电杆重心高度的0.8～1.1倍，抱杆根部距支点的距离一般为2～5m，抱杆根开的大小应不与电杆相撞为宜。抱杆顶部的脱落帽，应能保证顺利脱落。
4、吊点位置的选择，电杆起吊时杆身的弯矩峰值应小于容许弯矩值，一般各吊点的合力作用点在电杆中心高度的1.1～1.5倍处。
5、电杆根部进入底盘的马道，应使杆根在抱杆将要脱落前进入底盘为好，马道坡度一般以50°为宜。
三、起吊前的检查
1、牵引、制动、临时拉线地锚的方位，地锚的强度，钢丝套是否满足要求，抱杆及主牵引地锚的设置及质量，尤为重要。
2、滑车、钢丝绳及各种工器具的规格质量应符合规定。牵引设备是否运作正常。
3、电杆要防止在起立过程中杆身偏扭，应在叉梁中间绑一根圆木以补强。
4、杆坑底盘的方位及中心是否正确，马道宽窄及坡度是否符合规定要求。
5、起吊现场要清洁，不必要的工器具要清走，障碍要清除。
四、电杆起吊注意事项
1、在电杆起吊过程中，要集中精力，注意整个过程的工作情况，统一指挥，传递信号、视线畅通。
2、当电杆起吊至0.5m～1m时，应停止起吊，检查各部件受力情况及做震动试验。
3、在起吊过程中，要随时注意杆身的受力及抱杆的受力情况。注意杆稍有无偏摆，及时用侧面拉线进行调整。
4、当电杆在起吊至40°～50°之间时，应检查杆根是否对准底盘，若有偏斜应及时纠正。
5、在抱杆脱落前，应使杆根进入底盘位置。抱杆脱落时，应予先发出信号，电杆起吊暂停，要使抱杆缓缓落下。并注意各部位受力情况，有无异常。
6、电杆在起吊至约70°时，要停磨，并收紧稳好四面拉线，特别是制动方向拉线。之后慢慢起吊，从四面注意观察电杆的空间位置，及时纠正调整。电杆在起吊至约80°时，停止牵引，用临时拉线及牵引绳自重将杆身调正，反向拉线必须收紧，以防电杆翻到。
7、杆立好后，应立即进行调整找平工作，用经纬仪校正，校好后四面拉线稳固，杆坑填土夯实。
五、电杆整体起吊受力计算及分析
1、计算原理
整体组立钢筋砼双杆没有最佳方案的统一定义。但普遍认为“整理杆塔的最佳方案”应该是：杆塔在起立的初始状态、旋转状态、抱杆失效等过程中，应使索具受力出现的峰值最小；杆身的危险断面出现的弯矩峰值最小，且均不大于杆身的容许抗裂弯矩。
整立杆塔过程中，索具、杆身受力是一个动态过程，但因起吊过程较为缓慢，因此，均按静力学原理进行简化分析计算。杆塔在起立的初始状态，杆身的弯矩基本最大。所以，吊点的设计以初始状态为研究对象，使杆身的各主要危险断面的最大正负弯矩绝对值相等。
2、计算过程
a、按照以往的施工经验，一般管径Ø300mm，杆长在16～22m时，选用双点起吊。本方案危险断面的弯矩峰值均小于杆身的容许抗裂弯矩，即不再进行验算。本方案钢筋砼电杆全长21m，杆顶向下3.5m为第一吊点，根部向上10.5m为第二吊点，进行验证计算。该杆运输重量为5400kg，地线支架重100kg/个，导线横担重505kg，横梁重85kg，主杆重2250kg，主杆均布荷载107kg/m。采用人字抱杆倒落式进行起吊，抱杆长为10m，抱杆根开为3m，抱杆的倾斜角为65°，抱杆根部据杆起吊支点为3m，支点距杆根为2m。如下图所示：
b、各构件对杆根的力矩∑M=100*21+252.5*15.6+42.5*9.6+107*21*10.5=30040.5kg•m,则钢筋砼杆重心为∑M/m=30040.5/2700=11.1m。
抱杆的有效高度为9m，抱杆的倾斜距离为3.8m。牵引地锚距抱杆根部拟定为35m，第一吊点的起吊钢绳与杆的夹角①，tg①=1.03，①=45.8°；第二起吊点的钢绳与杆的夹角tg②=5.29，②=79.3°。两吊点钢丝绳夹角⑥=38.8°，牵引钢绳与抱杆的夹角③及与地面的夹角④：tg④=9/38.8=0.23，④=13°，③=65°-13°=52°，抱杆与第二吊点的钢绳夹角⑤=180°-65°-79.3°=35.7°。则单条吊点钢丝绳的有效长度为21.7m。
c、吊点钢绳受力计算
电杆刚离地面的瞬间，各吊点的垂直分力为：NyB=Tsin①=0.717T，NyD=Tsin②=0.983T，Ny0=∑yp- NyB- NyD，T为吊点绳的拉力，Ny0支点的垂直反力，∑yp电杆所有重量的垂直分力之和；依据力矩平衡原理得，所有重量对0点的力矩M1与各吊点对0点的力矩M2相等。如下图所示：
M1=100*19+252.5*13.6+42.5*7.6+107*19*9.5-107*2*1=24757kg•m
M2=0.717T*15.5+0.983T*8.5=19.47T•m，得出T=1272kg，依据平行四边形法则，即可得出两吊点绳的合力T合=2Tcos19.4°=
2398kg。
d、抱杆及牵引绳受力计算：
以抱杆顶点为研究对象，以静力平衡原理得，总牵引绳拉力Q与各吊点合力T0在水平方向的分力平衡，Qcos（90°-③）=2Tcos（90°-⑦）得出牵引绳牵引力Q=5021kg；总牵引绳拉力Q与各吊点合力T0在垂直方向的分力平衡，Qcos③+2Tcos⑦=Y抱，得出抱杆所受压力合力为5801kg。
e、结论
综合以上理论计算得出，总牵引力为5021kg，各吊点绳拉力为1272kg，单杆吊点绳合力为2398kg，抱杆所受压力合力为5801kg，每个抱杆所受压力为2930kg。
而在现场实际施工过程中，考虑动荷载系数K1为1.2，不均衡系数K2为1.2，钢丝绳安全系数为4.5，可算得各索具受力为：总牵绳受力可按32.5吨考虑，可选用Ø12.5mm及以上6X19股钢丝绳，与吊点绳连接的起重滑车可按5吨及以上考虑；各吊点绳受力按8.3吨考虑，可选用Ø9.3mm及以上6X19股钢丝绳，吊点绳单轮滑车可按3吨及以上考虑；抱杆所受压力可按照14.5吨及以上进行考虑，主牵引绳双轮滑车组可按5吨及以上考虑，机动绞磨选用3吨及以上规格。
f、基础拉盘验算
基础拉盘采用土重法进行验算。拉盘采用1mX1m方形埋深1.5m进行计算。按照公式T≤(V-V0)λ0/k1+Q/k2计算出，T≤2.4吨，满足设计要求。因此，拉盘尺寸及埋深可按1m2及1.5m或以上考虑。
六、结束语
π型电杆曾在110kV线路及220kV线路建设中发挥了巨大作用，虽然造价较低，但打设拉线占用保护土地的面积较大，随着土地资源的紧张，π型电杆逐渐使用，基本上改成了自立式铁塔。
参考文献：[1]何德强：电杆整体起吊的钢丝绳轨迹及计算程序 电力建设，1985.08
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