試論500kV拉V型直線鐵塔整體提升方法

陳川

摘要：在提升鐵塔時(shí)，需要考察鐵塔地基含水量、鐵塔地基高度及周圍地面的高度等因素。文章介紹了采用兩套人字抱桿方法，以實(shí)現(xiàn)500kV拉V型直線鐵塔的整體提升，并計(jì)算了相關(guān)的受力情況，對(duì)這種方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：人字抱桿；500kV拉V型直線鐵塔；提升鐵塔；抱桿；地錨；牽引系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM754 文章編號(hào)：1009-2374（2015）35-0125-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.062

隨著社會(huì)的發(fā)展，早期建設(shè)的一些500kV拉V型直線鐵塔已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的需求了。早期在建設(shè)500kV線鐵塔時(shí)，出于節(jié)約的目的，設(shè)計(jì)出了拉V型的鐵塔。但是伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，線路經(jīng)過荒涼地段的土地資源陸續(xù)得到開發(fā)和利用，不斷的填土使得地基不斷加高，導(dǎo)致鐵塔的地基比周圍的建設(shè)用地的地基低很多，低洼地區(qū)的含水量比較大，鐵塔長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水里，很容易引發(fā)線路故障或其他安全事故，因此整體提升500kV拉V型直線型鐵塔是急需解決的問題。

1 設(shè)計(jì)方案

在提升鐵塔時(shí)，需要考察鐵塔地基含水量、鐵塔地基高度以及周圍地面的高度這些因素。通常情況下是根據(jù)鐵塔地基高度和周圍地面高度的差值來確定提升高度的，在此采用的是兩套人字抱桿來提升鐵塔。將兩套人字抱桿分別放置在拉V型直線鐵塔前后兩個(gè)方向上，同時(shí)在原有的鐵塔塔基上增設(shè)角鋼架和地腳螺栓并加以穩(wěn)固，以滿足提升后的鐵塔的受力需求，然后把鐵塔放置在固定好的角鋼架上，并用混凝土來加固塔基，以增強(qiáng)鐵塔的穩(wěn)固性，從而就實(shí)現(xiàn)了整體提升500kV拉V型直線鐵塔的目的。

2 準(zhǔn)備工作

整體提升鐵塔意味著鐵塔本身的一些構(gòu)成部分將不適應(yīng)提升后的鐵塔的實(shí)際需求，為此在提升前就要做好相關(guān)方面的準(zhǔn)備工作。對(duì)于鐵塔的拉線來說，可以提前加工一根鍍鋅的拉棒以連接原有的拉線，連接時(shí)鍍鋅拉棒和永久拉線的相連可以用原有拉線上的UT線夾來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)將鍍鋅拉棒的一段與UT線夾相接，然后再利用U-50拉環(huán)將鍍鋅拉棒的另一端與拉線基礎(chǔ)上的錨環(huán)相接。因此在確定好提升塔基的高度以后，必須要結(jié)合在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)來計(jì)算鍍鋅拉棒的長(zhǎng)度，拉線示意圖如圖1和圖2所示。

在圖2中，h0表示拉V型鐵塔的呼稱高；Si表示每一條拉線與鐵塔上對(duì)應(yīng)拉線掛點(diǎn)之間的水平間距。H0表示的是原鐵塔的永久拉線的基點(diǎn)和鐵塔上對(duì)應(yīng)拉線掛點(diǎn)之間的垂直的距離，H1表示的是提升后鐵塔的永久拉線的基點(diǎn)和鐵塔上對(duì)應(yīng)拉線掛點(diǎn)之間的垂直的距離。L0表示原有拉線的長(zhǎng)度，L1表示提升后鐵塔拉線的長(zhǎng)度。△h=提升后的鐵塔的永久拉線的基礎(chǔ)頂面高度-原來基礎(chǔ)頂面的高度；△H表示的是鐵塔的提升高度。在提升前的準(zhǔn)備工作中，需要測(cè)量和計(jì)算以上的數(shù)據(jù)。測(cè)量設(shè)備可以用經(jīng)緯儀，測(cè)量出Si、△h以及每條永久拉線的UT線夾的露牙長(zhǎng)度和拉線基礎(chǔ)錨環(huán)的厚度。用L2表示還應(yīng)量得或查取連接用U型掛環(huán)的有效長(zhǎng)度，則可通過下列公式計(jì)算出鍍鋅拉棒的加工軸線長(zhǎng)度L：

H0=ΔH+H0

L0=

H1=ΔH+H0

L1=

L=L1-L0-L2

通過以上的公式計(jì)算出鍍鋅拉棒的加工軸線長(zhǎng)度以后，需要按照相關(guān)的加工處理鍍鋅拉棒、角鋼架和腳螺栓。

3 現(xiàn)場(chǎng)布置

3.1 抱桿的布置

第一，提升鐵塔用到的抱桿是兩套11米的人字抱桿，抱桿的根開是2.5～2.8米，拉V型直線鐵塔順路方向的前后兩個(gè)位置各布置一套人字抱桿，抱桿根部與塔基的間距保持在1米左右。

第二，加固人字抱桿，采用Φ13千斤將兩套人字抱桿的根部鎖緊，避免抱桿移動(dòng)。

第三，搭設(shè)一根臨時(shí)拉線，拉線在與人字抱桿順路方向上的鐵塔的外側(cè)位置，拉線與水平地面的夾角的度數(shù)控制在45°以下。

3.2 布置地錨

第一，搭設(shè)臨時(shí)拉線。搭設(shè)的臨時(shí)拉線和原有的拉線的方向一致，將臨時(shí)拉線的上端搭設(shè)在塔基上位置比較厚的地方，并用葫蘆繩將臨時(shí)拉線的另一端連接在地錨上，臨時(shí)拉線與水平地面的夾角的度數(shù)控制在60°以下。臨時(shí)拉線的型號(hào)為Φ15的鋼絲繩；埋設(shè)地錨的深度控制在2.2米以上。

第二，為了增強(qiáng)提升后鐵塔的穩(wěn)固性，避免塔角移動(dòng)，可以利用4根鋼絲繩先將兩個(gè)塔角纏繞起來，然后分別將鋼絲繩的兩端捆綁在橫向和縱向上的平衡錨樁上，再利用葫蘆鏈條將鋼絲繩連接在三聯(lián)角鐵樁上。鋼絲繩的型號(hào)為Φ15，具體連接方法如圖3所示：

3.3 布置牽引系統(tǒng)

第一，在這個(gè)設(shè)計(jì)方案中，由于用了兩套人字抱桿，因此對(duì)應(yīng)的也要有兩套牽引系統(tǒng)，利用兩套牽引系統(tǒng)可以同時(shí)牽引兩套人字抱桿，增強(qiáng)了穩(wěn)定性。一套牽引系統(tǒng)由1個(gè)四輪滑車、2個(gè)三輪滑車組成。牽引磨繩是從抱桿根部的單輪轉(zhuǎn)角滑車穿向機(jī)動(dòng)絞磨的，如圖4所示。

第二，機(jī)動(dòng)絞磨沿橫向線路方向進(jìn)行布置，機(jī)動(dòng)絞磨的方向可以偏離橫線路方向大約20°，以避免絞磨繩和抱桿、塔基的相互碰撞。機(jī)動(dòng)絞磨距塔位中心的距離應(yīng)該在鐵塔全高的1.2倍以上。

4 提升鐵塔

第一，起吊前需要將兩個(gè)塔角連接起來，用到的設(shè)備是型號(hào)為808的角鋼。在連接時(shí)注意連接塔角的底部，為了防止塔角的底板發(fā)生變形，需要在兩個(gè)塔角之間放置一塊厚度為0.2米的楔形木。

第二，將起吊繩捆綁、纏繞在塔角上，以便于起吊。在捆綁起吊繩時(shí)可以墊加一些麻布或者木板，以防止起吊過程中塔腿發(fā)生損壞。在起吊時(shí)，將吊點(diǎn)繩和補(bǔ)強(qiáng)角鋼綁在一起，在綁扎吊點(diǎn)時(shí)注意留雙頭，以便和起重滑車相連接。

第三，為了避免導(dǎo)線受到臨時(shí)拉線的磨損，可以用塑料管將兩側(cè)相導(dǎo)線上的子導(dǎo)線包住。

第四，用6T的葫蘆型手扳搭設(shè)好臨時(shí)拉線以后，再拆除原有的拉線。搭設(shè)臨時(shí)拉線時(shí)要確保臨時(shí)拉線緊緊地連接在地錨上，防止提升鐵塔的過程中臨時(shí)拉線脫離地錨。

第五，松出永久拉線以后，再將地腳螺栓的螺帽松開。然后確定全部的施工人員是否都已經(jīng)到位，檢查設(shè)備性能是否完好，做完準(zhǔn)備工作以后就可以開始提升鐵塔。提升的速度不宜過快，當(dāng)鐵塔開始脫離基面時(shí)，應(yīng)該暫停幾分鐘，再次確認(rèn)所有的環(huán)節(jié)是否到位，檢查無(wú)誤以后，再繼續(xù)提升操作。每次提升20厘米以后，就要在主柱基礎(chǔ)面上墊上相應(yīng)厚度的枕木。同時(shí)在提升鐵塔的過程中，必須有一名總指揮對(duì)提升操作進(jìn)行指揮，同時(shí)操作兩臺(tái)機(jī)動(dòng)絞磨，此外還需要一名監(jiān)護(hù)人員，與總指揮配合對(duì)各項(xiàng)操作進(jìn)行全面的監(jiān)護(hù)。為了對(duì)提升鐵塔的垂直度進(jìn)行控制，可以在線路的橫向和縱向兩個(gè)方向上各設(shè)置一臺(tái)經(jīng)緯儀，鐵塔頂部的傾斜盡量保持在50厘米以下。在提升鐵塔的過程中，操作臨時(shí)拉線的工作人員必須認(rèn)真、仔細(xì)，聽取總指揮的要求，以確保四條拉線能夠松緊一致。

第六，當(dāng)鐵塔的提升高度達(dá)到設(shè)計(jì)的高度要求時(shí)，應(yīng)該暫停操作，檢查各個(gè)環(huán)節(jié)受力的狀況，待檢查完沒有任何異常后，再進(jìn)行安裝工序。先安裝支撐架，然后將鐵塔緩慢地放置在支撐架上，同時(shí)拉緊四條臨時(shí)拉線，安裝好永久拉線，將地腳螺母擰緊，利用永久拉線調(diào)正鐵塔。

第七，鐵塔加固，按照設(shè)計(jì)要求加固塔基，對(duì)加工鍍鋅拉棒進(jìn)行密封，防止被盜和損壞。

5 計(jì)算受力情況

拉V型鐵塔自重用G1表示，導(dǎo)地線負(fù)荷用G2表示，四個(gè)方向上臨時(shí)拉線的下壓力用G3表示。在導(dǎo)線不放松的情況下，提升鐵塔的總重量用G表示。在本設(shè)計(jì)方案中，用到了兩套牽引系統(tǒng)，因此一套牽引系統(tǒng)需要負(fù)荷的重量是G/2，在整個(gè)提升操作中，各部分的受力情況分析如下：

5.1 牽引系統(tǒng)中的摩擦力計(jì)算

第一，在本設(shè)計(jì)方案中，牽引系統(tǒng)采用的是滑車組的形式，將滑車組設(shè)置在抱桿的轉(zhuǎn)角上，利用轉(zhuǎn)角滑車來提升鐵塔?；嚱M的有效工作繩數(shù)量為n=8，其中一個(gè)滑車的阻力為ε=1.06，滑車組的綜合效率為ηΣ=0.766，在這種情況下牽引繩的容許拉力為：

F=Gε/2nηΣ=1.06G/（2×8×0.766）=0.0865G

利用F的數(shù)值可以選擇對(duì)應(yīng)規(guī)格的機(jī)動(dòng)絞磨。

第二，用d來表示牽引繩的直徑，用K表示牽引繩的安全系數(shù)，K=4.5；用K1表示動(dòng)荷系數(shù)，K1=1.2；K2表示不平衡系數(shù)用，K2=1.2，其中6×37型鋼絲繩的換算系數(shù)φ=0.82，利用公式F=Fb/KK1K2和Fb=50d2φ可以計(jì)算出：

d2=Fb/50φ=FKK1K2/50φ=0.0865G×4.5×1.2×1.2/（50×0.82）=0.0137G，d=，利用d的數(shù)值可以選擇適合本次方案的牽

引繩。

5.2 抱桿受力計(jì)算

用Q來表示人字抱桿上的四輪滑車、三輪滑車、千斤繩、缷扣等的合重，用P表示一套人字抱桿的受到的垂直下壓力，P=Q+G/2。用β表示兩抱桿之間的夾角，抱桿的根開為2.8m，抱桿的有效高度用h表示：

h==10.91

一根抱桿所受的軸向壓力為：

F1=（P/2）K2/cos（β/2）=1.2×（Q+G/2）/cos（β/2）

在這個(gè)公式中，K2表示的是不平衡系數(shù)，K2=1.2，利用以上數(shù)值和公式可以選出適合本方案的抱桿。

5.3 抱桿臨時(shí)拉線受力計(jì)算

當(dāng)臨時(shí)拉線和水平地面之間的夾角為45°時(shí)，抱桿臨時(shí)拉線受力計(jì)算公式是：

F2=*P=·（Q+G/2）

用d2表示抱桿臨時(shí)拉線的直徑，臨時(shí)拉線的安全系數(shù)用k來表示，k=3。動(dòng)荷系數(shù)用K1來表示，K1=1.2。不平衡系數(shù)用K2來表示，K2=1.2，6×37型鋼絲繩的換算系數(shù)φ=0.82，通過公式F2=Fb/KK1K2和Fb=50d12φ可以計(jì)算出：

d12=Fb/50φ=F2KK1K2/50φ=·（Q+G/2）·3·1.2·1.2/（50·0.82）=0.149（Q+G/2）

d1=

利用d1的數(shù)值可以選擇適應(yīng)本方案的拉線。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，通過對(duì)500kV拉V型直線鐵塔進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了用兩套人字抱桿整體提升鐵塔的方法，并具體說明了提升前的準(zhǔn)備工作，提升操作，同時(shí)計(jì)算了提升鐵塔過程中的受力情況，以便選擇對(duì)應(yīng)的設(shè)備，以驗(yàn)證該設(shè)計(jì)方法的可行度。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）