變電站大型構(gòu)架吊裝力學(xué)及機(jī)械計(jì)算要點(diǎn)

郭建凱

摘 要：建設(shè)變電站的關(guān)鍵施工工程就是安裝構(gòu)架，這里面有關(guān)的力學(xué)還有機(jī)械計(jì)算具體有計(jì)算起重裝置的起吊能力、計(jì)算鋼絲繩受力及其準(zhǔn)許拉力、計(jì)算構(gòu)建受力變形的構(gòu)件應(yīng)力的考察以及計(jì)算地基承載力的考察。

關(guān)鍵詞：變電站；大型構(gòu)架吊裝；力學(xué)；機(jī)械計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.概述

變電站，改變電壓的場(chǎng)所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的電能輸送到較遠(yuǎn)的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，到用?hù)附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來(lái)完成。變電站的主要設(shè)備是開(kāi)關(guān)和變壓器。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過(guò)其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)。

安全運(yùn)行從來(lái)都是變電運(yùn)行中的主基調(diào)，將一直將其作為這些工作中的中心思想，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，有關(guān)的電力系統(tǒng)及多種電網(wǎng)裝置與操作人員數(shù)量也正在迅速增加，因此造成的安全意外事故也在持續(xù)的增多，只有全過(guò)程以及全方位同時(shí)還需對(duì)所有的工作人員動(dòng)員才可以確保變電運(yùn)行工作的安全穩(wěn)定進(jìn)行，為多種工作指標(biāo)與任務(wù)的完成打下良好的基礎(chǔ)。而大型變電站構(gòu)架吊裝力學(xué)的科學(xué)性、合理性關(guān)系到整個(gè)變電站的安全運(yùn)行。安裝構(gòu)架的好壞品質(zhì)、動(dòng)工的安全性與建設(shè)變電站項(xiàng)目的成功與否有直接關(guān)系。因此，安裝變電站大型構(gòu)架是施工負(fù)責(zé)人極為關(guān)注的，吊裝之前一定策劃合理的施工方案和對(duì)施工進(jìn)行籌備，這里最關(guān)鍵的一項(xiàng)便是構(gòu)架吊裝有關(guān)的各項(xiàng)力學(xué)與機(jī)械計(jì)算，來(lái)為最適宜動(dòng)工方案的制定提供幫助與參考，對(duì)施工進(jìn)行指導(dǎo)。

1.地基的有關(guān)承載力

安裝使用變電站大型構(gòu)架的起重裝置因?yàn)楸旧碣|(zhì)量大、起重之時(shí)配重大、起吊構(gòu)件的質(zhì)量大，對(duì)于地基承載力與表層的土質(zhì)有非常高的標(biāo)準(zhǔn)。安裝構(gòu)架之前一定要核算地基的承載力，來(lái)對(duì)判定地基的承載力可不可以對(duì)起重裝置站內(nèi)吊裝和行走的要求進(jìn)行滿(mǎn)足，設(shè)置和規(guī)劃起重裝置站內(nèi)的停車(chē)起吊以及行走路線(xiàn)。此文對(duì)建筑動(dòng)工當(dāng)中應(yīng)用廣泛的地基承載力定義來(lái)引用，對(duì)于變電站現(xiàn)實(shí)的狀況，了解地基承載力計(jì)算簡(jiǎn)化公式：

SP/K=F其中S表示受力的有效面積P表示單位面積的承載力K表示安全系數(shù)F表示地基的承載力

單位面積的承載力具體依照兩米深地基承載力狀況來(lái)明確。受力的有效面積指的是起重裝置和接觸地面的不同形式下，所有支點(diǎn)之間有效的作用面積。針對(duì)輪胎精制觸地承受壓力的汽車(chē)起重設(shè)備，受力的有效面積是輪胎接觸地面的位置連線(xiàn)之間面積，要用0.8倍的系數(shù)；對(duì)采取液壓支腿以及支腿下方有墊板的設(shè)置支持的汽車(chē)起重設(shè)備，此大小是墊板的面積之和，取它的兩倍系數(shù)；對(duì)于履帶承壓方式的履帶起重設(shè)備，此大小是履帶接觸地面的面積之和，取它的3倍系數(shù)。

其安全系數(shù)數(shù)值要依照實(shí)際狀況選擇，通常是2～3。

通常而言，2m的地基承載力可以對(duì)吊裝進(jìn)行滿(mǎn)足，和構(gòu)架吊裝有比較大關(guān)聯(lián)的為外表土質(zhì)狀況。動(dòng)工、雨水以及風(fēng)化影響了外表土，它有很小的承載力，受到作用之后有很深的塌陷，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做出有關(guān)處理，才可以完成起重裝置吊裝還有行走的規(guī)定。特別是在南方的膨脹性土區(qū)域，受到作用后其壓縮的模數(shù)大約是7∶1的比例。

2.構(gòu)建的應(yīng)力計(jì)算

計(jì)算構(gòu)件的應(yīng)力其具體是為了給設(shè)置吊點(diǎn)提供幫助與參考。

外力對(duì)構(gòu)建作用之時(shí)，在其內(nèi)部出現(xiàn)對(duì)外力的作用進(jìn)行抵抗的內(nèi)力，且嘗試讓構(gòu)件自變形之后再次變回到變形以前，此構(gòu)件其內(nèi)部的作用力叫作構(gòu)件的應(yīng)力。吊裝構(gòu)架的過(guò)程當(dāng)中具體遭受側(cè)向拉力還有反向拉力，因此構(gòu)件的應(yīng)力有著兩個(gè)情況。稱(chēng)同截面上互相垂直的叫法向應(yīng)力，構(gòu)件受到壓縮又或者法向伸拉之時(shí)出現(xiàn)；稱(chēng)同截面上互相切割的叫作切應(yīng)力或者剪應(yīng)力，構(gòu)件受到與軸向壓力或者拉力垂直時(shí)出現(xiàn)。構(gòu)件的應(yīng)力能夠由于外力作用的增加而變大，針對(duì)具體的構(gòu)件，增長(zhǎng)其應(yīng)力是有著范圍而言的，若大于了這一范圍，就會(huì)破壞此構(gòu)件，應(yīng)力能夠到達(dá)的這個(gè)范圍最大值叫作此構(gòu)件的極限應(yīng)力。依照構(gòu)件的極限應(yīng)力，對(duì)構(gòu)件安全運(yùn)行的最大應(yīng)力進(jìn)行要求，這便叫作許用應(yīng)力。選擇吊點(diǎn)的時(shí)候，吊點(diǎn)位置構(gòu)件擔(dān)負(fù)的力必須比其極限應(yīng)力要低，不然的話(huà)就會(huì)破壞構(gòu)件使其出現(xiàn)變形。

計(jì)算構(gòu)件的應(yīng)力公式：構(gòu)件應(yīng)力=W/A其中，W是剪切、拉伸以及壓縮的載荷，A是其截面積。

擔(dān)負(fù)構(gòu)件的載荷依靠分析構(gòu)件所受作用力來(lái)明確。分析受力作用之時(shí)需要關(guān)注載荷的方向還有大小，因?yàn)闃?gòu)件具有不同的抗剪以及抗拉水平。

構(gòu)件其截面積依靠幾何計(jì)算來(lái)對(duì)其確定。

依靠計(jì)算構(gòu)件的應(yīng)力結(jié)果和構(gòu)件的許用應(yīng)力來(lái)比較進(jìn)行分析研究，能夠判斷在受作用力前提下構(gòu)件會(huì)不會(huì)出現(xiàn)不能還原的破壞變形。

3.準(zhǔn)許鋼絲繩的拉力作用

吊裝構(gòu)架當(dāng)中對(duì)鋼絲繩大量使用使其作吊具。

計(jì)算準(zhǔn)許鋼絲繩的拉力的公式：

拉力=Pga/K，其中Pg是鋼絲繩的斷裂拉力之和，a指的是換算的系數(shù)。

鋼絲繩斷裂鋼絲的拉力之和能夠依靠對(duì)鋼絲繩生產(chǎn)工廠的資料進(jìn)行查找來(lái)明確。依照鋼絲繩受力作用和準(zhǔn)許鋼絲繩的拉力進(jìn)行比較，能夠判定吊裝構(gòu)架是否選擇了與規(guī)定相符合的鋼絲繩。

4.起重裝置起吊能力

選擇吊裝構(gòu)架的起重裝置必須對(duì)多種原因綜合思考，具體包含動(dòng)工適應(yīng)性、操作能力、經(jīng)濟(jì)性能以及起吊能力。此文依靠起重裝置起吊能力角度進(jìn)行了簡(jiǎn)單研究。

起重裝置的起吊能力指的是裝置在要求吊點(diǎn)高度以及要求吊點(diǎn)半徑的最大的起吊質(zhì)量。這里面，吊臂的長(zhǎng)度以及吊點(diǎn)的高度還有其作業(yè)的半徑3項(xiàng)之間都有著互相影響的聯(lián)系存在，必須依照實(shí)際的吊裝狀況綜合進(jìn)行思考。

5.實(shí)例計(jì)算研究

1000kV構(gòu)架其進(jìn)線(xiàn)的橫梁質(zhì)量為29.6噸，長(zhǎng)度為50m，跨度使54m，采取長(zhǎng)方形之類(lèi)的截面構(gòu)造形式，斷面大小為4m×4m，采用的全路面的汽車(chē)起重機(jī)器其重量使72噸，通過(guò)兩側(cè)位置12個(gè)輪胎來(lái)行走。

5.1計(jì)算地基的承載力

行走時(shí)輪胎直接接觸地面支持，現(xiàn)實(shí)受力的面積=LW=13*2.98=38.740，之后取0.8倍的系數(shù)，所以其受力的有效面積為31.0。

吊裝的過(guò)程當(dāng)中對(duì)4條支腿進(jìn)行利用，各條支腿其下方設(shè)置一塊四墊板，墊板的面積大小為：4*4=16m2，再取兩倍的系數(shù)，受力的有效面積為32m2。

此變電站兩米深為老黃土的土質(zhì)，外表屬于細(xì)實(shí)粘土，每單位面積的承載作用力為50噸每平方米。其安全系數(shù)為3。

行走的過(guò)程當(dāng)中，地基的承載力=31*50/3=516.7噸；

吊裝的過(guò)程當(dāng)中，地基的承載力=32*50/3=533.3噸；

行走過(guò)程地基承載力大于72噸，其滿(mǎn)足該汽車(chē)起重設(shè)備的行走規(guī)定。

吊裝的過(guò)程當(dāng)中，其配重為100噸，橫梁質(zhì)量是29.6噸，鋼絲繩質(zhì)量為0.32噸，總共的質(zhì)量為前面這些數(shù)值加上自重差不多是200噸。

200噸小于吊裝過(guò)程當(dāng)中地基的承載力，所以其滿(mǎn)足該汽車(chē)起重設(shè)備的吊裝規(guī)定。

結(jié)語(yǔ)

在變電站所有的動(dòng)工項(xiàng)目當(dāng)中，有關(guān)其構(gòu)架的使用安裝是極為重要的一項(xiàng)。對(duì)其要求非常嚴(yán)謹(jǐn)，這就需要我們對(duì)其中的有關(guān)分析必須準(zhǔn)確，因此對(duì)于里面出現(xiàn)的力學(xué)以及機(jī)械計(jì)算必須精準(zhǔn)的掌握。只有這樣，才可以保證變電站對(duì)于大型構(gòu)架的準(zhǔn)確施工，才不會(huì)使得工程項(xiàng)目建設(shè)功虧一簣。

參考文獻(xiàn)

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