云廣±800kV直流輸電工程組塔工器具(外拉線)計算
云廣±800kV直流輸電工程組塔工器具(外拉線)計算
摘要:云南至廣東±800kV直流輸電線路工程是世界上第一個特高壓直流輸電工程，也是我國特高壓直流示范工程，是我國電網(wǎng)建設(shè)史上的一個里程碑，在世界電力史上也是一個重大突破。
本工程塔型特點(diǎn)是鐵塔重，橫擔(dān)長，如何合理選擇吊裝工器具是組塔施工的難點(diǎn)，本文通過施工計算確定吊裝工器具。
關(guān)鍵詞:云廣直流組塔工器具施工計算
Abstract: This paper taking Yunnan to Guangdong±800kV DC transmission project bid twelfth of tower construction calculation as an example, introduced the use of suspended cable construction method in the system of engineering equipment selection and calculation process.
Key words: Yun-Guang DC; group tower; tools; calculation of construction
本文以云南至廣東±800kV直流輸電工程第12標(biāo)段鐵塔施工計算為例，介紹利用內(nèi)懸浮外拉線施工方法各系統(tǒng)工器具的選擇及計算過程。
1 鐵塔組立工程概況
本工程12標(biāo)位于廣西百色市，路徑全部位于山地林區(qū)，全方位高低腿配置，采用高跨方式，平均全高56米，平均重量50.3t。
本標(biāo)段計鐵塔62基，其中直線塔51基；耐張塔11基，采用干字型鐵塔。
2 鐵塔設(shè)計圖及參數(shù)
鐵塔呼稱高每間隔3m為一級，直線塔39m-75m較多，全高45-81m，最高為99m；耐張塔呼稱高為36-54m，全高為51m-69m，所有鐵塔按全方位高低腿設(shè)計。直線塔塔重為30-70t，耐張轉(zhuǎn)角塔塔重約為60－100t。
3 鐵塔結(jié)構(gòu)分析及組立方案選擇
3.1 塔腿段高在8米（1噸）至18米（5.5噸）之間。使用木質(zhì)人字抱桿直接起立斷面700mm2抱桿，抱桿組接長度為3節(jié)×4米+2節(jié)×2米。
3.2 塔身段
高度在3.6米（1噸）至13米（5.5噸）之間。參照《云南至廣東±800kV直流輸電工程關(guān)鍵技術(shù)研究》和以往施工經(jīng)驗(yàn)，抱桿插入鐵塔內(nèi)深度：
3.2.1 抱桿長度計算
1）L1=1.2×13=15.6（米）；抱桿伸出鐵塔部分；
2）L2=21/2×11.7/（2×tg35°）=11.81（米）；抱桿插入鐵塔內(nèi)深度
3）L= L1+ L2=11.81+15.6=27.41≈28米。
3.2.2 承托繩長度計算
1）承托繩長度計算（LZ為抱桿插入鐵塔內(nèi)深度，LC承托繩長度）表1
2）依據(jù)上表，承托繩選擇：12米+8米組合方式
3.3 塔頭段
3.3.1直線塔單側(cè)橫擔(dān)重量小于5t者采用整體起吊方式；橫擔(dān)單側(cè)重量大約5t分兩次起吊，其中地線支架和導(dǎo)線內(nèi)側(cè)橫擔(dān)一次吊裝，然后吊裝外側(cè)部分。
3.3.2耐張塔先分開吊裝地線支架，然后再吊裝導(dǎo)線內(nèi)側(cè)橫擔(dān)，最后通過補(bǔ)強(qiáng)地線橫擔(dān)，再吊裝導(dǎo)線外側(cè)橫擔(dān)。
4立塔工器具選擇
4.1內(nèi)拉線懸浮抱桿的施工計算應(yīng)包括主要工器具的受力計算及構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算。主要工器具包括抱桿、內(nèi)拉線、起吊繩（即牽引繩）、承托繩和控制繩等。計算各工具受力，取其最大值選擇相應(yīng)的工器具。對我標(biāo)段而言，受力最大為整體起吊Z27-51橫擔(dān)（重量4820kg）時的受力狀態(tài)。
4.2根據(jù)《施工組織設(shè)計綱要》，本標(biāo)段抱桿采用700×700mm×28m外拉線懸浮鋼抱桿主要技術(shù)參數(shù)見表2。
16Mn角鋼抱桿技術(shù)參數(shù)表2
說明：1.抱桿上長度為2m。
2.抱桿中段（下）段長度分別為4m。
3.可以按抱桿要求的不同長度進(jìn)行組合。抱桿重量約48kg/m。
4.3 本計算按外拉線受力模式進(jìn)行，如確無地形可采用4根內(nèi)拉線，但必須打設(shè)不少于兩根的外拉線。
4.4主要工器具的受力計算
4.4.1控制繩
控制繩應(yīng)不少于兩根控制繩，以保證塔片平穩(wěn)提升。其合力計算式為：
(1)
式中：
——控制繩的合力，kg；
W——被吊構(gòu)件的重力，kg ；Z27-51橫擔(dān)重量4820kg。
——控制繩對地平面的夾角；取值為一倍的塔高，45度。
——滑車組起吊繩與垂直面夾角。取值取12°
計算得出＝1469kg
采用3根φ8.7鋼絲繩[單根破斷拉力為37KN，安全系數(shù)取5，允許受力為
7.4kN，實(shí)際受力為4.9kN]
起吊繩
由于吊點(diǎn)繩上方定滑車與下方動滑車組成2－2滑車組，使起吊繩的實(shí)際受力減少1/4。
滑車組受力T
當(dāng)抱桿向受力側(cè)傾斜時，
＝6258kg(2)
式中：
——抱桿向受力側(cè)傾斜時的起吊繩合力，kN；
——滑車組內(nèi)吊繩合力線與鉛垂線間的夾角，度。取值取12度
牽引力P/n
因牽引繩從定滑車轉(zhuǎn)向后，經(jīng)腰滑車至絞磨，牽引力的大小為：
T2＝P/n/ζ＝T2/4/0.85=1840kg
2——牽引力，kN；
ζ——滑輪組效率；
n ——過滑輪鋼繩數(shù)；
采用2－2滑車組，采用φ13磨繩[破斷拉力為83.2 KN，安全系數(shù)取4.5，允許受力為18.48kN，實(shí)際受力為18.40kN]。抱桿頂滑車及起吊滑車選用80kN雙輪滑車。
抱桿
當(dāng)抱桿向受力側(cè)傾斜，起吊繩穿過抱桿頂邊滑車引至地面時
=10206kg（3）
——抱桿軸線與鉛垂線間的夾角（即抱桿傾斜角），度；取5°。
——抱桿傾斜時受力拉線的合力線與抱桿軸線間的夾角，度。30°
R ——起吊繩的合力，7296kg ；
β2——起吊繩（千斤繩）的合力與鉛垂線間的夾角，度；取9°23′。
抱桿采用700＊700鋼抱桿，[臨界中心受壓負(fù)荷為664.38 KN，安全系數(shù)取4.0,允許受壓為158.1kN，實(shí)際受壓為102.06KN。]
4.4.4 外拉線。
內(nèi)懸浮抱桿的外拉線有4條，且對稱布置，在起吊構(gòu)件時，僅有2條外拉線和單側(cè)反背拉線受力。
當(dāng)抱桿向受力側(cè)傾斜，起吊繩穿過抱桿頂邊滑車引至地面時
＝3624kg（4）
式中：
S——抱桿向受力側(cè)傾斜，起吊繩穿過滑車時受力側(cè)外拉線的合力，3624kg。
單根拉線受力：
＝1917kg
θ——受力側(cè)拉線與其合力線間的夾角，取35°
外拉線采用φ13鋼絲繩[破斷拉力為83.2KN，安全系數(shù)取4.0，允許受力為20.8kN，單根實(shí)際受力為19.17KN。]
4.4.5承托繩
承托繩的受力不僅要承擔(dān)抱桿的外荷載，同時還要承擔(dān)抱桿及拉線等附件的重力。
當(dāng)抱桿向受力側(cè)傾斜時，受力側(cè)承托繩合力較受力反側(cè)為大，其值為
=7850kg（5）
式中：
——抱桿向受力側(cè)傾斜時，受力側(cè)承托繩的合力，kN。
——抱桿的外荷載，kN；10206kg
——抱桿及拉線的重力，kN；1270Kg
——兩承托繩合力線與垂直面間的夾角，度。取35°
單根制動繩受力Sd=V/tg60°=4532kg
承托繩采用φ21.5鋼絲繩[破斷拉力為214.1KN，安全系數(shù)取4.0，允許受力為53.5kN，實(shí)際受力為45.32KN。]
4.4.6吊點(diǎn)繩
本工程吊點(diǎn)繩最大起吊重量為4820kg，，采用兩根吊點(diǎn)繩，其單根受力為
3407kg
吊點(diǎn)繩采用φ17.5鋼絲繩[破斷拉力為141.84KN，安全系數(shù)取4.0，允許受力為35.46kN，實(shí)際受力為34.07KN。]
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5、結(jié)束語
本文探討了云廣直流±800kV直流輸電線路工程組塔工器具的選擇理由及施工計算，較為詳細(xì)地介紹了如何選擇組塔施工各受力系統(tǒng)工器具選擇計算過程，并將吊重作為一個未知數(shù)，將各系統(tǒng)受力簡化成與吊重之間關(guān)系的參數(shù)，從而選擇相應(yīng)工器具，對控制吊重和簡化計算都有很大好處，如果利用計算機(jī)來計算，將更為方便。
注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。
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