李 军 谢明武 李 明

（武警水电第六支队，福建 厦门361009）

0 引言

随着我国工业的飞速发展，社会对电能的需求越来越大，而我国电力资源的分布极不均衡，因而需要建设大量的输电线路。铁塔组立施工是输电线路建设中的一项重要工作，耗资、耗工时通常占总工程的20%～30%。在铁塔施工过程中，需要用到大量的钢丝绳，而钢丝绳的合理使用对施工安全起着决定性的影响。为了保证组塔施工安全，延长钢丝绳使用寿命，提高经济效益，施工组织前必须根据组塔的方式对钢丝绳进行受力计算、校核，通过计算选择合适的施工参数。

1 铁塔组立系统

本文以外拉线内悬浮抱杆分解组塔系统为例进行受力分析，如图1所示。系统以抱杆顶部为支点，牵引装置通过钢丝绳、滑轮组件将地面组装好的铁塔片、段提升到安装位置，在提升的过程中通过控绳来控制被吊塔材与已立铁塔的间距，抱杆则由均匀分布在空间的4根外拉线与4根承托绳来固定。

图1 外拉线内悬浮抱杆分解组塔

2 钢丝绳的使用分析

2.1 各钢丝绳受力计算

组塔系统各钢丝绳受力情况如图2所示，首先以被吊塔材为研究对象，建立平衡方程：

式中，T为磨绳对被吊件的合力；G为被吊塔材重量；F为控制绳合力。

由式（1）、式（2）解得：

吊点绳受力：

图2 铁塔组立受力图

磨绳受力：

式中，n为滑车组工作绳数；η为滑车效率。单根控制绳受力：

受力侧承托绳合力：

式中，N为抱杆轴向压力；Q为抱杆自重； 为承托绳与抱杆夹角；δ为抱杆倾角。

2.2 使用分析

本文利用Matlab软件对影响各钢丝绳受力的因素进行定量分析，使用的参数如表1所示，各变化曲线如图3～图6所示。

表1 铁塔组立相关参数表

图3为磨绳合力、控制绳合力随磨绳倾斜角α变化的图形，从中可以看出，2个合力都随α角的增大而增大，当α角超过45°后，合力急剧增大，当达到60°时，磨绳合力将增大1倍，控制绳的受力也接近被吊塔材重量。这必将极大地增加系统的额外功，加大钢丝绳的安全风险。这就要求在施工的过程中尽量减小α角，当场地或绳索长度有限时也应当控制在45°以内。由式（3）、式（4）很容易看出这2个合力还随被吊塔材重量的增加而增大。因此，在钢丝绳的选型和校核中主要考虑被吊塔材重量最大以及α角最大2种情况。

图3 磨绳、控制绳受力变化曲线

图4 吊点绳受力变化曲线

图5 磨绳受力变化曲线

图6 承托绳合力变化曲线

式（5）、式（7）是一个类型，已知合力与夹角计算单根绳的受力。以式（5）为例来分析夹角对绳的影响，变化情况如图4所示。从图中可知吊点绳受力随着γ角的增大而增大，特别是当γ角为110°以后，受力也将加速上升。因此在满足被吊塔材平衡的条件下，吊点绳夹角越小越好，最大角度不宜超过110°。

由图5可知，随着工作绳数的增加，磨绳受力逐渐减小，但当工作绳数量超过4根时，磨绳受力下降速度已经很缓慢。相反，过多的绳子将会增加起吊系统的复杂程度和安全风险。所以，在施工的过程中并不是工作绳越多越好，工作绳总数不宜超过4根。切不可通过增加更多的动滑车数量来提高起吊塔材的总量。

承托绳在起吊系统中不仅需要承受抱杆轴向压力和抱杆自重，而且还要保证抱杆的平衡，承托绳与抱杆之间保持合适的角度至关重要。承托绳合力与夹角 之间的关系如图6所示，过大的 角将会增大合力，特别是当角度超过60°后，合力将加速上升。所以在实际施工过程中，承托绳与抱杆夹角不宜超过60°。

3 结论

为减少钢丝绳所承受的载荷，提高施工安全性，起吊系统的相关参数应该控制在以下范围：（1）磨绳倾斜角不宜超过45°；（2）2控制绳、2吊点绳等分力之间夹角不宜超过110°；（3）起吊的工作绳数不宜超过4根；（4）承托绳与抱杆夹角不宜超过60°。铁塔组立施工过程中发生的安全事故，往往都是因为钢丝绳使用不当造成的。合理确定各参数能减少钢丝绳所承受的载荷，对延长钢丝绳的使用寿命和保障施工安全具有重要意义。因此，在施工方案的编制过程中要根据现场施工环境和各种施工机具合理确定各参数。

［1］王宏武.钢丝绳承载受力特性分析及计算［J］.甘肃科技，2007（9）

［2］沈志.内悬浮抱杆分解组立铁塔施工受力分析［A］.2011年云南电力技术论坛文集［C］，2011

［3］国家电网公司.输变电工程施工工艺示范手册［M］.北京：中国电力出版社，2011

［4］DL5009.1—2002 电力建设安全工作规程 第1部分：火力发电厂［S］，2002