受力分析计算

整体起立各部受力计算和分析杆塔整体起立施工设计中，需要考虑的各部主要受力有：（1）固定钢绳（千斤绳）的受力；（2）总牵引钢绳的受力；（3）抱杆本身的受力；（4）制动钢绳（攀根）的受力；（5）临时拉线（横绳）的受力。4.5整体起立各部受力计算和分析一般施工计算中，并不要求杆塔起立全部过程中各部受力，只要根据起立瞬间各部静力分析，换算出各部最大受力值，连乘以动荷系数、不平衡系数、及钢绳安全系数作为各部所承受的综合计算力。各种起重索具之容许作用力要等于或小于它们各自综合计算力。整体起吊布置简化单线图起立瞬间各部静力计算砼杆重心高度H0的计算等径杆荷重为均匀分布，而拔稍杆荷重为非均匀分布。000GMH吊绳受力的合力F1的计算吊绳合力分吊绳受力sinOE0001HHGHGF2cos212111FFF抱杆受力N及总牵引钢绳受力F2的计算制动钢绳静力T0的计算解方程0sinsin12FF0coscos12NFF010cosGFT临时拉线受力t的计算拔梢杆、宽基铁塔等径杆、窄基铁塔35kV110kV05.0Gt07.0Gt09.0Gt双杆整立时设备受力的计算当整立双杆时可将双杆化为单杆，计算杆塔重量按双杆总重一半，抱杆受力和牵引钢绳受力只要将按单杆计算数值乘2即得，而吊绳受力还要进行换算。换算的原则是：单杆计算时的吊绳是按投影长度考虑的，而实际吊绳长度要长，故吊绳受力也要按比例增加。双杆整立时设备受力的计算设抱杆有效高度为，初始倾角为，吊绳与杆身初始角为，则吊绳的投影长度为:双杆根开为时，吊绳实际长度为：吊绳实际受力为：。也可用图解法，矩形三角形一条直角边为，另一条直角边为，则斜边即为。杆塔整立过程中，杆塔承受着自重（包括均布和集中荷重）、固定点反力、支点反力等荷重，使杆（塔）身产生主弯矩、附加弯矩、轴向力和剪切力。由于剪切力对杆塔强度影响很小，通常不必验算。主弯矩是由杆身自重、杆身支座反力及吊绳张力的垂直杆身的分力产生的，它是杆塔的主要荷重，一般占杆塔构件全部应力的70％～80％；附加弯矩是由杆身支座反力、吊绳及制动钢绳张力的平行杆身分力，没有作用在杆身轴线方向而引起的偏心弯矩，在普通杆塔施工中它对杆塔强度影响较小；轴向力由杆身自重、杆身支座反力及吊绳张力的平行杆身分力产生的，它对杆塔强度的影响，与主弯矩相比要小得多。杆（塔）身强度验算主要有以下四个方面的计算（1）杆身主弯矩计算（2）杆身轴向力的计算（3）轴向力产生的偏心弯矩的计算（4）杆塔强度验算杆（塔）身强度验算杆（塔）身强度验算（1）杆身主弯矩计算1）等径杆单点固定主弯矩数解法图4-78为单点固定整立混凝土单杆时杆身受力示意图。图中：q为杆身自重（均布荷重）；P1、P2为横担、金具等的集中荷载；F1为吊绳受力；RY为杆身支座垂直杆身轴线的分力；Oc1距离为H；c1j1为h1；c1K为h3；clj2为h2；γ为砼杆起立过程中砼杆和地面夹角。则有：杆（塔）身强度验算（1）杆身主弯矩计算1）等径杆单点固定主弯矩数解法①Oc1段主弯矩为这段弯矩极大值发生在对γ取导数并等于零的位置，即杆（塔）身强度验算（1）杆身主弯矩计算1）等径杆单点固定主弯矩数解法②Kcl段主弯矩：可从另一端起算在K向j1段按增大；在j1j2段，还应加入力矩；在j2c1段则还应加入力矩。这力矩是逐级增加的，所以最大值发生在C1点杆（塔）身强度验算（1）杆身主弯矩计算3）多点固定起立主弯矩计算特点两点固定则求出两个固定点的垂直杆身分力，如图4-81所示。两固定点之间弯矩则成为自重弯矩和两部分集中力（支座反力及c1点反力）弯矩之差值图4-82。多点固定则依次类推。杆（塔）身强度验算（1）杆身主弯矩计算3）多点固定起立主弯矩计算特点两点固定则求出两个固定点的垂直杆身分力，如图4-81所示。两固定点之间弯矩则成为自重弯矩和两部分集中力（支座反力及c1点反力）弯矩之差值图4-82。多点固定则依次类推。杆（塔）身强度验算（1）杆身主弯矩计算4）双杆杆身主弯矩计算特点整立双杆时，除了垂直荷重对杆身产生弯矩外，由于吊绳在双杆平面内产生一指向双杆中心轴线的分力F1-2，如果绑扎点无补强横木或横担来承受这个分力，则使杆身产生一个横向弯矩M2，这时杆身主弯矩为M1和M2合成组成，两者相差90º，故主弯矩M为杆（塔）身强度验算（3）轴向力产生的偏心弯矩的计算偏心弯矩是由于吊绳、制动钢绳和砼杆绑扎时偏心，轴向分力不作用在杆身轴心而引起。偏心弯矩的计算式为Me0=N*e0式中Me0——偏心弯矩，N•m；N——轴向力，N；e0——偏心距，m。不同连接方式时偏心距的计算方法不同。砼杆和钢绳间用穿心螺栓连接时，偏心距e0=0。砼杆和钢绳间绑扎时，制动绳在起立初始位置时，一般假定偏心距e0=1/3D（D为砼杆外径）。当砼杆入底盘后，则偏心距e0=1/2D。注：弯矩叠加时，要注意方向和符号。杆（塔）身强度验算（4）杆塔强度验算1）按弯矩验算砼杆强度砼杆整立过程中砼杆强度，主要是受弯矩控制的。若砼杆极限抗弯强度为MP，整立过程中综合弯矩为M，则其比值应满足式中K——砼杆整立过程中的强度安全系数。根据《架空送电线路设计技术规程》规定：普通钢筋混凝土构件强度设计安全系数，不应小于1.7；预应力混凝土构件强度设计安全系数，不应小于1.8。在砼杆整立施工中，可取1.8～2.5（一般可取2.0）。常用环形断面钢筋混凝上杆的极限抗弯强度可由图表查得。杆（塔）身强度验算（4）杆塔强度验算2）综合弯矩计算电杆综合弯矩M应是主弯矩和偏心弯矩的矢量和，其值的计算式为其中式中M1——主弯矩的纵向分量，N·m；M2——主弯矩的横向分量，此值一般不很大，往往被忽略，N·m；MP——考虑钢筋砼杆长细比、制造及安装误差后的偏心弯矩，N·m；e0——施工中固定、制动钢绳绑扎时偏心距，m；yX——考虑制造、安装引起的杆身初挠度[（y0按程规定取y0=2l0/1000）]，m；yi——钢筋砼杆计算挠度；η——偏心距增大系数。有时为了确保钢筋混凝土杆在整立过程中不出现裂缝，还需要进行裂缝计算。杆塔整立状态作图方法单点固定整立杆塔作图单点固定整立杆塔作图方法两点固定整立杆塔作图两点固定整立杆塔杆塔整立过程各种设备受力计算杆塔整立施工方案设计需计算吊绳受力F1、牵引钢绳受力F2、抱杆受力N、制动钢绳受力T等。这些力的计算，可以用图解法，也可以用数解法，这里重点介绍数解法。数解法是利用力系平衡原理来推导出各设备受力的计算公式。这里以单点固定举例说明。杆塔整立过程各种设备受力计算当单杆起立至某个起立角γ时，单点固定各设备受力如图3-24所示。1）吊绳受力F1的计算公式。取各力对杆身支点O的力矩为0，推导出吊绳受力F1的计算公式为：杆塔整立过程各种设备受力计算2）制动钢绳的受力计算公式为杆塔整立过程各种设备受力计算3）抱杆受力N和牵引钢绳受力F2的计算公式为式中HO——杆塔重心至杆身支点O的距离，m；H——杆身固定点C1至杆身支点O的距离，m；G0——杆塔质量，kg；γ——杆身与地面夹角；α——抱杆与地面夹角；β——牵引钢绳与地面夹角。各设备受力与杆塔起立角γ的关系杆塔起立过程中，杆塔本身的内力与各主要起吊工器具的受力，随着杆塔起立角的变化，按一定规律不断改变。发生极大值的位置和确定极大值数值对正确选择工器具，保证杆塔可靠、安全整立有重要意义。（1）吊绳受力F1与杆（塔）身起立角γ的关系对数解法求出的的表达式求导，并使，可得到F1max和出现最大值时γ角的表达式。经分析可知：1）发生F1max时γ值位置由抱杆参数（抱杆座落点位置、抱杆有效高度、抱杆初始角）确定的，在0º≤γ≤γK（γK为抱杆失效时抱杆起立角），一般情况γ=10º～35º之间。2）F1max与F10初始值之比，在1.01～1.15之间。各设备受力与杆塔起立角γ的关系（2）牵引钢绳受力F2与杆身起立角γ的关系用同样分析方法可求得F2max表达式。经分析可知：1）是锅底形曲线；开始时F2随γ增大而减小；在失效前又开始上升；到抱杆失效时,F2又达到另一个峰值，随后较快下降。故F2的极大值发生在γ＝0º或γ＝γK时刻。2）a/h较大时,F2下降速度放慢，α0对F2影响也基本相同。a是抱杆落脚点与支点O间距离，即说明抱杆前移较多，牵引钢绳受力下降变慢。3）在h/H、α0不变时，只要调整a/h值，就能保证γ＝0º时的F20于抱杆失效时的F2K，即F20F2K。4）h/H较小时曲线下降速度较快，H是支点到吊绳绑扎点（或合力线与杆身交点）之间的距离，即说明杆塔绑固点一定时，抱杆越高，牵引钢绳受力下降速度较快。各设备受力与杆塔起立角γ的关系（3）抱杆受力N与杆身起立角γ关系由分析得知，抱杆受力N的极大值发生在整立的初始状态，即γ＝0º时。随砼杆起立而下降，而后又上升。（4）制动钢绳受力与杆身起立角关系由分析得知即T由两部分组成，第一部分R，随γ增大而增大，与现场布置无关；第二部分P是吊绳产生的轴向压力，与F1的变化有关。制动钢绳受力随增大而增大，知道制动钢绳失去作用。各设备受力与杆塔起立角γ的关系（5）杆身弯矩M与杆身起立角γ的关系杆身弯矩包括两部分：第一部分是垂直杆身轴线的荷重产生的主弯矩，γ=0º时占总弯矩的80％～90％，它随γ的增大按余弦关系下降；第二部分为轴向力偏心作用产生的附加弯矩。在刚开始起吊时，不一定是极大值位置，而是随γ的增大而略有增加，到γ=20º～30º后才开始明显下降，故M极大值的位置一般发生在0º≤γ≤30º的位置。固定式抱杆整立包括单抱杆整立和人字抱杆整立两种，主要适用于钢筋砼杆和轻型铁塔的整立。固定式抱杆整立杆塔1在整立过程中，人字抱杆随着杆塔的转动（即起立）而转动，直到人字抱杆失效。起吊过程中受力情况，防止杆身受力超过允许值而产生裂纹。倒落式抱杆整立2防止倒杆塔措施的发生，做好保证立塔安全的技术措施。安全措施3内容小结所需工器具规格和数量，主要和杆塔形式、外型尺寸、重量、重心高及整立方法等因素有关。施工组织4根据起立瞬间各部静力分析，换算出各部最大受力值，连乘以动荷系数、不平衡系数、及钢绳安全系数作为各部所承受的综合计算力。受力计算分析5固定式抱杆整立有哪些常见的施工方法？请简述单抱杆整立钢筋砼杆的步骤？固定式抱杆整立的优缺点有哪些？请简述倒落式抱杆整立的现场布置要求？倒杆塔的原因有哪些？如何确保立塔安全？12345练习外拉线抱杆分解组塔教学要求了解外拉线抱杆分解组塔的特点掌握外拉线抱杆分解组塔的整体布置方法掌握外拉线抱杆分解组塔的操作方法掌握外拉线抱杆分解组塔各设备的受力计算和分析教学重点外拉线抱杆分解组塔的整体布置方法外拉线抱杆分解组塔的操作方法外拉线抱杆分解组塔各设备的受力计算和分析教学难点外拉线抱杆分解组装铁塔过程中各设备的受力计算外拉线抱杆分解组塔一、概述外拉线抱杆分解组立铁塔施工方法，是利用铁塔分段的特点。先用外拉线抱杆把铁塔最低层一段组装起来，固定在基础上。然后，把外拉线抱杆上升，固定在已经组装好的一段铁塔上，再组装上一段铁塔。这样，使用一副外拉线抱杆，就能把铁塔分段，按照由塔腿至塔头的顺序，分解组立起来。外拉线抱杆分解组塔的所用抱杆的长度只要满足吊装全铁塔最高的一段的要求，故组立几十米高的铁塔，仅用7～8米、最长也不超过11～13米的抱杆即可。外拉线抱杆分解组塔一、概述因此，组塔设备轻巧，安装简单迅速。但由于分解组塔，要一吊一吊地在高处进行安装，如图3－25所示。因此，施工时要格外细心，要由较高技术和熟练的工人，严格遵守有关安全工作规程，进行塔上高处作业。外拉线抱杆分解组塔从使用抱杆数量上来划分，可分为外拉线单抱杆组塔、外拉线双抱杆组塔和四根抱杆组塔三种；从起吊构件的分段上划分，可分为分段起吊组塔法、分片起吊组塔法和单腿起吊组塔法三种。各种方法现场布置、施工工艺和受力计算基本相同。外拉线抱杆分解组塔二、现场布置1、整体布置外拉线抱杆分解组塔的现