云广±800kV直流输电工程组塔工器具(外拉线)计算
云广±800kV直流输电工程组塔工器具(外拉线)计算
摘要:云南至广东±800kV直流输电线路工程是世界上第一个特高压直流输电工程，也是我国特高压直流示范工程，是我国电网建设史上的一个里程碑，在世界电力史上也是一个重大突破。
本工程塔型特点是铁塔重，横担长，如何合理选择吊装工器具是组塔施工的难点，本文通过施工计算确定吊装工器具。
关键词:云广直流组塔工器具施工计算
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
本文以云南至广东±800kV直流输电工程第12标段铁塔施工计算为例，介绍利用内悬浮外拉线施工方法各系统工器具的选择及计算过程。
1 铁塔组立工程概况
本工程12标位于广西百色市，路径全部位于山地林区，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。
本标段计铁塔62基，其中直线塔51基；耐张塔11基，采用干字型铁塔。
2 铁塔设计图及参数
铁塔呼称高每间隔3m为一级，直线塔39m-75m较多，全高45-81m，最高为99m；耐张塔呼称高为36-54m，全高为51m-69m，所有铁塔按全方位高低腿设计。直线塔塔重为30-70t，耐张转角塔塔重约为60－100t。
3 铁塔结构分析及组立方案选择
3.1 塔腿段高在8米（1吨）至18米（5.5吨）之间。使用木质人字抱杆直接起立断面700mm2抱杆，抱杆组接长度为3节×4米+2节×2米。
3.2 塔身段
高度在3.6米（1吨）至13米（5.5吨）之间。参照《云南至广东±800kV直流输电工程关键技术研究》和以往施工经验，抱杆插入铁塔内深度：
3.2.1 抱杆长度计算
1）L1=1.2×13=15.6（米）；抱杆伸出铁塔部分；
2）L2=21/2×11.7/（2×tg35°）=11.81（米）；抱杆插入铁塔内深度
3）L= L1+ L2=11.81+15.6=27.41≈28米。
3.2.2 承托绳长度计算
1）承托绳长度计算（LZ为抱杆插入铁塔内深度，LC承托绳长度）表1
2）依据上表，承托绳选择：12米+8米组合方式
3.3 塔头段
3.3.1直线塔单侧横担重量小于5t者采用整体起吊方式；横担单侧重量大约5t分两次起吊，其中地线支架和导线内侧横担一次吊装，然后吊装外侧部分。
3.3.2耐张塔先分开吊装地线支架，然后再吊装导线内侧横担，最后通过补强地线横担，再吊装导线外侧横担。
4立塔工器具选择
4.1内拉线悬浮抱杆的施工计算应包括主要工器具的受力计算及构件的强度验算。主要工器具包括抱杆、内拉线、起吊绳（即牵引绳）、承托绳和控制绳等。计算各工具受力，取其最大值选择相应的工器具。对我标段而言，受力最大为整体起吊Z27-51横担（重量4820kg）时的受力状态。
4.2根据《施工组织设计纲要》，本标段抱杆采用700×700mm×28m外拉线悬浮钢抱杆主要技术参数见表2。
16Mn角钢抱杆技术参数表2
说明：1.抱杆上长度为2m。
2.抱杆中段（下）段长度分别为4m。
3.可以按抱杆要求的不同长度进行组合。抱杆重量约48kg/m。
4.3 本计算按外拉线受力模式进行，如确无地形可采用4根内拉线，但必须打设不少于两根的外拉线。
4.4主要工器具的受力计算
4.4.1控制绳
控制绳应不少于两根控制绳，以保证塔片平稳提升。其合力计算式为：
(1)
式中：
——控制绳的合力，kg；
W——被吊构件的重力，kg ；Z27-51横担重量4820kg。
——控制绳对地平面的夹角；取值为一倍的塔高，45度。
——滑车组起吊绳与垂直面夹角。取值取12°
计算得出＝1469kg
采用3根φ8.7钢丝绳[单根破断拉力为37KN，安全系数取5，允许受力为
7.4kN，实际受力为4.9kN]
起吊绳
由于吊点绳上方定滑车与下方动滑车组成2－2滑车组，使起吊绳的实际受力减少1/4。
滑车组受力T
当抱杆向受力侧倾斜时，
＝6258kg(2)
式中：
——抱杆向受力侧倾斜时的起吊绳合力，kN；
——滑车组内吊绳合力线与铅垂线间的夹角，度。取值取12度
牵引力P/n
因牵引绳从定滑车转向后，经腰滑车至绞磨，牵引力的大小为：
T2＝P/n/ζ＝T2/4/0.85=1840kg
2——牵引力，kN；
ζ——滑轮组效率；
n ——过滑轮钢绳数；
采用2－2滑车组，采用φ13磨绳[破断拉力为83.2 KN，安全系数取4.5，允许受力为18.48kN，实际受力为18.40kN]。抱杆顶滑车及起吊滑车选用80kN双轮滑车。
抱杆
当抱杆向受力侧倾斜，起吊绳穿过抱杆顶边滑车引至地面时
=10206kg（3）
——抱杆轴线与铅垂线间的夹角（即抱杆倾斜角），度；取5°。
——抱杆倾斜时受力拉线的合力线与抱杆轴线间的夹角，度。30°
R ——起吊绳的合力，7296kg ；
β2——起吊绳（千斤绳）的合力与铅垂线间的夹角，度；取9°23′。
抱杆采用700＊700钢抱杆，[临界中心受压负荷为664.38 KN，安全系数取4.0,允许受压为158.1kN，实际受压为102.06KN。]
4.4.4 外拉线。
内悬浮抱杆的外拉线有4条，且对称布置，在起吊构件时，仅有2条外拉线和单侧反背拉线受力。
当抱杆向受力侧倾斜，起吊绳穿过抱杆顶边滑车引至地面时
＝3624kg（4）
式中：
S——抱杆向受力侧倾斜，起吊绳穿过滑车时受力侧外拉线的合力，3624kg。
单根拉线受力：
＝1917kg
θ——受力侧拉线与其合力线间的夹角，取35°
外拉线采用φ13钢丝绳[破断拉力为83.2KN，安全系数取4.0，允许受力为20.8kN，单根实际受力为19.17KN。]
4.4.5承托绳
承托绳的受力不仅要承担抱杆的外荷载，同时还要承担抱杆及拉线等附件的重力。
当抱杆向受力侧倾斜时，受力侧承托绳合力较受力反侧为大，其值为
=7850kg（5）
式中：
——抱杆向受力侧倾斜时，受力侧承托绳的合力，kN。
——抱杆的外荷载，kN；10206kg
——抱杆及拉线的重力，kN；1270Kg
——两承托绳合力线与垂直面间的夹角，度。取35°
单根制动绳受力Sd=V/tg60°=4532kg
承托绳采用φ21.5钢丝绳[破断拉力为214.1KN，安全系数取4.0，允许受力为53.5kN，实际受力为45.32KN。]
4.4.6吊点绳
本工程吊点绳最大起吊重量为4820kg，，采用两根吊点绳，其单根受力为
3407kg
吊点绳采用φ17.5钢丝绳[破断拉力为141.84KN，安全系数取4.0，允许受力为35.46kN，实际受力为34.07KN。]
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5、结束语
本文探讨了云广直流±800kV直流输电线路工程组塔工器具的选择理由及施工计算，较为详细地介绍了如何选择组塔施工各受力系统工器具选择计算过程，并将吊重作为一个未知数，将各系统受力简化成与吊重之间关系的参数，从而选择相应工器具，对控制吊重和简化计算都有很大好处，如果利用计算机来计算，将更为方便。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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