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大截面内悬浮双摇臂抱杆组塔施工力学分析
张明星
【摘要】针对当前超高压电力线路在高塔组立施工中,采用大截面内悬浮双摇臂抱杆进行组立施工的方法,通过对抱杆起吊过程中危险截面、起吊和变幅钢绳的受力分析与验算,在理论上验证该方法的可行性.
【关键词】大截面 双摇臂 抱杆 组塔 力学 分析
在贵广交流500kV输电线路工程北江跨越高塔的施工中,我公司生产技术人员成立课题研究小组,查阅了国内大量技术资料,参考了各种施工方案,经过反复研讨和论证,决定使用大截面内悬浮双摇臂抱杆组立跨越高塔,并且成功地完成了重389.636吨、高139.8m大跨越铁塔的组立工作.
该方法以内悬浮摇臂抱杆组立铁塔的施工方法为理论基础,结合跨越高塔的结构特点,改抱杆主柱和摇臂为旋转齿轮盘连接,单根承托绳和拉线为滑轮组绳系,抱杆主柱和摇臂、摇臂和吊钩以滑轮组绳系连接,人力手动操作机械为电气集控箱操作.利用外伸摇臂起吊重物,旋转变幅以达到安装位置.下面对贵广交流500kV输电线路工程北江跨越高塔组立施工中的技术关键部位进行受力分析和强度验算,以此在理论上证明大截面内悬浮双摇臂抱杆组立跨越高塔的可行性.
1 抱杆的主要技术参数
抱杆全高44.5m;摇臂长度15m;主柱宽度1.6m;摇臂宽度0.5m;旋转角度正反180°;自重20t;变幅角度0°~82°;有效幅长2~15m;总功率85.8kW;设备使用同步率0.5;双侧起吊最大荷重2*10t;允许最大不平衡力矩75kN·m;旋转力矩30kN·m;旋转一周耗时约12分钟.
2 抱杆各部性能及构成
2.1 主抱杆
主抱杆分为主体、主柱和转盘三部分,中部转盘以下称主体,截面1.6*1.6m,共有10节;转盘以上称主柱,为拔梢形,顶部截面0.4*0.4m,共有4节;转盘分上下两部分,上部有内啮合齿轮盘和发动机,下部有外啮合齿轮盘和FCEO双级蜗轮蜗杆减速机,长度各为2 m.全部的主材为∠80*5 mm,辅材为∠50*4 mm.为了便于运输和装卸,抱杆主体每段长度为2.4m,主柱每段长度为4m,段间用内法兰连接,以保证抱杆能在腰箍内升降.
2.2 摇臂
摇臂与抱杆主柱在转盘上部连接,主材为∠50*5 mm,辅材为∠40*4 mm,是通过抱杆主柱顶端与摇臂顶端的调幅滑车组来调整摇臂的提升仰角,从而调整起吊构件的空间位置,以便于不同根开的塔构件吊装.
2.3 旋转机构
旋转机构单排交叉滚柱式回转支承HJN45.1540A,减速机构为一级外啮合齿轮传动减速,一级内啮合齿轮传动减速,FCEO双级蜗轮蜗杆减速机减速.抱杆头部与构件转动时,上下拉线不动,使主抱杆保持稳定.
2.4 腰箍
腰箍用滚动轴承加工而成的,可以在抱杆主杆上下升降,在吊重状态和提升抱杆时起稳定作用.
2.5 上下拉线系统
上拉线由φ13钢绳返2-2滑车组构成,通过塔基中心的转向滑车与5吨绞磨相连,进行长度调整;下拉线由φ13钢绳返3-3滑车组构成,也用5吨绞磨进行长度调整;抱杆提升系统可以与下拉线系统通用,采用交替上升的办法.上下拉线系统与塔身的连接为φ28钢绳套,用20t卸扣就可以与滑车组相连接了.
2.6 起吊系统
起吊系统滑车组的钢绳牵引头从摇臂顶端引出后,沿摇臂的下边缘而下,从主抱杆的内部引到抱杆底部转向滑车直到卷扬机.转向滑车应为高速旋转滑车,可以摘移.起吊滑车组钢绳松出较多,钢绳又容易缠绞,因此起吊钢绳应为φ13防捻钢绳;为避免吊装过高造成吊钩下落困难,动滑车为特殊设计,配置的吊钩是加大轮径和重量的.
2.7 电气集控装置
高塔吊装动力设备全部为卷扬机,为了避免卷扬机操作混乱和便于指挥,将所有卷扬机的电源都集中到一个控制盘,进行集中控制.电气集控盘设计直观,操作简单,当发生误操作或其他一些意外事故时,现场指挥人员可以揿动紧急按钮,实行紧急停车.
3 抱杆主要部位强度校验
3.1 起吊钢绳验算
按摇臂抱杆在最大允许吊重情况下(图1),且风从一侧吊件向另一侧吊件吹,即吊重为G=100 kN,索具重量为G0=10 kN,风速为10m/s,此时起吊钢绳拉力:
T起吊=〔Q2+P塔构件2 〕0.5 (1)
考虑起吊滑车组(n=5)的摩擦阻力影响,而牵引力与动荷载的关系T起吊q=0.24 T起吊,则起吊绳最大牵引力Tqmax=26.4 kN.φ13钢绳破断力Tp=82.4 kN,安全系数选3.0,最大容许拉力〔T〕=27.5 kN,Tqmax<〔T〕由此选取φ13钢绳返2-3滑轮组作为起吊系统,满足技术要求.

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