李庆林
广西送变电建设公司 南宁 530031
1 前言
随着输电线路建设的发展，跨越电力线路的架线施工要求采用越来越高的跨越架。由于铝合金作为主要材料的跨越架坚固轻便，受到了施工人员的欢迎，得到了越来越广泛的应用。但是，对于较高的铝合金跨越架，在设计上不仅要验算正常使用工况及事故状态下架体的强度与稳定性，还应对安装方法进行选择并验算其强度和稳定性。这里所说的“较高的铝合金跨越架”通常是指长细比大于130且高度大于35m的跨越架主柱。
我们针对500 kV自蓉输电线路工程，设计了一种全高为49.5 m的铝合金跨越架，经多方案比较后，确定了主柱断面尺寸为500 mm×1 020 mm，由两根□500 mm×500 mm主柱组成双柱并联式的结构型式。这种结构型式的最大优点除了轻便之外，就是主柱拆开后可以根据组立杆塔需要组合成不同高度的抱杆，使跨越架实现了一具多用。它的缺点是长细比特大，而且截面特性的双向差异也较大。对于这种高跨越架应如何安装，如何对安装工况进行强度和稳定性验算，还是一个新的课题。现结合现场实践提出我们的看法，和同行们共同探讨。
2 双柱并联式跨越架简介
双柱并联式跨越架外形尺寸如图1所示。主柱的主材选用LY-12材料，有两种规格：靠近上、中层拉线点及柱腿段用∠70×6；其它段为∠60×6。因主材规格不同而引起的柱身重量差异很小，因此在计算中，柱身近似用统一的匀布荷载。强度及稳定验算以∠60×6主材为依据。取容许压应力［σ］=12000N/cm2。
图1 双柱并联式跨越架外形示意图
主柱的分段及重量：单根主柱由10节4.5m和1节架头、1节柱腿(3.8m)组成。主柱高48.8m，架头高0.7m，总高49.5m。双柱并联后，柱身重每米50.6kg，双柱总重2470kg；架头重200kg，总重2670kg。
主柱拉线：主柱布置三层拉线，每层均为4根 12.5钢绳，交叉对称布置。
3 铝合金跨越架安装方法的选择
3.1 常用安装方法的种类
跨越架的安装方法国内常见的有下面四种：
(1)液压倒装提升法。该法需要一套顶
升架和相应的液压顶升装置，已由电力部电力建设研究所研制成功并投入使用。
(2)机动倒装提升法。该法需要一套提升架和相应的机动绞磨装置，已在全国一些施工单位应用。
(3)整体组立法。如同整立单柱电杆那样，跨越架在地面先组装完好，再用抱杆整体起立。要求组立场地较平坦。
(4)分段吊装法。利用一付轻便抱杆，分节吊装。该法的主要优点是使用工具较少，主要缺点是高空作业多，危险性大。
3.2 安装方法的确定
49.5 m双柱并联式跨越架如何安装，结合本公司现有设备条件及500 kV自蓉输电线路的现场地形条件，经反复商量，最后确定以机动倒装提升法为主，若地形条件许可，配合以整体组立法为辅的施工方案。针对自蓉输电线路为双回路、导线为垂直排列的特点，每个跨越处需要组立4付跨越架主柱，被跨越电力线的每侧需组立2付主柱，这2付主柱为一组。上述方案实施时按下述程序进行：每组的第一付主柱采用机动倒装提升法，第二付主柱利用已立好的第一付主柱进行整体组立。
用上述方法组立铝合金跨越架经现场实践，证明方法基本可行。
4 倒装提升中主柱稳定性验算
所谓倒装提升就是利用提升架或提升抱杆起吊跨越架，其顺序是先提上段，再提中段，最后接装下段；直到全部组立完成。在倒装提升跨越架主柱过程中，以49.5 m跨越架全部倒装完成，且仅有顶部一层拉线时，工作状态最为危险。以此工况验算主柱中心受压的局部及整体稳定性。倒装提升的危险工况示意如图2；主柱断面示意如图3。
图2 倒装提升之危险工况(单位：cm)
图3 主柱断面尺寸(单位：cm)
4.1 主柱受压局部稳定验算
(1)在倒装过程中，主柱主要是受压力。该压力包括如下各项：
架头重2 000 N；拉线自重1 000 N；拉线张力引起的主柱下压力为：5 000×Sin45°×4=14142 N；主柱自重26 000N；合计为：
2000+1000+14142+26000=43142(N)
(2)主柱底部按主材为∠60×6验算抗压稳定压力。主材截面为6.91 cm2，Jxo=23.3 cm4，主材节间距取80 cm，由此得：
查表得=0.594
考虑由单根主柱的主材承受压力，由此得：
由于σ压稳［σ］，所以在这种情况下的抗压稳定应力是满足要求的。
4.2 主柱整体稳定验算
4.2.1 计算临界力及稳定安全系数
首先，计算主柱Y轴及X轴的最大惯性矩分别为：
JY=8×(23.3+6.91× )
=30 197.4(cm4)
JX=4×(23.3+6.91× )
+4×(23.3+6.91× )
=67 566.6(cm4)
其相应的长细比分别为：
λY=208.8；λX=139.6
按较大的长细比计算临界应力σ临为：
P临=8×6.91×1113.2
=61537.8(N)
实际的外负荷(取主柱自重之半，其余同前验算)压力为30142N，因此，稳定安全系数为：
4.2.2 计算主柱稳定应力
计算主柱稳定应力必须求出中心受压杆件容许应力折减系数 ，但是从有关文献［1］中只能查到针对16号硬铝λ=0～150对应的值，而λ大于150的值无法查到。针对LY12的值(λ大于150)也查不到。为此，我们利用λ=50～150(16号硬铝)的值曲线进行延伸，如图4所示，查到λ≈208.8时的近似值为0.031，由此计算得稳定应力为：
图4 中心受压杆件容许应力折减系数
4.2.3 对主柱稳定验算的结果分析
(1)从稳定安全系数来看偏小，但考虑到倒装组立的危险工况时间不长，因此能保证基本的安全。
(2)从稳定应力来看，它大于推荐的容许压力值12000N/cm2。LY12铝材的屈服强度为30000N/cm2，依此推算安全系数为1.71。该安全系数基本能满足要求。
(3)上述计算中的值因为是推测的，这种推测是否可行有待今后试验验证。
综合上述分析，我们认为在倒装组立跨越架主柱时，最危险工况下是基本上能满足安全要求的。值得注意的是这种工况不应停留时间过长，尤其不允许过夜。
5 主柱整立过程中的强度及稳定验算
跨越架主柱整立过程中，不论是工器具受力还是主柱本身承受的外力，都是主柱起立角为0°状态下最为严重，因此，下面将以立杆角为0°状态作为受力分析的基础。
5.1 主柱整立的现场布置
主柱整立的现场布置如图5所示。其特点是以已立好的主柱为单抱杆作为支持物，起吊绑扎点采用三点，通过平衡滑车连接。
图5 主柱整立现场布置示意图
5.2 主柱抗弯强度验算
(1)经受力分析，各支点的支座反力为：
RA=7 474.5 N,RB=4 595 N,
Rc=9 555.6 N,RD=5 963 N。
(2)计算各支点及支点间的断面弯矩分别为：
MA=-15 120 N.m(-22 680)
MB=-15 240 N.m(-22 860)
MC=-18 170 N.m(-27 255)
MAB.max=-10 360 N.m(-15 540)
MBC.max=-10 890 N.m(-16 335)
MBO.max=+35 136 N.m
根据计算经验，由于电杆在起吊过程中的振动影响，吊点偏心，主柱挠曲等因素产生附加弯矩，其实际弯矩均大于计算主弯矩，计算综合弯矩取主弯矩的1.5倍计算如括号内数值。但是根据立杆计算经验，附加弯矩对OB段的柱身主弯矩一般起负影响作用，故取综合弯矩等同主弯矩。
(3)抗弯强度验算。由上述计算可知，整立跨越架主柱过程中，以BO段跨间弯矩最大。
由图3可知，对于Y、X轴它有不同的断面系数：
由于千斤绳下吊点高度为26.3 m，由此推算得：
λY=112.5 查表得Y=0.137
λX=75.2 查表得X=0.311
计算抗弯强度为：σY=2 909 N/cm2，σX=2 652 N/cm2。
计算抗弯稳定应力为：σY稳=21 232 N/cm2，σX稳=8 528 N/cm2。
(4)从上述计算可知，主柱抗弯强度均小于容许应力，也即强度是满足要求的。抗弯稳定应力中，σX稳小于容许应力，σY稳大于容许应力，因此，整体起立布置时，吊点绳应朝Y方向(如图3)。
5.3 主柱受压稳定验算
根据整立主柱布置图(图5)可知，起吊钢绳合力点高度为34.3 m，立杆角为0°时，起吊钢绳对主柱产生的压力为34 212.4 N。经计算两个方向的值如下：
λY=146.8 查得得Y=0.084
λX=98.13 查得得[1] [2] 下一页
|
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）
