12m倒落式人字抱杆的静力分析

申琳 李晓刚

摘 要：目前，抱杆作为一种起吊工具应用较为普遍，但其研究多主要针对某一个项目，不具有普遍性。本项目为了将烟道顺利吊装到位，采用了倒落式人字抱杆。分析了倒落式人字抱杆相比较其他抱杆的优点及其整体立杆的现场布置原则，并且用有限元软件ANSYS分析了该抱杆在有风荷载和无风荷载作用下的静力分析，结果表明该抱杆在无风荷载作用和有风荷载作用下的静力分析均满足要求，一定程度上保证了该抱杆起吊的安全性。

关键词：抱杆；整体立杆；静力分析

为了能够顺利的将烟道安装到位，本项目使用了抱杆这类简单实用的起吊工具。抱杆是一种起重运输工具，主要用于架空输电线路杆塔组立施工中。抱杆和其他起重运输工具相比较，主要用于地势较高的的部位，比如崇山峻岭地区，在这些地方，普通的起重工具难以工作，而抱杆可以是分段制作，运到施工现场用螺栓连接成整体，所以在这些情况抱杆具有较大的优越性。另外，抱杆还可以放在其他结构构件的结构面上进行起吊工作，以此来增加其提升高度，减少起吊的难度。

大多数的抱杆其主要材料都是金属制成的，分类方式比较多，可以按抱杆所用的材料来分，可以按照抱杆组装的结构形式分，也可以从抱杆的断面形状来分。但目前实际工程中使用较多的有以下几类：倒落式人字抱杆、座腿式人字抱杆、内悬浮内拉线抱杆、内悬浮外拉线抱杆、座地式摇臂抱杆、内悬浮带摇臂抱杆、外拉线抱杆、小抱杆。

倒落式人字抱杆抱杆立杆，设备简单，起立过程平稳可靠。由于是整体组立减少高空作业的难度，其优点可利用不太高的抱杆起吊2倍以上抱杆高度的电杆并且主要操作岗位远在导赶以外，起吊比较安全。其施工过程如图1所示。

图1

倒落式人字抱杆整体立杆的现场布置原则如下：（1）主牵引地锚中心、抱杆顶、制动地锚中心应成一直线，并和电杆平面中心线重合，以保证起吊平稳、不摆动和受力均匀。（2）各地锚坑中心距杆位中心不小于以下值：a.牵引地锚：1.2～1.5倍杆高。b.制动地锚：1.3倍杆高。c.两侧地锚：1.2倍杆高。（3）抱杆的选择和布置原则是：a.抱杆的材质及截面形状不限，有效高度按经验取电杆重心高的0.8～1.1倍为宜。b.抱杆初始角取60°～70°。角度过小时，牵引繩、吊绳、抱杆等受力都过大。角度过大时，抱杆失效的太早，这时电杆离地不高，杆根不好控制，不能冒然放松制动绳，使电杆就位，因而加大了制动绳受力，将使吊绳最大受力由起始阶段转移到离地46°以后，增大了起吊风险。c.抱杆根部距电杆支点2～5m，以保证抱杆初始角为推荐值。d.抱杆根开2.5～4.5m，以稳定不碰电杆为宜。（4）吊点位置应按吊点分段后各段杆塔自重产生的最大弯矩基本相等且小于允许值来确定，否则应增加吊点。一股15m及以下电杆，可在横担下方选一点单吊点起吊；对18～24m等径杆，可用双吊点起吊，上吊点在导线横担的电杆连接处，下吊点与上吊点的距离宜取6.5m左右；对双混凝土杆，下吊点在下叉梁抱箍处，27～36m等径杆宜用三点吊。酒标型铁塔宜选用双吊点。

在本项目中，由于起吊点较高，位于地面上94米处，再加上预热器塔架周围场地受限，使的在选择吊装方式方法时有很大的难度。如果采用吊车吊装，需要起吊重量450吨以上的吊车，选择塔吊，施工时间长，并且投入较大。综合考虑以上情况，从实际情况和成本考虑，最终选用了12m高的倒落式人字抱杆，将该抱杆立于预热器塔塔顶。图2为临机抱杆简易图：

图2

在抱杆起吊过程中，吊钩最重吊装件为烟道斜阀，其重约为8吨。由于该抱杆所处位置比较高，受风荷载影响比较大，为了保证该抱杆在起吊过程中的安全，所以本项目对该抱杆用有限元进行了在无风荷载作用和有风荷载作用下的静力分析。

从上图可以看出：

不考虑风荷载时，最大应力出现在接近底端部分，大小43.08MPa。各个要求截面均未出现大于屈服应力的应力分布。考虑风荷载时最大应力也出现在接近底端部分，大小56.79MPa。各个要求截面均未出现大于屈服应力的应力分布。

本项目在起吊前，分析了该抱杆的整体立杆的现场布置原则，并且用有限元软件ANSYS对该抱杆进行了静力分析。从静力分析结果可以看出，有风荷载作用和无风荷载作用，该抱杆的静力分析均满足要求，不会发生静力破坏。并且可以进一步分析得出：在有风荷载时，应当注意槽钢与钢管的焊接处应力较大，所以在实际施工过程中，应注意焊接工艺避免形成尖角应力集中。

参考文献

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