杆塔整体组立施工设计抱杆失效角的求解
在 杆塔 组立 施 工 过 程 中,采 用 倒 落 式抱 杆 整立 杆塔 的 优点 是 设 备 简单、起 立 过程 平 稳,适 用 任 何高 度、任何 重量 的杆 塔。整立 杆塔 时,所用 整立 杆 塔 的 抱 杆通 常 都 采 用“人 字 形”抱 杆。整立 混凝 土 单 杆 时,见图1所示(a),人 字抱杆跨 在单 杆 的上 面; 整 立双 杆 时,见图1( b ),人 字抱 杆 放 置 在 双 杆 的 内 侧;整 立 铁 塔 时,为避免 抱 杆 与铁 塔斜 材相 碰,故 人 字抱杆 布置在 塔 的两 外侧,特 别是 整 立 宽 身铁 塔 时,为 了 加 大 人 字 抱 杆 底部的 宽 度 ( 即 跨 度 ),则 要 将 人 字抱 杆 改 装 成“八 字 形”抱杆,见 图1(c)。由 于 杆 塔 整 立 时,人字 抱 杆 随 着杆 塔的 转 动 ( 即 起 立 ),也 在 不 断 地 绕 着 地 面 的 某 一 点 转动,直 至 人字抱 杆失效 。
因 此,在 整 立 杆塔 的 施工 过 程 中,抱杆 的 参 数 ( 如抱杆有 效高 度、初 始角 等 ) 是 变化 的,这 样 就 使 得 抱 杆的 失效 角 对 于不 同 的吊点及 吊点位 置 发 生 变化,而 失效角 的大 小 又 直接 关 系 到杆 塔 起 吊 过 程 中 各 绳 具 受力的变化,有 时甚 至 引 起过 大 的 作 用 力,而 导 致设 备的 损伤 及 经 济损 失 及 安 全故 事,因 此 对 抱 杆 失 效角 的研究具有 一 定 的实用性,并 以 此能解 决杆塔 施 工 中的一 些 具体 问 题 川,使 得抱杆 的失 效 角 对 于 不 同 的 吊点及 吊点位 置 而 有 所变化,而 失效 角 的大小 又 直 接 关 系到 杆 塔起 吊过程 中 各 绳具 受力 的 变化,有 时 可 能 导 致力 过 大 而 造 成 不必 要 的损 伤 及 经 济 损 失,因 此 对 抱杆失 效角 的 研 究具有 一 定 的实用性,能 够解决 杆塔施 工中 一 般问题。
抱杆失效 时,抱杆所受轴 向压 力 N 为零 或 式 中: 为杆塔起 吊角; 为 牵 引绳 与地面 的 夹角; 为合 力作用线 与杆 塔的夹 角。如图2 所示。
由 于 抱杆 受 力 是随着 的变化 而变化,在 没有 确定 的 关 系之前,是无法应 用 这 个 判 据 的。
因此采用 以 作 为失效判 据。考 虑 到 实 际 施 工 中,大 多是 两 点 起 吊为主,因此仅 以 倒 落 式 人 字 抱 杆两 点起 吊 为例 来 说 明对抱 杆 失 效 角 的研 究。
对 于 两 点起 吊方 式来 说,在 起 吊过 程 中,起 吊钢绳 的长度是 不会改 变 ( 即 绳 系 约 束 方程 ),而 且 固定 钢绳所在 的直线应 平 分 两 起 吊钢绳 所在 的 直 线,在抱 杆失效 时,起 吊钢绳 的长 度应 等 于 原 长,牵 引绳 与 固定钢 绳应 在一 条 直 线 上 ( 角度 约 束方 程 )。故 可 得 抱 杆失效 的判据： ,抱 杆 没 有失 效； ，抱杆临界失效； ，抱杆已经失效。
建 立 杆 塔 整 体 起 吊抱 杆 失 效 时绳 系约 束方 程 和角 度约 束 方 程,给 出两者 之 间 的 离 散 化 的 数 学 模 型,采 用V C 编程 实 现 对模 型 的 求 解 并 实 现 可 视 化操作。
根据 图 2 所 示 的 直 角 坐 标 系 ( 杆根置 于 坐 标 原 点O,电杆置 于x轴 上 ),吊点 分 别 为 和 ,抱 杆 顶点为P,牵 引 绳 的 固 定 地锚 点为 S。为 此,抱杆 定点 的坐标为
根 据 图2 所 示,起 吊钢绳 与杆 塔 的夹角分 别 为
按 照 离 散化 的 数 学 模 型 求 解,采 用V C 编 程实 现 可 视 化操作。求解步骤：
上 述方程组 是 非线性 方程 组,是 不 可 能 得 到精 确解 的,在求解 的 过程 中采用逐 步逼 近 法,一 步 步 搜 索 得到 最 优解。即 在给定 的条件 下,求满足条 件的 值。
实现 可 视化操 作 程序 流 程 图,如 图4 所示。程序设 计,采 用V C 编程方法。
在研 究 吊点设 计 的基 础 上,对抱 杆 的 失 效 角作 出了 定性 的 分析,给 出判 断抱杆 失效 时的 两 个 判 据 和 求解抱杆 失效角 的 数 学 模 型,并 编 程 实现 问 题 的 求解,使用实 际 施工 的 需 要,有 一 定 的 实用 价 值。
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