桅桿纖繩水平距離計(jì)算

金振鵬，郝康，楊道育

（中通鐵塔（北京）工程質(zhì)量檢測中心有限公司，北京 100088）

1 概 述

桅桿纖繩長度的計(jì)算取決于基礎(chǔ)至地錨的水平距離，而纖繩的水平距離又是保證桅桿各層諸方纖繩傾角不一致，就會影響纖繩內(nèi)力、節(jié)點(diǎn)水平位移、節(jié)點(diǎn)剛度以及對桅身的軸向力，也就不能保證桅桿的整體穩(wěn)定性。桅桿倒塌的結(jié)構(gòu)上的原因主要是整體失穩(wěn)，在復(fù)雜地形上，罕遇風(fēng)載作用下，導(dǎo)致桅桿整體失穩(wěn)，各方纖繩傾角不等乃是主要因素，國內(nèi)曾有這樣的先例。

平坦的建筑場地，只要做到各方纖繩水平距離相等，也就滿足了要求，這是毋庸置疑的。但是實(shí)際上的天線場地，如大量的西新工程，不可能都是理想的水平面，有的場地處在山坡，抑或?qū)捳灰坏奶萏铮踔粮鼜?fù)雜的地形，纖繩地錨的準(zhǔn)確位置就不易確定。如果計(jì)算不確切，甚至簡化假設(shè)，就會造成如下情況：落在低處（均對桅桿中心基礎(chǔ)而言）的纖繩，傾角增大，內(nèi)力、節(jié)點(diǎn)水平位移及桿身軸向力增加，而落在高處的纖繩，傾角內(nèi)力、節(jié)點(diǎn)水平位移及桿身軸向力減少，這樣各層同一節(jié)點(diǎn)不同方向的受力、位移都不一致，這是不利于具有非線性特征的桅桿結(jié)構(gòu)的整體空間作用的，不利于桅桿的整體穩(wěn)定。

2 計(jì)算方法

對于高差較大的山坡場地，如果處在纖繩方位的坡度的斜率不變，或者近似線性關(guān)系，只要測得該方位某點(diǎn)與桅桿基礎(chǔ)的高差和相應(yīng)距離，就可以得出這個(gè)方向的各層纖繩的實(shí)際水平距離。

表1即為三種纖繩傾角的實(shí)際水平距離計(jì)算公式。

一般山地場地，地形起伏變化較大，各點(diǎn)高差并不成線性關(guān)系，如斷坎、梯田等，用以上公式計(jì)算纖繩的水平距離就會產(chǎn)生誤差，尤其較高的中波桅桿，就不能采用。對這種情況，可以根據(jù)地形圖采用逐次漸進(jìn)方法進(jìn)行計(jì)算。

用逐次漸進(jìn)方法計(jì)算纖繩水平距離的步驟（見圖1）：

①以桅桿基礎(chǔ)底面的高程H0作為水平面，求出基礎(chǔ)中心至纖繩地錨處的水平距離a0；

②用比例尺在地形圖上量得a0處高程H1，得到

③由△h1算出的水平距離增量△a1；

④由a1=a0+a1，在地形圖上量得高程H2，得到△h2=H2-H1；

⑤再由△h2算出水平距離增量△a2；

桅桿纖繩水平距離計(jì)算公式 表1

⑥由a2=a1+a2，在地形圖上量得高程H3，得到△h3=H3-H2；

……

以此計(jì)算下去直至高差△hn=0，便可得到an=∑ai,即為所求的實(shí)際水平距離。

用以上逐次漸進(jìn)法計(jì)算次數(shù)，一般不會超過5次便可收斂，如果采用列表方式就很簡捷。對于較高的桅桿和復(fù)雜的場地，若采用1/500地形就能得到精確的結(jié)果。

圖1 漸近法計(jì)算纖繩距離示意圖

由圖1可見，處于低坡處的纖繩水平距離呈臺階形收斂，處于高坡處的水平距離則呈縈回狀收斂，其中心點(diǎn)便是所求點(diǎn)，只是最后的水平距離為各次距離的代數(shù)和。

3 算 例

某工程天線支撐桅桿，邊寬1.5m，三方纖繩，高150m,桿身繩間跨距均為50m,基礎(chǔ)離地面高度為0.5m,天線場地為起伏較大的山坡。確定各方纖繩地錨矩桅桿基礎(chǔ)的施工定位距離和纖繩設(shè)計(jì)長度。

纖繩水平距離及長度計(jì)算 表2

用逐次漸近法計(jì)算桅桿纖繩的實(shí)際水平距離和纖繩設(shè)計(jì)長度，列表于表2（單位為m）。

例題中僅列出桅桿一個(gè)方位三層的計(jì)算數(shù)據(jù)，其余兩方從略。對于處在高坡處的水平距離按縈 形漸進(jìn)法計(jì)算，此不贅列。

從例題計(jì)算結(jié)果可見，若按平地假設(shè)，則水平距離要相差67.2m～76.4m；若按a0處的高程修正一次（即為a1）,水平距離也要相差23.1m～34.4m，而且都不是纖繩地錨的實(shí)際位置，最后都導(dǎo)致纖繩傾角增大，前者傾角為別為59.14°、60.72°、63.62°，后者分別為59.49°、53.76°、57.93°，與設(shè)計(jì)傾角45°、50°、55°比較，面目全非，有悖于地錨施工精度允許拉桿傾角-2°的要求。至于纖繩施工長度就差的更大了。嚴(yán)重的后果還在于如前所說，易使桅桿整體失穩(wěn)。