通信鐵塔的安全性及其安全性評估方法探討

張 宇

（陜西通信規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，西安 710065）

現(xiàn)如今，我國移動通訊得到了大幅度的發(fā)展，而且已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠?。在城市建設(shè)過程中，為了滿足人們對通信的需求，通信鐵塔的建設(shè)項目也不斷增多。對于移動通信而言，通信鐵塔是確保其正常使用的重要前提，移動通信需要通過通信鐵塔進行信號的接收和傳輸。所以在這樣的背景下，通信鐵塔建設(shè)的安全性和安全性的評估成為當(dāng)前人們研究的重點課題。

1 通信鐵塔安全的重要性分析

人們必須加強對通信鐵塔安全性的重視。眾所周知，通信鐵塔需要建設(shè)在外界環(huán)境中，完成通信鐵塔的建設(shè)后，由于長時間處于自然環(huán)境當(dāng)中，就不可避免的受到自然因素的影響，而且塔體結(jié)構(gòu)本身在設(shè)計、施工以及建設(shè)時很容易被一些偶然因素或者人為因素所影響，導(dǎo)致出現(xiàn)質(zhì)量問題。近些年來，因為強風(fēng)、地震等自然災(zāi)害和一些人為因素的影響，造成了一系列通信鐵塔安全事故的發(fā)生，這不僅帶來了嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡，還影響了人們的日常生活和通信需要。經(jīng)過大量的研究不難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致通信鐵塔出現(xiàn)安全事故的原因是多方面的，其中最主要的影響因素是在鐵塔進行安裝以及后期維護時出現(xiàn)的問題。在進行生產(chǎn)安裝時存在著材料以次充好的現(xiàn)象以及安裝不到位等問題。除此之外在通信鐵塔竣工投入使用后，由于對鐵塔的后期維護不到位，導(dǎo)致鐵塔結(jié)構(gòu)或者零部件出現(xiàn)松動、腐蝕等現(xiàn)象。

2 通信鐵塔的安全性分析

2.1 通信鐵塔分類

通常情況下，對通信鐵塔會按照結(jié)構(gòu)的不同進行劃分，主要分為拉線塔以及自立式鐵塔兩種。而按照建設(shè)地點的不同，可分為地面塔以及樓頂塔。

2.2 受力特點和倒塌破壞

眾所周知的是，通信鐵塔屬于高聳結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的主要特點是：寬高較大，而自重較輕，沒有其他豎向荷載，而水平荷載主要是風(fēng)荷載以及地震荷載。在水平荷載的影響下，就會導(dǎo)致鐵塔結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)有抗拔問題產(chǎn)生，所以具有非線性荷載效應(yīng)。而風(fēng)荷載以及地震荷載，能夠?qū)е陆Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)向位移以及振動等現(xiàn)象。所以，對于通信鐵塔的日常運行而言，其典型荷載形式主要是風(fēng)荷載以及地震的作用。在新聞報道中經(jīng)常有關(guān)于大風(fēng)或者地震造成通信鐵塔發(fā)生倒塌或者傾斜等事故。

2.3 通信鐵塔可能存在的問題

現(xiàn)階段我國通信鐵塔不管是在建設(shè)還是后期運行中都存在很多問題，例如在設(shè)計施工以及養(yǎng)護等方面都有不同問題出現(xiàn)，例如，在進行通信鐵塔建設(shè)時，選擇的施工材料不滿足相關(guān)規(guī)定要求，導(dǎo)致劣質(zhì)產(chǎn)品投入使用；在施工現(xiàn)場由于施工操作不規(guī)范，導(dǎo)致螺栓未緊固，同時防護措施不合理等情況也會影響鐵塔建設(shè)質(zhì)量，埋下安全隱患！而且，眾所周知，風(fēng)荷載會對通信鐵塔的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響，使人們卻忽視了地震和在對通信鐵塔的干擾和危害現(xiàn)如今關(guān)于通信鐵塔安全性方面的研究不斷增多，通過對相關(guān)資料的研究分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速大小，會對鐵塔基礎(chǔ)作用力產(chǎn)生直接影響。不過由于為了滿足社會發(fā)展的需要，通信鐵塔高度不斷增高，這就使得結(jié)構(gòu)剛度出現(xiàn)了不同程度的降低，這種情況下，就導(dǎo)致地震對鐵塔的作用力高于風(fēng)荷載的作用力。

3 通信鐵塔的安全評估

現(xiàn)階段，我國加強了對通信技術(shù)的重視，因此也逐漸意識到通信鐵塔安全性的重要價值。雖然我國加強了對相關(guān)安全問題的研究，但是仍舊有很多問題存在。尤其是受風(fēng)力荷載以及地震荷載等自然災(zāi)害的影響，使得安全管理工作具有一定的局限性。因此，在進行通信鐵塔建設(shè)時，可以綜合使用計算機技術(shù)以及動態(tài)采集測試技術(shù)。在完成鐵塔建設(shè)后，對實際參數(shù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)進行真實的采集和妥善的保管，并通過使用計算機技術(shù)對鐵塔后期運行過程中的數(shù)據(jù)進行對比分析，這樣一來，就可以獲得通信鐵塔使用過程中的安全性評估狀態(tài)。與此同時，在進行鐵塔建設(shè)時，通過動力性檢測實驗可以得到鐵塔的動力性參數(shù)，而且還能夠檢驗出鐵塔的實際損傷程度，這樣就能夠?qū)μ岣哞F塔的安全性提供有力的數(shù)據(jù)參考，在確保鐵塔安全性的基礎(chǔ)上，降低檢測人員的工作量，有效提高工作效率。

本文在研究過程中使用的是Hyperworks有限元軟件，防烈度設(shè)置為10度，在進行設(shè)計時，其基本地震加速度為0.1g，對某地區(qū)一45米高單管塔抗地震性能展開仿真分析。此通信管塔主要包括管段、避雷針、平臺以及塔梯和安全繩等幾部分，其凈高44m，總重9.7t。本文對對管塔模態(tài)進行研究分析，從而得出管塔水平方向過程中前三階模態(tài)的三個頻率：0.64Hz、2.98Hz和7.71Hz。并以此為基礎(chǔ)，對該管塔進行天然地震波以及人工合成地震波的激勵，此時的抗震設(shè)防烈度為10度，兩條天然地震波分別為El-centro波以及Kobe波。最后的計算結(jié)果如圖1所示。結(jié)果顯示管塔頂部受到的最大加速度響應(yīng)是6.5g，而管塔底部受到的最大應(yīng)力是190.7MPa，同時底部錨栓受到的最大拉力是126.9kN，受到的最大剪切力是121.6N。通過上述計算結(jié)果分析可以得出，在10度抗震設(shè)防區(qū)域的地震影響下，管塔結(jié)構(gòu)具有安全可靠性。

圖1 管塔時程分析結(jié)果

4 結(jié)束語

總之，通信鐵塔具有重要的使用價值，但是使用壽命有限，而且由于建設(shè)中存在的不恰當(dāng)行為，以及長時間受自然環(huán)境的影響，日常維護中也存在疏漏，使得通信鐵塔存在很多安全隱患。因此，就需要立足于對通信鐵塔安全性的重視，加強對通信鐵塔安全性分析和安全性評估，從而更好的為移動通信提供有力保障，推動我國信息科技技術(shù)進一步發(fā)展。

[1] 李海華，甄仲強.通信鐵塔的安全性及其安全性評估方法探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（07）：68-69+72.

[2] 李曉亮.通信鐵塔結(jié)構(gòu)性能與安全性測評方法探究[J].現(xiàn)代電信科技，2016，46（05）：42-46.

[3] 林靜.關(guān)于通信鐵塔的定期檢測、維護與防護[J].中國新通信，2016，18（20）：29-30.