在建造大型跨江輸電鐵塔時(shí)，需要使用專用的大型輸電鐵塔抱桿進(jìn)行施工和吊裝。這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和建造要求具有很高的安全性能。為了解抱桿在各種工況下的力學(xué)性能，確保抱桿在施工過程中的安全可靠，在抱桿工作前，需要對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力測試。

抱桿結(jié)構(gòu)

抱桿結(jié)構(gòu)由桿身、桅桿和搖臂三大部分組成，另外還有調(diào)幅繩、腰箍拉線、抱桿內(nèi)拉線、抱桿提升繩等柔性結(jié)構(gòu)以及回轉(zhuǎn)體、轉(zhuǎn)向架、井筒支架等附屬結(jié)構(gòu)。抱桿全高65.326m，回轉(zhuǎn)支承以上部分高23.5m，臂長23.3m，臂鉸接點(diǎn)至抱桿中心距離1.3m，*大平衡力矩1500KN•M。總重27.257t，抱桿*大水平工作幅度為24.23m，有效起重量為15t。主體結(jié)構(gòu)為法蘭連接鋼管桁架結(jié)構(gòu)，通過三層鋼絲腰箍拉線固定在輸電鐵塔上。

試驗(yàn)工況要求

抱桿設(shè)計(jì)將最不利荷載組合作為設(shè)計(jì)工況，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度校核，確保安全。本文采用電測法對(duì)吊裝抱桿在5種試驗(yàn)工況進(jìn)行應(yīng)力測試，各工況具體情況如下（0°方向?yàn)榇怪睋u臂方向）：

正常吊裝工況1：風(fēng)向0°，風(fēng)速10m/s，左右搖臂平衡起吊*大質(zhì)量180KN。

正常吊裝工況2：風(fēng)向0°，風(fēng)速10m/s,左右搖臂不平衡起吊質(zhì)量分別為126KN和180KN。

正常吊裝工況3：風(fēng)向90°，風(fēng)速10m/s，左右搖臂不平衡起吊質(zhì)量分別為126KN和180KN。

大風(fēng)工況：風(fēng)向0°，風(fēng)速30m/s，左右搖臂不起吊重物，吊索下垂10m，吊鉤用單根Φ13mm鋼絲繩錨于地面。

靜載荷試驗(yàn)：無風(fēng)，場地實(shí)際風(fēng)速不超過8.3m/s，左右搖臂平衡起吊125%*大質(zhì)量，即225KN，提升至離地300-500mm位置，保持靜止15min。

電阻應(yīng)變片布片方案

整個(gè)抱桿共有90個(gè)測點(diǎn)，17個(gè)被測截面，每個(gè)被測截面均在四周主材上分別取一個(gè)測點(diǎn)，在抱桿的同一截面處，相對(duì)的4個(gè)主材內(nèi)側(cè)面各貼一個(gè)電阻應(yīng)變片，貼片方向沿著主材的主軸方向，貼片處距離橫材與主材的焊接節(jié)點(diǎn)260mm，從而消除焊接殘余應(yīng)力對(duì)測試的影響。回轉(zhuǎn)體耳朵部分分別采用45°的應(yīng)變花測量。

試驗(yàn)結(jié)果分析

結(jié)構(gòu)使用的材料為：主材部分、回轉(zhuǎn)體以及鋼絲繩轉(zhuǎn)向架部分的鋼材型號(hào)為Q345，橫材及斜材部分的鋼材型號(hào)為Q235。由于測試點(diǎn)較多，本文僅給出關(guān)鍵部位的應(yīng)力測試值。抱桿桅桿部分（測點(diǎn)77-80）、搖臂部分（測點(diǎn)20-23）以及下立柱部分（測點(diǎn)87-90）各取一個(gè)截面，以及應(yīng)力較大的鋼絲繩轉(zhuǎn)向架部分（測點(diǎn)85、86）在5個(gè)工況下的試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)見表1.

由測試數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)大部分測點(diǎn)的應(yīng)力值均小于抱桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的允許應(yīng)力。應(yīng)力測試結(jié)果表明，抱桿本身的剛度、強(qiáng)度基本滿足施工要求。但桅桿底部截面、下立柱底部截面、搖臂與回轉(zhuǎn)體連接處以及鋼絲繩轉(zhuǎn)向架等處的應(yīng)力較大，其中工況2下桅桿底部截面，測點(diǎn)77應(yīng)力值達(dá)到243.81MPa已經(jīng)超過設(shè)計(jì)允許應(yīng)力f=215MPa，而工況5下鋼絲繩轉(zhuǎn)向架部分，測點(diǎn)85測試應(yīng)力值達(dá)到249.27MPa，測點(diǎn)86測試應(yīng)力值達(dá)到263.76MPa，與設(shè)計(jì)強(qiáng)度f=315MPa較接近。考慮到該抱桿系統(tǒng)在具體工程中安全性能要求較高，技術(shù)性要求較強(qiáng)，根據(jù)應(yīng)力測試結(jié)果，建議該輸電線鐵塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造應(yīng)注意以下問題：

1. 建議在應(yīng)力較大的桅桿底部、鋼絲繩轉(zhuǎn)向架等處，沿主材和轉(zhuǎn)向架軸向外側(cè)加焊兩塊筋板，從而提高截面的抗彎剛度。此外，在施工過程中應(yīng)適當(dāng)調(diào)整各索力的大小，減小轉(zhuǎn)向架處所受的彎矩。

2. 注意到回轉(zhuǎn)體、搖臂端部等處的變形量，過大的變形會(huì)影響回轉(zhuǎn)體齒輪的嚙合，影響搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)。還會(huì)加大纜繩和滑輪組之間的摩擦，增加卷揚(yáng)機(jī)的負(fù)荷，并影響吊鉤起吊。

3. 抱桿系統(tǒng)中有控制吊鉤纜繩升降和搖臂變幅的卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)。在提升重物的過程中，應(yīng)避免卷揚(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)速過大，避免沖擊荷載。

4. 在施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)起重鋼絲繩、卷揚(yáng)機(jī)及相關(guān)連接件，調(diào)幅繩、卷揚(yáng)機(jī)的受力監(jiān)控與檢修，防止個(gè)別構(gòu)件或連接點(diǎn)失效影響整個(gè)系統(tǒng)的安全。

結(jié)論

本文采用電測法對(duì)雙搖臂旋轉(zhuǎn)抱桿進(jìn)行了應(yīng)力測試，并考慮了最不利的5種工況。通過對(duì)測試數(shù)據(jù)分析，反映了5個(gè)不同工況下抱桿中應(yīng)力較大的危險(xiǎn)構(gòu)件，并提出對(duì)該抱桿結(jié)構(gòu)改進(jìn)的建議。

研究表明，大型吊裝設(shè)備抱桿在制造完工及使用前，進(jìn)行應(yīng)力測試是非常必要的，可避免發(fā)生重大事故，電測法在大型抱桿結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測試中是有效、實(shí)用的方法。