桿塔整體組立施工設計抱桿失效角的求解
問題的提出
在 桿塔 組立 施 工 過 程 中,采 用 倒 落 式抱 桿 整立 桿塔 的 優點 是 設 備 簡單、起 立 過程 平 穩,適 用 任 何高 度、任何 重量 的桿 塔。整立 桿塔 時,所用 整立 桿 塔 的 抱 桿通 常 都 采 用“人 字 形”抱 桿。整立 混凝 土 單 桿 時,見圖1(a),人 字抱桿跨 在單 桿 的上 面; 整 立雙 桿 時,見圖1( b ),人 字抱 桿 放 置 在 雙 桿 的 內 側;整 立 鐵 塔 時,為避免 抱 桿 與鐵 塔斜 材相 碰,故 人 字抱桿 布置在 塔 的兩 外側,特 別是 整 立 寬 身鐵 塔 時,為 了 加 大 人 字 抱 桿 底部的 寬 度 ( 即 跨 度 ),則 要 將 人 字抱 桿 改 裝 成“八 字 形”抱桿,見 圖1(c)。由 於 桿 塔 整 立 時,人字 抱 桿 隨 著桿 塔的 轉 動 ( 即 起 立 ),也 在 不 斷 地 繞 著 地 面 的 某 一 點 轉動,直 至 人字抱 桿失效 。
因 此,在 整 立 桿塔 的 施工 過 程 中,抱桿 的 參 數 ( 如抱桿有 效高 度、初 始角 等 ) 是 變化 的,這 樣 就 使 得 抱 桿的 失效 角 對 於不 同 的吊點及 吊點位 置 發 生 變化,而 失效角 的大 小 又 直接 關 系 到桿 塔 起 吊 過 程 中 各 繩 具 受力的變化,有 時甚 至 引 起過 大 的 作 用 力,而 導 致設 備的 損傷 及 經 濟損 失 及 安 全故 事,因 此 對 抱 桿 失 效角 的研究具有 一 定 的實用性,並 以 此能解 決桿塔 施 工 中的一 些 具體 問 題 川,使 得抱桿 的失 效 角 對 於 不 同 的 吊點及 吊點位 置 而 有 所變化,而 失效 角 的大小 又 直 接 關 繫到 桿 塔起 吊過程 中 各 繩具 受力 的 變化,有 時 可 能 導 致力 過 大 而 造 成 不必 要 的損 傷 及 經 濟 損 失,因 此 對 抱桿失 效角 的 研 究具有 一 定 的實用性,能 夠解決 桿塔施 工中 一 般問題。
圖1基本原理
整體組立桿塔
整體組立桿塔
整體組立桿塔
整體組立桿塔抱桿失效 時,抱桿所受軸 向壓 力 N 為零 或 式 中: 為桿塔起 吊角; 為 牽 引繩 與地面 的 夾角; 為合 力作用線 與桿 塔的夾 角。如圖2 所 示。
圖2 整體組立桿塔 整體組立桿塔由 於 抱桿 受 力 是隨著 的變化 而變化,在 沒有 確定 的 關 系之前,是無法應 用 這 個 判 據 的。
整體組立桿塔因此採用 以 作 為失效判 據。考 慮 到 實 際 施 工 中,大 多是 兩 點 起 吊為主,因此僅 以 倒 落 式 人 字 抱 桿兩 點起 吊 為例 來 說 明對抱 桿 失 效 角 的研 究。
整體組立桿塔 整體組立桿塔
整體組立桿塔對 於 兩 點起 吊方 式來 說,在 起 吊過 程 中,起 吊鋼繩 的長度是 不會改 變 ( 即 繩 系 約 束 方程 ),而 且 固定 鋼繩所在 的直線應 平 分 兩 起 吊鋼繩 所在 的 直 線,在抱 桿失效 時,起 吊鋼繩 的長 度應 等 於 原 長,牽 引繩 與 固定鋼 繩應 在一 條 直 線 上 ( 角度 約 束方 程 )。故 可 得 抱 桿失效 的判據： ,抱 桿 沒 有失 效； ，抱桿臨界失效； ，抱桿已經失效。
建立抱桿失效約束方程的離散化數學模型
建 立 桿 塔 整 體 起 吊抱 桿 失 效 時繩 系約 束方 程 和角 度約 束 方 程,給 出兩者 之 間 的 離 散 化 的 數 學 模 型,采 用V C + + 編程 實 現 對模 型 的 求 解 並 實 現 可 視 化操作。
繩系約束方程
整體組立桿塔
整體組立桿塔根據 圖 2 所 示 的 直 角 坐 標 系 ( 桿根置 於 坐 標 原 點O,電桿置 於x軸 上 ),吊點 分 別 為 和 ,抱 桿 頂點為P,牽 引 繩 的 固 定 地錨 點為 S。為 此,抱桿 定點 的坐標為
公式及圖（3）角度約束方程
根 據 圖2 所 示,起 吊鋼繩 與桿 塔 的夾角分 別 為
公式（5）
公式（5）（6）（7）（8）求解及實現可視化操作
按 照 離 散化 的 數 學 模 型 求 解,采 用V C + +編 程實 現 可 視 化操作。求解步驟：
求解步驟
整體組立桿塔 整體組立桿塔上 述方程組 是 非線性 方程 組,是 不 可 能 得 到精 確解 的,在求解 的 過程 中採用逐 步逼 近 法,一 步 步 搜 索 得到 最 優解。即 在給定 的條件 下,求滿足條 件的 值。
流程圖及程式設計
實現 可 視化操 作 程式 流 程 圖,如 圖4 所示。程式設 計,采 用V C ++編程方法。
圖4結語
在研 究 吊點設 計 的基 礎 上,對抱 桿 的 失 效 角作 出了 定性 的 分析,給 出判 斷抱桿 失效 時的 兩 個 判 據 和 求解抱桿 失效角 的 數 學 模 型,並 編 程 實現 問 題 的 求解,使用實 際 施工 的 需 要,有 一 定 的 實用 價 值。
