通信单管塔改造案例分析李争战

通信单管塔改造案例分析李争战

李争战

华信咨询设计研究院有限公司310014

摘要：为了研究各种单管塔改造方案的合理性以及优越性，采用大型有限元软件SPA2000进行建模分析，从单管塔的振动周期、单管塔的塔底剪力、弯矩、单管塔塔顶位移以及结构校核等方面进行深入分析，得到：（1）各改造方案均能满足使用需求；（2）从受力性能上分析，加斜撑后的改造单管塔优于无斜撑的改造单管塔；（3）建议采用方案四或者方案五的改造方案。

关键词：单管塔；改造；分析

Abstract：Inordertostudytherationalityandsuperiorityofschemeoftowerreconstruction，large-scalefiniteelementsoftwareSPA2000wasusedtomodelandanalysis.Thetowervibrationcycle，towerbottomshearforce，bendingmoment，displacementofthetopandthestructurecheckingofthetowerweredepthanalysis.Itcanobtainthat：（1）thereconstructionschemecanmeettheuseofdemand；（2）Fromtheanalysisofmechanicalperformance，themodifiedsinglepipetowerafteraddingobliquebracingisbetterthanthesingletubetowerwithoutinclinedbracing；（3）Theschemeoffourorfivewererecommendedtouse.

0引言

随着我国通信技术飞跃发展，不断涌现出各种创新塔型，如：飘带式单管塔，内平台三管塔、新型格构式空间网架组合式多管塔等。当前，铁塔行业面临的主要问题是：铁塔投资增长与铁塔收益不平衡之间的问题。而解决该主要问题的方法主要有：优化设计、创新塔型及铁塔改造。其中，铁塔改造产生效益明显，所以对铁塔改造方式的研究具有巨大的研究价值，并且引起了相关设计人员的关注。

第一：关于优化单管塔[1]的受力性能提高整体效益的研究主要有：闫佳麟等人[2]对单管塔的动力特性进行简要分析，并提出了固定传感器的新方法；黄健等人[3]对单管塔的选型进行讨论分析，并且提出了采用简易的底径、风压与高度的函数关系式；巩玉发等人[4]通过回顾通信塔的发展史，结合相关算例对单管塔的设计原理进行深入分析；徐华刚等人[5]采用人工施加冲击的手段研究了单管塔阻尼器的减震效应。

第二：通信单管塔改造的主要方法主要有：1、部分单管塔原有设计承载力的富足，直接在原有单管塔平台或者塔身上新增天线支臂；2、替换旧天线；3、拆除原有通信单管塔的平台，降低原有单管塔的自重以及挡风面积，进而降低单管塔的风荷载效应，新增天线平台或支臂。

然而，本文提出新型单管塔改造方法：在原有单管塔塔身新增斜向支撑，从而优化塔身结构受力，增加单管塔的承载能力。故而，可以在原有单管塔上多层天线支臂，增加通信单管塔的使用效益。本文主要以某地区单管塔为工程算例，对该改造办法进行建模受力分析，阐述该改造方案的合理性和可行性。

图1.3：加平台、斜撑单管塔

1算例分析

1.1工程概况及改造方案分析

该单管塔塔高35m，基本风压0.35，原有三层天线支臂，需新增一层天线支臂。改造前单管塔简图如图1.1所示：

改造方案分析：方案一，于15m处新增天线支臂无斜撑；方案二，于21m处新增第四层天线支臂不加斜撑；方案三，于21m及15m处新增天线支臂无斜撑；方案四，于15m处新增第四层天线支臂并新增斜向支撑结构（斜撑与塔身交点13m处）；方案5，于21m处新增第四层天线支臂并新增斜向支撑结构；方案六，于15m及21m处新增第四层天线支臂并新增斜向支撑结构。具体改造简图如图1.2、图1.3所示。采用spa2000对该单管塔进行建模分析。

1.2结构建模分析

采用spa2000对原单管塔、及无斜撑的改造单管塔以及带斜撑的改造单管塔进行建模，具体如图1.4和图1.5所示。首先，对单管塔主杆进行建模；其次，采用荷载等效原理将平台以及支臂的自重施加置塔身，并且计算出各平台承担的风荷载，等效施加于主杆上。

2计算结果分析

2.1单管塔模态分析周期

原有单管塔模态分析周期数值如表2.1所示；从表2.1可知：直接新增天线支臂的改造单管塔振动周期略有增大；而加斜撑后的单管塔振动周期均小于原单管塔。

单管塔校核如图2.5所示，由图可知：各改造方案均能满足使用要求。

3结论

根据上述分析可知：

（1）各改造方案均能满足使用需求；

（2）从受力性能上分析，加斜撑后的改造单管塔优于无斜撑的改造单管塔；

（3）建议采用方案四或者方案五的改造方案。

参考文献：

[1]Q/ZTT1001¬—2015通信铁塔技术要求V1.1[S].北京：中国铁塔股份有限公司，2015.

[2]闫佳麟，李晓亮，高永强等，单管塔检测安装固定装置的设计与优化[J]，电信工程技术与标准化，2016，29（6）：45-48

[3]黄健，屠海明，潘汉明，单管塔的简化设计[J]，钢结构，2003，18（2）：34-35

[4]巩玉发，郭妍，单管塔在城市通信系统中的应用[J]，中国新技术新产品，2009（21）：16-17

[5]徐华刚，贾爱忠，吴爱华，北京移动某基站65m单管塔调频弹簧质量阻尼器试验研究[J]，特种结构，2004，21（3）：36-38