桅桿纖繩水平距離計算

金振鵬，郝康，楊道育

（中通鐵塔（北京）工程質量檢測中心有限公司，北京 100088）

1 概 述

桅桿纖繩長度的計算取決于基礎至地錨的水平距離，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，就會影響纖繩內力、節點水平位移、節點剛度以及對桅身的軸向力，也就不能保證桅桿的整體穩定性。桅桿倒塌的結構上的原因主要是整體失穩，在復雜地形上，罕遇風載作用下，導致桅桿整體失穩，各方纖繩傾角不等乃是主要因素，國內曾有這樣的先例。

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，抑或寬窄不一的梯田，甚至更復雜的地形，纖繩地錨的準確位置就不易確定。如果計算不確切，甚至簡化假設，就會造成如下情況：落在低處（均對桅桿中心基礎而言）的纖繩，傾角增大，內力、節點水平位移及桿身軸向力增加，而落在高處的纖繩，傾角內力、節點水平位移及桿身軸向力減少，這樣各層同一節點不同方向的受力、位移都不一致，這是不利于具有非線性特征的桅桿結構的整體空間作用的，不利于桅桿的整體穩定。

2 計算方法

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，或者近似線性關系，只要測得該方位某點與桅桿基礎的高差和相應距離，就可以得出這個方向的各層纖繩的實際水平距離。

表1即為三種纖繩傾角的實際水平距離計算公式。

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

用逐次漸進方法計算纖繩水平距離的步驟（見圖1）：

①以桅桿基礎底面的高程H0作為水平面，求出基礎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；

……

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

用以上逐次漸進法計算次數，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雜的場地，若采用1/500地形就能得到精確的結果。

圖1 漸近法計算纖繩距離示意圖

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，其中心點便是所求點，只是最后的水平距離為各次距離的代數和。

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的施工定位距離和纖繩設計長度。

纖繩水平距離及長度計算 表2

用逐次漸近法計算桅桿纖繩的實際水平距離和纖繩設計長度，列表于表2（單位為m）。

例題中僅列出桅桿一個方位三層的計算數據，其余兩方從略。對于處在高坡處的水平距離按縈 形漸進法計算，此不贅列。

從例題計算結果可見，若按平地假設，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際位置，最后都導致纖繩傾角增大，前者傾角為別為59.14°、60.72°、63.62°，后者分別為59.49°、53.76°、57.93°，與設計傾角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。嚴重的后果還在于如前所說，易使桅桿整體失穩。