單管塔三管桁架加固方法的分析應用

葉國斌

（福州匯智龍通信咨詢有限公司，福建 福州350000）

1 引言

隨著5G 時代到來，建設大規模5G 基站成為三家運營商的任務。中國鐵塔公司作為三家運營商通信鐵塔基礎設施服務企業，自然承接了大量的5G 基站建設任務。隨著建設任務開展以來，大部分5G 基站大都采用利舊改造原有基站，這其中就包含了一部分利舊原有單管塔的建設任務。同時，通過勘察收集資料發現很多原有單管塔基站已經掛滿天線，甚至很多單管塔已經超負荷懸掛天線。與此同時，建設新站、選址等往往也越來越困難，這就需要在塔桅改造、加固方向去建設5G 基站。

2 實際案例

2.1 基站概況

本文以福建一座利舊原有運營商移交鐵塔公司的30 m單管塔為例，基本風壓為0.7 kPa，地面粗糙度為B 類，原有4 層天線平臺（共12 付天線及18 個RRU）以及塔頂設有6 個燈架。本次論證方案是在15 m 處新增支臂懸掛5G天線。經過建模驗算（采用同濟大學編寫的“空間鋼結構體系CAD”3D3S 軟件（14.0 版本）），驗算結果為塔頂位移（新行規限值為塔高的1/33）、塔身強度都不滿足規范要求。

因控制指標超過規范要求較多，采用常規改造措施拆除塔頂6 個燈架后，也不能滿足要求。因此在這種情況下，本文對該單管塔采用三管桁架加固方式進行加固后，基于加固前的驗算結果進行分析比較。

2.2 加固方式

本次加固方式采用三管桁架加固，可參考《通信鐵塔標準圖集》中的增高架搭設模式并與塔身抱箍緊固連接。桿件選型以及跟開寬度可根據實際單管塔塔型等通過建模計算來調整桿件型號規格。

本次三管桁架以跟開邊長3 m，主桿采用Φ140×8 無縫鋼管，橫桿采用Φ114×6 無縫鋼管，斜桿采用L80×6/L96×6角鋼，三管桁架高度10 m，進行加固建模驗算。實例單管塔如圖1 所示。

圖1 單管塔加固前后示意圖

2.3 驗算結果

根據3D3S 軟件計算，在正常使用極限狀態標準組合作用下，加固前后單管塔的塔頂位移如圖2 所示。

在承載能力極限狀態基本組合作用下，加固前后單管塔塔身強度應力比如圖3 所示。

在承載能力極限狀態基本組合作用下，加固前后單管塔塔腳反力如表1 所示。

圖2 加固前后塔頂位移驗算結果

圖3 加固前后桿件強度應力比分布圖

表1 加固前后塔腳反力表格

2.4 該單管塔驗算結果分析

根據本次加固前后驗算結果分析，該單管塔加固后的塔頂位移從1 689.6 mm 降到679.5 mm，如圖2 所示，以及塔身強度應力比從接近1.168 降到0.832，如圖3 所示，縮小幅度較大，采用加固措施后，塔頂位移和塔身強度基本能得到有效控制。單管塔在加固后的塔桅主體最不利組合塔腳反力也變化較大，如表1 所示，彎矩顯著減小，塔腳反力逐漸轉為豎向軸力，能夠滿足原有地腳螺栓承載力要求。塔腳反力的減小也可致原有單管塔基礎更有富余。因此，如果現場具備可實施條件，采用該加固方式進行加固后，該單管塔能滿足新增5G 天線的要求。

3 單管塔加固選擇

采用三管桁架加固方法進行加固時，應適當考慮現場場地的大小，以及對實施條件進行判斷，同時，根據塔高、基礎形式以及當地基本風壓可自行靈活調整構件型號、各種間距尺寸，并進行安全驗算以及研究。塔身越高風壓越大，則相應的加固尺寸可增大。

在建設任務利用既有的單管塔過程中，發現小部分基站單管塔地腳螺栓銹蝕嚴重，或者原塔上掛有過多荷載，導致地腳螺栓承載力計算不足。也可采用三管桁架加固方法，分散單管塔主體的塔腳反力，使主體地腳螺栓承載力能滿足設計要求。與常規單管塔撐桿加固以及拉線加固等措施比較，對場地面積要求更小，可以應用的范圍更廣。但相對來說，三管桁架加固結構以及計算稍顯復雜，造價較高。

目前在市區選址越來越困難，美化要求較高，可根據加固造型與廣告牌等業務拓展相結合的方法來開展建設任務，這樣不僅造型美觀，也在一定程度上節約了開支，對有美化要求的市區地帶的基站選址也比較有利。

4 結論

通過對本次實際案例加固前后驗算結果的分析，采用適合的三管桁架加固方法后，單管塔各方面控制指標都向有利方向顯著變化，能夠滿足單管塔新增支臂懸掛天線要求，對地腳螺栓銹蝕加固也有利。對現有建設任務或業務拓展而言，對單管塔進行加固也是一種有效的改造措施，能夠提高塔桅利用率，減少重新建站的資源浪費。