荣成融媒体发射塔加固维护施工技术研究.docxVIP

1工程概况

荣成市融媒体发射塔位于威海市荣成青山公园内，塔形为六边形钢管塔，高126?m。标高70.000~79.300?m处有3层筒形塔楼，塔楼顶为上人平台，标高82.300?m以上变为四边形塔体结构，如图1所示。

图1发射塔

塔楼内及塔楼平台以下高度设电梯井道，沿电梯井道外设置有旋转走梯。塔底周围设置有围栏，植被茂密，而且公园内游客较多，台站严禁动火作业。

2施工重点与难点

2.1塔体主柱加固

在前期的检测鉴定中，经结构受力计算，发现塔体17~19段（标高82.000~91.000?m）塔体主柱最大应力大于强度设计值，不满足规范要求，需对其进行加固。该塔段处于直线段，塔段类型为米字形，中横处设有横隔。常用的加固方法包括减小构件计算长度和增大截面，前者的实现方式是在塔面增设附属小杆件，需增焊节点板，属于高空动火作业，并且会破坏原杆件材料力学性能，存在安全隐患；后者采用增大截面法，若直接更换主柱，需要动用大型吊装机械，场地受限，无法施展，工程量与成本剧增，施工难度大，且不经济。所以对于塔柱加固应在满足结构受力符合规范要求的前提下，尽可能地降低施工难度和加固成本。

2.2塔楼影响吊装路径

施工现场选用第13段顶塔楼平台（标高73.900?m处）作为垂直运输构件及拆除构件的临时堆放区域。用卷扬机提升物料时，此塔标高70.000~79.300?m处有3层筒形塔楼。为使吊装钢丝绳在提升过程中不接触塔楼，需将卷扬机放置在距塔脚20?m左右的位置（图2），施工区域扩大，此时塔底导向滑轮无法与塔体连接，需重新选取滑轮地锚位置。由于此塔位于公园内硬化路面，新设地锚会破坏已经硬化处理的地面，作业空间有限，且紧挨塔脚周围设有围墙与树木花丛，施工难度较大。因此需根据环境因地制宜地制订吊装技术方案，缩小作业半径。

图2吊装示意

2.3桅杆段安全拆除

独管桅杆下方天馈线较多，且在拆除过程中，需确保各天线处于正常工作状态。由于铁塔处于人员密集的公园内，台站明确要求不允许动火作业，所以普通的气割作业无法进行，需要采取更有效和安全的拆除方式。

3重点与难点技术对策

3.1增大截面加固主柱

本工程决定采用对塔柱外包钢管抱箍的增大截面加固法。通过Midas有限元软件对结构进行计算与验证。为保守计算，模型中直接用新规格钢管代替原钢管，并非截面直接简单叠加。结果表明，此计算方式使塔柱最大应力降低了44?%。此加固施工工艺采用两项实用新型专利技术。首先在工厂内按标准节长度配置钢管，然后对钢管进行切割，将每段钢管分成两个半圆管，在管壁侧边加焊耳板，并预留螺栓孔。

另外，为避开原有塔柱节点板，在现场进行放样后，切除外包钢管相应部位的材料部分，可使外包钢管紧密贴合原塔柱。在铁塔受荷过程中，外包钢管与原塔柱的协同受力是保证加固效果的重点，为此，在外包钢管与塔柱法兰盘相接区域切割开槽，留出法兰盘加劲肋位置，以保证钢管与原法兰盘紧密贴合。并将槽口与法兰盘进行围焊，确保外包钢管与原构件在法兰盘节点处的协同受力，确保加固效果。

3.2增设悬臂吊装桅杆

针对塔楼对吊装路径的影响问题，技术人员设计了如图3所示的悬臂吊装桅杆辅助装置。图3中构件①和构件②为现场材料制作而成，材质为Q235—B。为使装置伸出塔楼边缘外的长度方便吊装与人员接运物料，将构件②插入构件①中1m，并用1套8.8级M20（构件③）螺栓将2根构件贯穿连接；构件①伸入塔楼内，通过U形抱箍与走梯杆件连接，并外加套绳与挂钩勾住端头，限制构件在吊装时沿杆身方向和垂直方向的位移。拉绳（构件④）为直径12?mm的钢丝绳，一端与构件端部圆环连接，另一端与塔体绑扎固定。

图3辅助吊装装置示意

为验证装置的可靠性，建立如图4所示的结构计算模型，横杆与塔体连接部位设置为固结，另一端与钢丝绳铰接，钢丝绳与塔体铰接，钢丝绳设计只考虑受拉状态，整体结构为超静定结构。将实际所用材料规格代入力学模型中进行验算，按照GB?50017—2017《钢结构设计标准》中压弯构件要求对截面强度、拉绳净截面断裂验算结果、构件稳定性以及螺栓抗剪强度进行了验算，验证其可靠性，结果见表1。

图4结构计算模型示意

表1力学性能验算

若构件①与构件②采用同一构件，还需控制其长细比。因辅助装置伸出塔楼外，吊点改变，在塔脚下固定导向定滑轮可做到构件在近乎垂直方向上运输，并缩小了作业半径，降低了施工难度，提高了施工效率（图5）。

图5改造后吊装示意

此辅助装置组装简单，所需材料可以就地取材，可根据塔桅类型进行适应性设计，成本较低。

3.3电动切管机分段切割

拆除桅杆段时，为保证不动火作业，采用电动切管机和防火岩棉进行独管桅杆拆除工作。由上至下每隔2?m为1节进行拆除。

每次切管机作业前，先将岩棉套在待切割部位下方，以防止火星和铁屑散落，引起火灾或影