500 kV變電站屋外鋼架構吊裝及參數核算

解才志

（四川電力建設三公司，四川內江641005）

500 kV變電站屋外鋼架構吊裝及參數核算

解才志

（四川電力建設三公司，四川內江641005）

目前，500 kV輸變電線路是我國的主干網絡線路，500 kV變電站是其重要組成部分。500 kV變電站建設中，屋外架構因其支撐的進線和母線電壓等級高，母線下的交流濾波器場地設備和構支架高度較高，同時要滿足高電壓等級的安全距離要求，所以其進線和母線架構比較高大。就某500 kV變電站的屋外進線鋼架構吊裝及參數核算進行介紹，希望能給同類或相似工程一些參考和交流。

變電站；鋼架構；吊裝；參數核算

在500 kV變電站建設中，屋外架構因其支撐的進線和母線電壓等級高，母線下的交流濾波器場地設備和構支架高度較高，同時要滿足高電壓等級的安全距離要求，所以其進線和母線架構比較高大。由于架構的桿件數量眾多，為便于道路交通運輸，減輕自重，現場組裝和吊裝施工，同時縮短建設工期，500 kV變電站屋外架構一般采用鋼架構，其構件采用工廠加工制造，熱鍍鋅防腐，現場組裝吊裝。本文以某500 kV變電站的屋外進線鋼架構吊裝及參數核算為例進行介紹，以期能給同類或相似工程提供一些參考和借鑒。

1 工程概況

本工程屋外500 kV交流配電裝置為聯合構架，進線構架跨度28.0 m，進線架人字柱高度28.0 m；母線人字架高度為20.5 m，母線構架跨度26.5 m。

構架柱采用等截面普通圓鋼管結構，即構架柱采用A型螺旋焊接圓鋼管。構架梁采用三角形斷面、鋼管弦桿、角鋼腹桿、螺栓連接的格構式鋼梁。梁柱鉸接，柱及梁弦桿拼接接頭均采用剛性或柔性法蘭連接。

2 鋼架構吊裝程序

2.1 基礎清理、復測、劃線

做好基礎清理、復測、劃線工作。

2.2 鋼架構柱、梁組裝

地面組裝時嚴格控制鋼架構柱的直線度和根開、鋼架構梁的設計起拱值和長度。

2.3 鋼架構柱、梁組裝件的地面驗收

按照《110～1 000 kV變電（換流）站土建工程施工質量驗收及評定規程》Q/GDW 183的要求進行驗收合格。

2.4 鋼架構柱、梁吊裝

根據場地條件和構件質量及起吊高度選擇起重機械和索具；柱吊裝宜采用旋轉法或滑移法，梁宜采用旋轉伸臂吊裝法。選擇合理吊點，需進行構件強度和吊裝驗算。

2.5 鋼架構柱、梁調整、校正

校正時，從中間軸線向兩邊校正，最好在早晚進行，避免日照影響。

2.6 柱基礎杯口的灌漿及養護

做好柱基礎杯口的灌漿及養護工作。

2.7 纜風繩拆除

基礎杯口的灌漿強度足夠且構架整體形成穩定結構，鋼梁及節點上所有緊固件都復緊后方可拆除纜風繩。

2.8 鋼架構吊裝質量驗收

按照《110～1 000 kV變電（換流）站土建工程施工質量驗收及評定規程》Q/GDW 183的要求進行質量驗收合格。

3 吊裝機械選擇和施工方法

3.1 吊裝機械選擇

本次構架柱、梁組裝選用機動性較強的30 t汽車吊（QY30K5-I，主要性能參數表略）；鋼架構吊裝擬選用70 t汽車吊（QY70K，主要性能參數表略）。

3.2 施工方法

3．2．1 吊裝順序

根據現場情況，由西向東，先把Z-2柱和L-1梁在近基礎處拼裝，然后由西向東吊裝柱，再由西向東吊裝梁。整個場地構架吊裝按軸線E—D—A—B—C的順序施工。

3．2．2 吊裝時行車路線

以現場已施工混凝土道路為基準進行車輛工作，吊裝方向順序及吊裝停車點附圖略。

4 參數選擇、計算和驗算

4.1 據構件最大質量計算和驗算吊裝高度

4．1．1 構架柱（Z-2柱）吊裝高度計算

構架Z-2柱頂標高28 m，其中構架高度為28+1.95＝29.95 m，即總高度為H＝29.95 m。

Z-2柱與其側爬梯組合總量為G＝9.1 t，取安全系數為1.1，則W＝10.01 t；吊裝高度29.95+2＝31.95 m。

4．1．2 鋼梁（以L-1梁為例）吊裝高度計算

梁質量G＝6.988 t（包含梁上走道），取安全系數為1.1，則W＝7.69 t；吊裝高度：28+3.5+1+1＝33.5 m。

4．1．3 核驗

選用70 t汽車吊（QY70K）起重量和起吊高度核驗。

4.1.3.1 吊裝柱核驗

吊裝柱時，工作幅度為8 m，當吊車中長臂為34.3 m高時，吊車起重量為16 t＞10.01 t，起升高度34.3 m＞31.95 m，滿足吊裝要求。

4.1.3.2 吊裝梁核驗

吊裝梁時，吊車停于距鋼梁跨中8 m處，鋼梁預先組裝于距構架中心6.0 m處。吊車起吊鋼梁時，當主臂長26.6 m，工作幅度為14.0 m時，起重量為8 t＞1.1G＝7.69 t。

鋼梁就位時，工作幅度為8.0 m，主臂伸至34.3 m，此時起重量為16 t＞1.1G＝7.69 t，吊裝高度為34.3 m＞33.5 m，滿足要求。

4.2 構架吊點選擇和核驗

4．2．1 構架柱吊點選擇和核驗（Z-2柱驗算）

構架桿件較長，采用兩點綁扎，但需對桿件的抗彎強度進行驗算。吊點選擇在0.3L處，即A型桿從上往下第二個橫桿處，以保證桿件起吊后自行直立。Z-2柱組合高度H＝30 m。

4.2.1.1 管桿值

d外＝478 mm，d內＝462 mm，d均＝470 mm，δ壁厚＝8 mm。

管桿斷面抗彎模數：W≈0.72×d均2×δ壁厚≈0.72×4702×8＝1 272.4 cm3；

管桿自重均布荷載：

上部q1＝2 882/9×9.8＝3 138.18 N/m＝3.138 kN/m；

下部q2＝6 218/21×9.8＝3 077.2 N/m＝3.077 kN/m（按單根計算為1 538.6 N/m）。

4.2.1.2 柱起吊彎矩和桿件柱抗彎強度驗算

荷載分布圖和彎矩圖略。

彎矩計算：M1＝q1L12/2＝3.138×92/2＝127.089 kN·m；M2＝q2L22/8×（1-L12/L22）＝3.077×212/8×（1-92/212）＝138.465 kN·m＝13 846.5 kN·cm。正負彎距相差不大，滿足要求。

桿件柱抗彎強度驗算：

[σ]≈34.5 kN/cm2；[σ]/2.5＝13.8 kN/cm2；σ＝M2/W/2＝13 846.5/1 272.4/2＝5.44 kN/cm2＜13.8 kN/cm2；滿足要求。

4．2．2 構架梁吊點選擇和核驗

以L-1鋼梁進行驗算。鋼梁為正三角形結構，穩定性好，但跨度較大（28 m），因此采用四點綁扎于鋼梁下弦，中跨16.4 m，兩邊懸臂各5.8 m。

L-1鋼梁的組合長度為L＝28.0 m，截面為正三角形，組裝后剛度大，不需要對梁自身進行強度、剛度和穩定性等驗算，僅需對吊點的合理性進行驗算即可。

4.2.2.1 梁荷載計算

含梁上走道，荷載分布圖略。

G＝7 241×9.8＝70 962 N＝70.962 kN；q＝7 241×9.8/28＝2 534.35 N/m＝2.534 kN/m。

4.2.2.2 梁彎矩驗算（彎矩圖略）

M1＝qa2/2＝2.534×5.82/2＝42.62 kN·m；M2＝ql2（1-4a2/l2）/8＝2.534×16.42×（1-4×5.82/16.42）/8＝42.57 kN·m。正負彎距大致相等，滿足要求。鋼橫梁、鋼構架柱吊點的選擇是經過多次計算，根據計算結果選擇的最佳吊點。對比計算參考以上構件受力計算方式。

4.3 吊繩選擇

4．3．1 吊裝柱（A型桿柱）時

采用兩點起吊：F1＝G/2/cos5°＝9 100×9.8/2/cos5°＝44.76 kN。

每點采用一根吊帶雙拼吊裝，則F＝F1/2＝22.38 kN。每點采用規格為15 t×20 m的專用吊帶（安全系數4倍），其允許拉力[Fg]＝aFg/K＝0.82×120×9.8/10＝96.4 kN（安全系數K＝10）。

F＜[Fg]，因此15 t×20 m的專用吊帶滿足要求。

4．3．2 吊裝梁時

采用四點起吊，由于鋼梁寬1.8 m，而兩吊點最大距離為16.4 m，吊繩與水平面夾角取45°，則吊點處F1＝G/4/cos45°＝71/4/cos45°＝25.1 kN。

每點采用1根專用吊帶，則F＝F1＝25.1 kN。

每點采用單根15 t×20 m吊帶（安全系數4倍），其允許拉力[Fg]＝aFg/K＝0.82×120×9.8/10＝96.4 kN（安全系數K＝10）。

F＜[Fg]，因此15 t×20 m的專用吊帶滿足要求。

4.4 纜風繩選擇

考慮纜風繩與地面夾角為30°，柱子傾斜5°時纜風繩受力最大，則F＝G×tan5°＝15.58 kN。

纜風繩采用φ15 mm鋼絲繩，抗拉強度為1 570 N/mm2的6×37鋼絲繩，其允許拉力[Fg]＝aFg/K＝0.82×130/3.5＝30.46 kN（安全系數K＝3.5）。

F＝4.57 kN＜[Fg]＝30.46 kN，滿足要求。纜風繩共計4根，每根長70 m。

4.5 地鉆選擇

纜風繩的F＝15.58 kN，則地鉆上拔力T′＝Fsin30°＝7.79 kN，其水平力由電鉆前埋檔木承受。

地鉆采用5T規格，基本參數如下：鉆桿直徑d為32 mm；鉆盤直徑D為40 mm；有效入土長度（鉆盤以上、拉環以下部分）H為1 300 mm；全長1 710 mm。

地鉆極限抗拔力為：

式（1）中：cU為土的不排水抗剪強度，選土質狀態較差情況時，取0.013 MPa；a為拆減系數，cU＜0.1 MPa時，取a＝0.4；H＝1.3 m；D＝0.4 m。

因此，5T地鉆抗拔力為：T＝8.49 kN＞T′＝7.79 kN，滿足要求。同時，地鉆前端檔木承受水平力為：F′＝Fsin60°＝13.5 kN，檔木檔土面積不應小于3 500 cm2。

4.6 繩卡

鋼絲繩端部用繩卡固定連接時，繩卡壓板應在鋼絲繩主要受力的一邊，不得正反交叉設置；繩卡間距不應小于鋼絲繩直徑的6倍；纜風繩采用φ15 mm鋼絲繩，每根鋼絲繩端繩卡數量為3個。

〔編輯：劉曉芳〕

TM63

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.126

2095-6835（2017）15-0126-03