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摘要：介绍了1500t.m特大型座地双平臂电力抱杆的主要组塔方案、并对第一道腰环与塔身的连接方式进行软硬设置的对比，为其他同类产品计算提供参考依据，提高计算效率。
关键词：腰环;有限元; 双平臂抱杆;
长江大跨越工程是江苏境内第五条跨越长江的500kV电力通道，起自泰州凤城500kV变电站，止于无锡梅里500kV变电站，跨越长江段档距2550米。建成后对苏北风电光伏等新能源外送至苏南，推动山西、内蒙等区外电力通过特高压通道在江苏大范围内的消纳，以及加速长三角区域电力一体化发展都具有重要意义。针对该输电高塔的施工特点，研制出1500t.m特大型座地双平臂电力抱杆。本文主要对该抱杆在不同腰环连接方式下的计算结果进行对比，为后续其他同类产品计算提供参考依据，提高计算效率。
1抱杆的主要性能参数及组塔方案
1.1抱杆主要性能参数
1500t.m特大型座地双平臂抱杆主要性能参数：最大起重量30t/30t，工作幅度5-50m，最大悬臂高度36m（第一道腰环与钩下距离），30%不平衡;抱杆工作级别A3，工作温度-20-50℃;设计风速（离地10m高处，10min平均风速），安装状态8m/s，工作状态10.7m/s，非工作状态10.8-35m/s。整机设计安全系数为工作工况下2倍安全系数，非工作工况下1.22倍安全系数。
1.2抱杆的主要组塔方案
选取1500t.m特大型座地双平臂电力抱杆组塔方案中计算对比较典型的6种组塔形式如图1所示。图中a方案是標准节18节，顶升时最大悬臂49.6m（第一道腰环与吊臂铰点距离）;图中b方案是标准节22节，顶升时最大悬臂50.2m（同上）;图中c方案是标准节40节，顶升时最大悬臂37.7m（同上）;图中d方案是标准节56节，顶升时最大悬臂38.2m（同上）;图中e方案是标准节64节，顶升时最大悬臂38.8m（同上）;图中f方案是标准节66节，顶升时最大悬臂28.3m（同上）。
2抱杆腰环的软硬连接
2.1软硬连接的有限元模型
在有限元软件计算中，采用了只能受压不能受拉的LINK180单元来模拟腰环与抱杆主体之间的摩擦块连接，该连接方式（软连接）与实际情况相符，计算较为准确。但是使用LINK180单元进行计算时，结构非线性程度较高，计算过程收敛较慢，计算一个子工况需要花费20～30分钟，甚至可能更久。如果使用既能传递拉力又能传递压力，还能传递弯矩的BEAM188单元来模拟腰环与标准节之间的连接（硬连接），则可以大大加快计算速度，计算一个子工况只需1～2分钟时间。本文选取非工作工况中较危险的子工况分别使用LINK180和BEAM188单元来进行模拟，并做分析对比。因为只关心两者的对比分析，软连接与硬连接示意图如图2所示。
表1～表8为两种连接方式的计算结果对比表。分析对比结果表明：（1）两种连接方式的外拉杆最大轴力、内拉杆最大轴力、平臂最大等效应力、塔顶最大等效应力几乎相等;（2）硬连接方式的抱杆整体最大位移偏小，偏差约为-1.63%～-6.44%，这是因为使用BEAM188梁单元来模拟腰环与标准节之间的连接，会导致结构的整体刚度增大，从而使抱杆整体位移计算结果偏小;（3）硬连接方式的腰环主拉索轴力偏大，偏差约为0.48%～9.27%，这是因为使用LINK180单元模拟可消散抱杆标准节部分弯矩，而使用BEAM188梁单元则没有此效果，所以计算结果偏大;（5）硬连接方式的腰环防扭拉索轴力偏小，偏差约为0.00%～-2.65%;（6）硬连接方式的标准节最大等效应力计算结果偏差则与风向有关，在风向45°的情况下，计算结果偏大，偏差在-2.37%～+21.70之间，而在风向90°的情况下，计算结果偏下，偏差在-0.85%～-21.05%之间。
3结语
当计算重点关注除抱杆塔身以外部件的应力时，腰环与抱杆标准节可以等效用硬连接BEAM188梁单元进行有限元模拟计算，这样节省了大量不必要的计算时间，而且应力结果几乎相同。型式试验的位移检测是按独立高度进行测量（此时无腰环），故该抱杆的高空位移仅做参考。主拉线与防扭拉线的最大轴力偏差在10%以内，如果拉绳余量大，可以选用硬连接方式计算，如果余量有限可以采用软连接LINK180杆单元进行更准确的计算。软硬连接对抱杆塔身标准节的应力影响较大，所以当重点关注标准节主材应力和选型时应采用软连接进行计算分析。
参考文献
[1] GB/T 13752-2017 塔式起重机设计规范 第1部分：总则[S].
[2] GB 50135-2019 高耸结构设计标准 第4部分：荷载与作用[S].
[3] GB 50009-201 建筑结构荷载规范 第8部分：风荷载[S].
[4] 谭雷， 黄成云， 王力争. 绳索对落地双摇臂抱杆力学性能的影响[J]. 工程与建筑， 2015， （3）： 411-413.
[5] 许冰冰， 赵幸航， 黄成云. 拉线对悬浮双摇臂抱杆力学性能的影响[J]. 工程与建筑， 2015， （2）： 161-163.
关键词：腰环;有限元; 双平臂抱杆;
长江大跨越工程是江苏境内第五条跨越长江的500kV电力通道，起自泰州凤城500kV变电站，止于无锡梅里500kV变电站，跨越长江段档距2550米。建成后对苏北风电光伏等新能源外送至苏南，推动山西、内蒙等区外电力通过特高压通道在江苏大范围内的消纳，以及加速长三角区域电力一体化发展都具有重要意义。针对该输电高塔的施工特点，研制出1500t.m特大型座地双平臂电力抱杆。本文主要对该抱杆在不同腰环连接方式下的计算结果进行对比，为后续其他同类产品计算提供参考依据，提高计算效率。
1抱杆的主要性能参数及组塔方案
1.1抱杆主要性能参数
1500t.m特大型座地双平臂抱杆主要性能参数：最大起重量30t/30t，工作幅度5-50m，最大悬臂高度36m（第一道腰环与钩下距离），30%不平衡;抱杆工作级别A3，工作温度-20-50℃;设计风速（离地10m高处，10min平均风速），安装状态8m/s，工作状态10.7m/s，非工作状态10.8-35m/s。整机设计安全系数为工作工况下2倍安全系数，非工作工况下1.22倍安全系数。
1.2抱杆的主要组塔方案
选取1500t.m特大型座地双平臂电力抱杆组塔方案中计算对比较典型的6种组塔形式如图1所示。图中a方案是標准节18节，顶升时最大悬臂49.6m（第一道腰环与吊臂铰点距离）;图中b方案是标准节22节，顶升时最大悬臂50.2m（同上）;图中c方案是标准节40节，顶升时最大悬臂37.7m（同上）;图中d方案是标准节56节，顶升时最大悬臂38.2m（同上）;图中e方案是标准节64节，顶升时最大悬臂38.8m（同上）;图中f方案是标准节66节，顶升时最大悬臂28.3m（同上）。
2抱杆腰环的软硬连接
2.1软硬连接的有限元模型
在有限元软件计算中，采用了只能受压不能受拉的LINK180单元来模拟腰环与抱杆主体之间的摩擦块连接，该连接方式（软连接）与实际情况相符，计算较为准确。但是使用LINK180单元进行计算时，结构非线性程度较高，计算过程收敛较慢，计算一个子工况需要花费20～30分钟，甚至可能更久。如果使用既能传递拉力又能传递压力，还能传递弯矩的BEAM188单元来模拟腰环与标准节之间的连接（硬连接），则可以大大加快计算速度，计算一个子工况只需1～2分钟时间。本文选取非工作工况中较危险的子工况分别使用LINK180和BEAM188单元来进行模拟，并做分析对比。因为只关心两者的对比分析，软连接与硬连接示意图如图2所示。
表1～表8为两种连接方式的计算结果对比表。分析对比结果表明：（1）两种连接方式的外拉杆最大轴力、内拉杆最大轴力、平臂最大等效应力、塔顶最大等效应力几乎相等;（2）硬连接方式的抱杆整体最大位移偏小，偏差约为-1.63%～-6.44%，这是因为使用BEAM188梁单元来模拟腰环与标准节之间的连接，会导致结构的整体刚度增大，从而使抱杆整体位移计算结果偏小;（3）硬连接方式的腰环主拉索轴力偏大，偏差约为0.48%～9.27%，这是因为使用LINK180单元模拟可消散抱杆标准节部分弯矩，而使用BEAM188梁单元则没有此效果，所以计算结果偏大;（5）硬连接方式的腰环防扭拉索轴力偏小，偏差约为0.00%～-2.65%;（6）硬连接方式的标准节最大等效应力计算结果偏差则与风向有关，在风向45°的情况下，计算结果偏大，偏差在-2.37%～+21.70之间，而在风向90°的情况下，计算结果偏下，偏差在-0.85%～-21.05%之间。
3结语
当计算重点关注除抱杆塔身以外部件的应力时，腰环与抱杆标准节可以等效用硬连接BEAM188梁单元进行有限元模拟计算，这样节省了大量不必要的计算时间，而且应力结果几乎相同。型式试验的位移检测是按独立高度进行测量（此时无腰环），故该抱杆的高空位移仅做参考。主拉线与防扭拉线的最大轴力偏差在10%以内，如果拉绳余量大，可以选用硬连接方式计算，如果余量有限可以采用软连接LINK180杆单元进行更准确的计算。软硬连接对抱杆塔身标准节的应力影响较大，所以当重点关注标准节主材应力和选型时应采用软连接进行计算分析。
参考文献
[1] GB/T 13752-2017 塔式起重机设计规范 第1部分：总则[S].
[2] GB 50135-2019 高耸结构设计标准 第4部分：荷载与作用[S].
[3] GB 50009-201 建筑结构荷载规范 第8部分：风荷载[S].
[4] 谭雷， 黄成云， 王力争. 绳索对落地双摇臂抱杆力学性能的影响[J]. 工程与建筑， 2015， （3）： 411-413.
[5] 许冰冰， 赵幸航， 黄成云. 拉线对悬浮双摇臂抱杆力学性能的影响[J]. 工程与建筑， 2015， （2）： 161-163.