单管塔三管桁架加固方法的分析应用

2020-08-12叶国斌

科技与创新 2020年15期

叶国斌

（福州汇智龙通信咨询有限公司，福建福州350000）

1 引言

随着5G 时代到来，建设大规模5G 基站成为三家运营商的任务。中国铁塔公司作为三家运营商通信铁塔基础设施服务企业，自然承接了大量的5G 基站建设任务。随着建设任务开展以来，大部分5G 基站大都采用利旧改造原有基站，这其中就包含了一部分利旧原有单管塔的建设任务。同时，通过勘察收集资料发现很多原有单管塔基站已经挂满天线，甚至很多单管塔已经超负荷悬挂天线。与此同时，建设新站、选址等往往也越来越困难，这就需要在塔桅改造、加固方向去建设5G 基站。

2 实际案例

2.1 基站概况

本文以福建一座利旧原有运营商移交铁塔公司的30 m单管塔为例，基本风压为0.7 kPa，地面粗糙度为B 类，原有4 层天线平台（共12 付天线及18 个RRU）以及塔顶设有6 个灯架。本次论证方案是在15 m 处新增支臂悬挂5G天线。经过建模验算（采用同济大学编写的“空间钢结构体系CAD”3D3S 软件（14.0 版本）），验算结果为塔顶位移（新行规限值为塔高的1/33）、塔身强度都不满足规范要求。

因控制指标超过规范要求较多，采用常规改造措施拆除塔顶6 个灯架后，也不能满足要求。因此在这种情况下，本文对该单管塔采用三管桁架加固方式进行加固后，基于加固前的验算结果进行分析比较。

2.2 加固方式

本次加固方式采用三管桁架加固，可参考《通信铁塔标准图集》中的增高架搭设模式并与塔身抱箍紧固连接。杆件选型以及跟开宽度可根据实际单管塔塔型等通过建模计算来调整杆件型号规格。

本次三管桁架以跟开边长3 m，主杆采用Φ140×8 无缝钢管，横杆采用Φ114×6 无缝钢管，斜杆采用L80×6/L96×6角钢，三管桁架高度10 m，进行加固建模验算。实例单管塔如图1 所示。

图1 单管塔加固前后示意图

2.3 验算结果

根据3D3S 软件计算，在正常使用极限状态标准组合作用下，加固前后单管塔的塔顶位移如图2 所示。

在承载能力极限状态基本组合作用下，加固前后单管塔塔身强度应力比如图3 所示。

在承载能力极限状态基本组合作用下，加固前后单管塔塔脚反力如表1 所示。

图2 加固前后塔顶位移验算结果

图3 加固前后杆件强度应力比分布图

表1 加固前后塔脚反力表格

2.4 该单管塔验算结果分析

根据本次加固前后验算结果分析，该单管塔加固后的塔顶位移从1 689.6 mm 降到679.5 mm，如图2 所示，以及塔身强度应力比从接近1.168 降到0.832，如图3 所示，缩小幅度较大，采用加固措施后，塔顶位移和塔身强度基本能得到有效控制。单管塔在加固后的塔桅主体最不利组合塔脚反力也变化较大，如表1 所示，弯矩显著减小，塔脚反力逐渐转为竖向轴力，能够满足原有地脚螺栓承载力要求。塔脚反力的减小也可致原有单管塔基础更有富余。因此，如果现场具备可实施条件，采用该加固方式进行加固后，该单管塔能满足新增5G 天线的要求。

3 单管塔加固选择

采用三管桁架加固方法进行加固时，应适当考虑现场场地的大小，以及对实施条件进行判断，同时，根据塔高、基础形式以及当地基本风压可自行灵活调整构件型号、各种间距尺寸，并进行安全验算以及研究。塔身越高风压越大，则相应的加固尺寸可增大。

在建设任务利用既有的单管塔过程中，发现小部分基站单管塔地脚螺栓锈蚀严重，或者原塔上挂有过多荷载，导致地脚螺栓承载力计算不足。也可采用三管桁架加固方法，分散单管塔主体的塔脚反力，使主体地脚螺栓承载力能满足设计要求。与常规单管塔撑杆加固以及拉线加固等措施比较，对场地面积要求更小，可以应用的范围更广。但相对来说，三管桁架加固结构以及计算稍显复杂，造价较高。

目前在市区选址越来越困难，美化要求较高，可根据加固造型与广告牌等业务拓展相结合的方法来开展建设任务，这样不仅造型美观，也在一定程度上节约了开支，对有美化要求的市区地带的基站选址也比较有利。