桅式結構

構造:桅式結構由纖繩、桿身和基礎組成。

纖繩:纖繩層數(shù)一般隨桅桿高度增大而加多，纖繩結點間距以使桿身長細比等于80~100左右為宜,可等

距或不等距布置。不等距布置時，宜從下到上逐層加大間距，使桿身各層應力大致相等，結構較為經(jīng)濟。一般每層按等交角布置三根或四根纖繩，其傾角為30°~60°，以45°較好。同一立面內(nèi)所有纖繩可相互平行，每根纖繩有一地錨基礎;或交于一點，共用一地錨基礎。纖繩常用高強鍍鋅鋼絲繩，用花籃螺絲預加應力，以增強桅桿的剛度和整體穩(wěn)定性。

桿身:按材料可分為鋼、木和鋼筋混凝土結構。鋼結構桿身常采用單根鋼管或組合構件，單根鋼管可用無縫鋼管或卷板焊接鋼管。組合構件為三邊形或四邊形空間桁架結構(圖2)。 其弦桿和腹桿由角鋼、圓鋼、鋼管或薄壁型鋼制成,其中圓形截面風阻較小,采用較多。對于四邊形截面的桅桿要每隔一定高度布置橫膈，以防截面變形。組合構件之間常用焊接以簡化構造。為了便于制造、運輸和安裝，桿身可劃分成若干等長度的標準節(jié)段，節(jié)段兩端用法蘭盤或拼接板相互連接。節(jié)段長度根據(jù)所用材料、施工和經(jīng)濟條件確定。木結構桿身采用單根圓木或組合木構件，用拼接鋼板連接。鋼筋混凝土結構采用離心式灌筑的預制管柱構件，以法蘭盤連接。 桅式結構

基礎:基礎分桿身下面的中央基礎和固定纖繩的地錨基礎。中央基礎為圓的或方的階梯形基礎，承受桿身傳來的力。地錨基礎承受纖繩拉力，有重力式、擋土墻式和板式。重力式地錨依靠結構自重抵抗纖繩拉力，耗用材料較多。擋土墻式地錨埋入地下，依靠自重、水平板上的土重，以及豎向墻板上的被動土壓抵抗纖繩拉力。板式地錨深埋土中，由與纖繩同向的拉桿和垂直于拉桿的鋼筋混凝土板組成，地錨受拉時，板上產(chǎn)生被動土壓抵抗纖繩拉力。這種地錨比較經(jīng)濟。在巖石地基中，地錨基礎做成錨樁形式。

桅桿結構是高次超靜定的空間體系，桿身為承受軸向壓力和橫向力的彈性支 座連續(xù)梁(見梁的基本理論)，纖繩為斜拉于桿身的預應力柔索，纖繩與桿身連接的結點形成非線性支座，受力較為復雜。常用的桅桿靜力計算方法有兩種:彈性支座連續(xù)梁法和矩陣位移法。

彈性支座連續(xù)梁法 一種簡化的方法。纖繩與桿身分別獨立計算，利用每層纖繩的變形協(xié)調(diào)條件和結點平衡條件，分別計算各層纖繩拉力，結點位移和結點剛度。然后按多跨彈性支座連續(xù)梁計算桿身，利用各結點支座的連續(xù)條件和平衡條件計算結點彎矩、結點反力和結點位移，再用結點反力重新計算每層纖繩，重復上述計算直至兩次計算結果接近為止。這種方法只適用于纖繩對稱布置的結構。

矩陣位移法 適用于纖繩任意布置的桅桿。這種方法考慮空間荷載、纖繩結點的非線性特征、桿身軸向變形和扭轉(zhuǎn)變形的影響，用矩陣位移法建立正則方程。可把纖繩結點間的桿身作為梁單元，或把空間桁架的桿件作為桿單元，建立單元剛度矩陣，纖繩也作為特殊的有橫向荷載的桿單元。這兩種方法都能反映纖繩和桿身的共同作用，滿足其變形的連續(xù)條件。后者較精確，但計算工作量也較大。此外，還可考慮大位移的影響，對剛度矩陣不斷作出修正，得到更為精確的結果。采用矩陣位移法時，一般需編制標準程序，用電子計算機計算。

在風荷載或地震作用下，桿身和纖繩都發(fā)生振動，兩者相互影響，使桅桿形成一個復雜的動力體系。桅桿的自振周期和相應的振型，可按多自由度體系考慮空間振動進行計算，即將每層纖繩質(zhì)量歸并到該層結點上，與桿身合成一個集中質(zhì)量，按力法或位移法列出桅桿自由振動方程，使方程的系數(shù)行列式為零，求得自振頻率和相應的振型曲線。

剛度和穩(wěn)定 桅桿的剛度應根據(jù)工藝要求確定，根據(jù)靜力計算得到的桅桿結點最大水平位移，一般不超過結點所在高度的百分之一。

桅桿的穩(wěn)定分局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定。局部穩(wěn)定包括組合構件中壓桿的穩(wěn)定，單根鋼管筒壁的壓屈穩(wěn)定，纖繩結點間桿身的偏心受壓穩(wěn)定等;局部穩(wěn)定可依靠選用合適的橫截面得到保證。整體穩(wěn)定有兩種計算方法:①將桿身作為多跨彈性支座壓彎桿件，以結點位移為未知數(shù)，推導出結點平衡方程組，其系數(shù)是軸向力函數(shù)。使方程組的系數(shù)行列式為零，從而求出桅桿整體穩(wěn)定的臨界力，臨界力與實際力的比值為安全系數(shù)。一般情況下，安全系數(shù)不小于1.5~2.5。由于桿身的軸向力與外荷載不成正比關系，此法有一定誤差。②以前述矩陣位移法為基礎，在解方程組時，以大于1的系數(shù)k乘外荷載作用在桅桿上，如迭代過程收斂，說明桅桿在這種荷載作用下保持整體穩(wěn)定。然后，再逐步增大k值,直到迭代過程發(fā)散為止。發(fā)散前一次的k值,就是桅桿整體穩(wěn)定安全系數(shù)。

桅桿的整體穩(wěn)定與桿身縱向力和結點剛度有關，縱向力過大或結點剛度不足，容易失穩(wěn)。一些工程實踐證明:桅桿喪失整體穩(wěn)定的原因,大多是結點剛度偏小,特別是中間結點剛度不足，造成桿身彎曲而產(chǎn)生附加彎矩，從而導致整體失穩(wěn)。若增加纖繩初應力，雖然能提高結點剛度，但同時會增加桿身縱向力。因此，每一個桅桿結構方案都要通過分析比較，才能找出最合適的加強整體穩(wěn)定和改善結構受力的措施。

分為整體安裝和分散安裝。

將桿身節(jié)段在安裝點附近地面臥拼，在基礎處設一桅桿支座鉸，利用卷揚機和把桿，將桅桿繞支座鉸整體豎起來。對于較小的桅桿也可用起重機把桿起吊一次就位。這種方法由于把拼裝工作放到地面上進行，施工比較方便，質(zhì)量易于保證，但需要增加起重設備，還要特別注意安全，避免在吊裝過程中桅桿失穩(wěn)。

利用爬行起重機或把桿將桿身節(jié)段和纖繩逐節(jié)由下向上安裝，起重機或把桿附在桿身上，隨著安裝而升高。另一種方法為倒裝法,在地面設安裝架,先裝上段再裝下段，逐段安裝逐段頂升，并用臨時纖繩保持穩(wěn)定。分散安裝法設備簡單、安全可靠，因此得到廣泛采用。

塔一般均簡化為靜態(tài)進行分析，對于風、斷線、地震等 動荷載，通常在靜力分析的基礎上，分別乘以風振系數(shù)、斷線沖擊系數(shù)、地震力反應系數(shù)來考慮動力作用。

輸電線路塔的內(nèi)力計算，與塔式結構和桅式結構相同，但須考慮下列兩個問題:

①導線風荷載對塔的作用。由于導線的支點間距較大(一般為200~800米)而橫向擺動的周期較長(一般為5秒左右),故應考慮風沿導線的不均勻分布及導線對塔的動力效應。20世紀60年代初，許多國家的電力部門曾用實際的試驗線路來測定導線在大風作用下的最大響應，并據(jù)此制訂了實用計算法，其中有的已納入本國的規(guī)程，但是由于受地形、測量儀器的精度、分析水平等各種因素的限制，這些實用計算方法還不能精確反映出真實情況。70年代中期，開始應用隨機振動理論分析陣風作用于導線對塔引起的動力響應，這種建立在實測資料基礎上并用統(tǒng)計概念及譜分析估計結構響應的概率峰值的方法，比較符合風的特點。

②斷線力對塔的作用。導線突斷時對塔的沖擊荷載在極短的時間內(nèi)達到峰值，并且各個部位的相對值大小不一，是一種復雜的瞬態(tài)強迫振動，要作理論計算比較困難。一般是根據(jù)現(xiàn)場試驗實測數(shù)據(jù)獲得沖擊力的峰值，并據(jù)此制定出實用的"斷線沖擊系數(shù)"，其值為 1.0~1.3，視電壓的高低、塔的類型、不同的部位而定。

發(fā)射或接收無線電波所用的塔式結構和桅式結構，用來作無線電發(fā)射天線的輻射器或發(fā)射和接受天線的支持物。主要用于通信、廣播、電視、雷達、導航、遙測遙控等方面。通信和廣播主要用長波、中波、短波(通信也可用微波)傳遞信號;電視用超短波和微波傳遞信號;導航主要用中波傳遞信號。

用于長波、中波和短波的無線電塔高取決于波長(頻率)、地導系數(shù)、傳播距離等因素;用于超短波和微波的無線電塔高取決于傳播距離。超短波和微波的傳播距離等于發(fā)射天線沿地表面切線直至接收天線之間的距離。對于較平坦或稍有丘陵起伏的地形，傳播距離可按下式計算(公里)式中HT為發(fā)射天線高度;HR為接收天線高度(米)。當實際距離大于上式所求得的傳播距離時，需在中間設置中繼塔。