王偉剛

移動通信是進(jìn)行無線通信的現(xiàn)代化技術(shù)，這種技術(shù)是電子計算機(jī)與移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要成果。經(jīng)過了數(shù)代的發(fā)展與進(jìn)步，移動通信技術(shù)已經(jīng)來到了5G時代，5G技術(shù)極大程度改變了人們的生活，全新的手機(jī)支付時代已經(jīng)到來。

我國是全球地震多發(fā)國家之一，經(jīng)常發(fā)生規(guī)模大，震級高的地震。地震發(fā)生之后，通信系統(tǒng)受損會加重同時通信量會急劇增加，這樣就很可能導(dǎo)致通信擁堵和接通量低，災(zāi)區(qū)外與外界的通信嚴(yán)重受阻，無法為政府指揮救災(zāi)帶來保障。地震的發(fā)生會破壞移動通信設(shè)備，如通信鐵塔，基站機(jī)房，天線等，耽誤搶險救災(zāi)的最佳時機(jī)，使得人民的生命財產(chǎn)安全受到非常嚴(yán)重的威脅。研究地震對移動通信設(shè)備的影響是科研工作重點(diǎn)任務(wù)。

通信設(shè)備是移動通信系統(tǒng)中最重要的組成部分，其中任何一種設(shè)備的破壞都將影響整個通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。板狀天線是移動通信設(shè)施的重要組成部分。板狀天線屬于定向天線，板狀天線是移動通信系統(tǒng)天線的一種，主要用于室外信號覆蓋。板狀天線在震后的功能狀態(tài)，將影響在其輻射范圍內(nèi)的移動通信服務(wù)在震后是否可以正常使用。

本文針對地震對天線的影響開展研究。研究擬靜力作用下的天線本身和天線連接件是否發(fā)生變形破壞，通過分析天線及連接件的位移荷載曲線研究地震作用對天線的影響。

一、試驗概況

1.試件設(shè)計

本試驗采用的天線為廣東健博通科技股份有限公司設(shè)計板狀天線，電氣指標(biāo)：KBT65DP18-0809DE。為研究天線抗震性能的影響，本實驗共設(shè)計了如下構(gòu)件，材料為Q235鋼，詳細(xì)構(gòu)造如圖1所示

圖 1試件尺寸及三視圖

2.試驗加載裝置及加載制度

該試驗加載裝置采用 MTS 電液伺服程控結(jié)構(gòu)試驗機(jī)加載裝置如圖 2 所示。加載制度為水平單調(diào)加載，加載速度為0.2mm/s。由東華DH3816N靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)采集和記錄各測點(diǎn)的荷載和位移數(shù)據(jù)，采樣頻率2Hz，并實時記P-Δ曲線。

圖2 加載裝置圖

3.測點(diǎn)布置

位移計布置如圖3所示。其中，位移計D-21用于測量天線底部的水平位移，位移計D-23用于測量抱桿底部的水平位移，位移計D-25用于測量天線中部的位移，位移計D-27用于測量天線頂部的位移，位移計D-29用于測量抱桿頂部的位移。

圖3 測點(diǎn)布置

二、試驗現(xiàn)象

在加載初期，天線及其連接件有輕微晃動但無沒有明顯的變形；當(dāng)加載時間進(jìn)行6分26秒時，測點(diǎn)D-21位移達(dá)到5mm，測點(diǎn)D-23位移達(dá)到2mm，測點(diǎn)D-25位移達(dá)到43mm，測點(diǎn)D-27位移達(dá)到71mm，測點(diǎn)D-29位移達(dá)到54mm，加載力達(dá)到5.1kN，天線抱桿有輕微彎曲（圖4（a）），上支架機(jī)械臂無明顯變形，下支架無明顯變形，天線本身無明顯變形；當(dāng)加載時間進(jìn)行8分17秒時，測點(diǎn)D-21位移達(dá)到8mm，測點(diǎn)D-23位移達(dá)到4mm，測點(diǎn)D-25位移達(dá)到66mm，測點(diǎn)D-27位移達(dá)到110mm，測點(diǎn)D-29位移達(dá)到80mm，加載力達(dá)到6.9kN，天線抱桿有彎曲增大（圖4（b）），上支架機(jī)械臂輕微變形（圖4（c）），下支架無明顯變形，天線本身無明顯變形；當(dāng)加載時間進(jìn)行15分15秒時，測點(diǎn)D-21位移達(dá)到15mm，測點(diǎn)D-23位移達(dá)到15mm，測點(diǎn)D-25位移達(dá)到153mm，測點(diǎn)D-27位移達(dá)到260mm，測點(diǎn)D-29位移達(dá)到217mm，加載力達(dá)到7.8kN，天線抱桿嚴(yán)重彎曲（圖4（d）），上支架機(jī)械臂明顯變形（圖4（e）），下支架輕微變形（圖4（f）），天線本身無明顯變形。

圖4 天線結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)

三、試驗結(jié)果分析

1.荷載位移曲線

選用前文所述的五個測點(diǎn)繪制位移荷載曲線如圖5所示，因本試驗最終以抱桿底部屈服而試驗結(jié)束，所以重點(diǎn)研究抱桿底部的位移荷載曲線。

圖5 荷載位移曲線

2.單調(diào)加載荷載位移曲線的特征值的確定

根據(jù)《建筑抗震試驗方法規(guī)程》（JGJ／T101-2015）中的規(guī)定，試件承受的極限荷載Pmax及相應(yīng)變形Δmax取試件的P-Δ曲線上荷載最大時的相應(yīng)荷載和位移；由于組合墻試件的P-Δ曲線沒有明顯屈服點(diǎn)，采用骨架曲線能量等效面積法確定屈服荷載Py、屈服位移Δy，具體方法是：如圖6所示，過最大荷載Pmax作水平線，由原點(diǎn)O作割線與該水平線交于A點(diǎn)，使得面積①與面積②相等；過A點(diǎn)作垂線與P-Δ曲線交于B點(diǎn)，則B點(diǎn)相應(yīng)的荷載與位移即為屈服荷載Py和屈服位移Δy。

圖6 面積等效法

3.試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果

將抱桿底部的水平位移試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，可得該試件的最大承載力Pmax＝7.82kN及相應(yīng)位移Δmax＝14.6mm；屈服荷載Py＝6.4kN和相應(yīng)屈服位移Δy＝4.9mm。

四、結(jié)論

1.單調(diào)加載下的荷載位移曲線可以分為上升和水平兩個階段，反映出構(gòu)件在加載過程中經(jīng)歷了彈性階段和屈服階段。荷載位移曲線光滑，沒有明顯的拐點(diǎn)。

2.隨著力的逐漸加載直到試驗完成，天線上部的機(jī)械臂變形明顯，下部機(jī)械臂無明顯變形；抱桿隨著力的加載逐漸彎曲直至抱桿底部屈服，天線本身無任何破壞。

3.天線及其組合件的抗震性能較好，天線機(jī)械臂牢固，未發(fā)生斷裂破壞；抱桿的屈服強(qiáng)度較高，滿足抗震要求；天線未受破壞也未脫落，可以減少經(jīng)濟(jì)損失。