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        一種新型廣電工程鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔塔基支撐裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)想

        2022-12-10 10:54:12李陽(yáng)興黃芷郡王永才
        視聽(tīng) 2022年12期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射塔塔基標(biāo)號(hào)

        李陽(yáng)興 馮 勇 楊 睿 黃芷郡 王永才

        廣西在鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔的塔基支撐裝置中的投入使用,無(wú)論是工程應(yīng)用的規(guī)模、材料材質(zhì)還是經(jīng)費(fèi),都不能與二三級(jí)臺(tái)站所使用的發(fā)射塔相提并論。故在發(fā)射塔的使用及材料材質(zhì)的使用上,均以常規(guī)鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站的正常米數(shù)、規(guī)格材質(zhì)以及抗風(fēng)抗災(zāi)性能來(lái)看待,不對(duì)具體的規(guī)格數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)闡述說(shuō)明。本文以廣西崇左市鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔為例,探討一種新型廣電工程鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔塔基支撐裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

        一、崇左市鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔的現(xiàn)狀

        廣西崇左市位于我國(guó)西南部,與越南接壤,因此在鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站的戰(zhàn)略部署及廣播電視覆蓋布控上的投入使用是相對(duì)較多的。經(jīng)過(guò)工作調(diào)研及實(shí)地走訪,崇左市的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站無(wú)線播發(fā)信號(hào)為小功率輸出的VHF廣播信號(hào)和UHF數(shù)字電視信號(hào)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站因?qū)Ω采w面及覆蓋范圍要求較小,故在天線的投入使用上采用的是單偶極子FM調(diào)頻天線和UHF一層四面電視天線。這兩大品種的天線對(duì)發(fā)射塔的負(fù)重承載和鐵塔塔基的抗風(fēng)抗災(zāi)系數(shù)等指標(biāo)要求都是較低的。所以,在選擇使用發(fā)射塔的塔基支撐裝置時(shí),通常會(huì)結(jié)合耗材、經(jīng)費(fèi)、海拔情況、地質(zhì)情況等多種因素后,因地制宜地建造不同類型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔。

        二、崇左市鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站塔基樣式及其支撐裝置優(yōu)缺點(diǎn)

        崇左市的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站在充分考慮所處的地理環(huán)境位置、發(fā)射塔的搭建高度及經(jīng)費(fèi)情況后,通常以支撐、抗風(fēng)、爬梯這三方面為側(cè)重點(diǎn)去著手建造發(fā)射塔。其大體塔基樣式分為三管自立塔、拉線桿塔、獨(dú)管塔三種。

        三管自立塔(如圖1所示)俗稱三角塔,其主材料為鋼管,輔材料為角鋼,角鋼朝塔心安裝。其優(yōu)點(diǎn)在于以下四方面。一是采用無(wú)縫鋼管作為塔柱材料,使得風(fēng)荷載系數(shù)小,抗風(fēng)能力強(qiáng)。二是架設(shè)方便,通過(guò)鋼管這一主材料和角鋼/鋼筋輔材料來(lái)維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,將塔柱外連法蘭盤后用螺栓來(lái)受力受拉,進(jìn)一步對(duì)其固定,降低被破壞的概率。三是發(fā)射塔占地面積小,并且采用三葉式伐板來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)爬塔穩(wěn)定性;四是三角型的鏤空布置相對(duì)于其他塔型有著一定的風(fēng)荷載變化優(yōu)勢(shì),讓風(fēng)荷載曲線線條流暢且不易倒塌。其缺點(diǎn)在于以下三方面。一是材料耗費(fèi)較多。相較于獨(dú)管塔、拉線桿塔這兩種發(fā)射塔,三管自立塔耗費(fèi)的材料為其他塔型的幾倍,尤其是當(dāng)自立塔的搭建層高過(guò)高時(shí),所需的材料及考慮因素會(huì)更多。二是維護(hù)檢查投入的精力相對(duì)較大,因其輔助材料為角鋼/鋼筋焊接,故在爬塔及維護(hù)時(shí)無(wú)論是防銹檢查還是除銹噴漆,工程任務(wù)量相對(duì)繁重。三是沒(méi)有考慮雨水排水等問(wèn)題,雨水會(huì)順著管塔管腳直接匯集在塔腳螺栓處或地面硬化處,進(jìn)而研磨螺栓或滲透入地下,對(duì)裝置底部進(jìn)行銹蝕。

        圖1 三管自立塔俯視圖

        拉線桿塔(如圖2所示)通過(guò)一根主鋼材作為塔基,起到支撐作用,桿塔主桿左右兩端均焊接爬塔所需的爬釘,桿塔本身承擔(dān)垂直壓力和天線重力,并通過(guò)在塔頭或塔身位置安裝對(duì)稱拉線以穩(wěn)固支撐桿塔。拉線桿塔的優(yōu)點(diǎn)如下。一是由于桿塔帶有拉線,桿底可根據(jù)實(shí)際鐵塔高度考慮是否使用深埋式,機(jī)械性能相對(duì)良好。二是主桿桿高運(yùn)用率高,檔距較大,在爬塔上更容易進(jìn)行爬塔維護(hù)。三是拉線能夠較好地抗擊風(fēng)暴襲擊和外力的沖擊,三角式結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性。四是相較于三角塔和獨(dú)管塔,拉線桿塔能最大限度地節(jié)約鋼材。五是拉線桿塔作為發(fā)射塔,其工程量較小,能夠在特殊的地質(zhì)上搭建,故是最易建成的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔類型之一。其缺點(diǎn)如下。一是拉線桿塔具有承重局限性。由于其投入的材料及成本相對(duì)于其他塔型成本較低,若未能對(duì)拉線桿塔進(jìn)行改造升級(jí),那么在未來(lái)增加頻道和增加天線時(shí),則需要考慮較多鐵塔因素。二是占地使用面積較大。拉線桿塔需通過(guò)多角度的拉點(diǎn)進(jìn)行拉線加固,所以在占地使用面積上相對(duì)于其他類型鐵塔較大。三是拉線及主桿受到日曬雨淋及排水等影響,在主桿及拉線的防銹除銹、損耗等方面維護(hù)成本較大。四是在積水排水問(wèn)題上也沒(méi)有得到有效緩解。

        圖2 拉線桿塔主視圖和左視圖

        獨(dú)管塔(如圖3所示)為通氣管道狀的鐵塔樣式,其整塔材料為鋼板,底段直徑遠(yuǎn)大于頂段,整體厚度相差規(guī)格不低于2mm,并在塔身一定高度以上焊接雙路爬釘,焊接爬釘間距與拉線桿塔相同。獨(dú)管塔的優(yōu)勢(shì)如下。一是深埋式安裝,其抗風(fēng)暴襲擊和抗外力的沖擊性能強(qiáng)。二是占地使用面積小,因其單獨(dú)的鐵塔結(jié)構(gòu)與三角塔、拉線桿塔結(jié)構(gòu)樣式差距大,是三種鐵塔樣式中占地使用面積最小的。三是維護(hù)成本低,維檢人員僅需對(duì)爬釘及地面法蘭盤螺栓處進(jìn)行防銹除銹處理即可。四是獨(dú)管塔整體呈現(xiàn)效果簡(jiǎn)單大方,且由于深埋式安裝建造,所以在后期的節(jié)目頻道增加及天線負(fù)重上無(wú)需考慮過(guò)多因素。其缺點(diǎn)如下。一是由于獨(dú)管塔為無(wú)縫隙式單管加上深埋式安裝,無(wú)論是在材質(zhì)的成本及運(yùn)輸成本、建造成本還是工程量考慮上均遠(yuǎn)大于其他鐵塔。二是由于獨(dú)管塔為單管的通氣管道樣式,故排水性能較差于前二者,所有排水均通過(guò)獨(dú)管塔表面沖刷流通到塔底,無(wú)論是法蘭盤螺栓處還是地面顯露的裝置底部,均容易被積水嚴(yán)重銹蝕。

        圖3 獨(dú)管塔俯視圖

        三、總體設(shè)計(jì)思路

        無(wú)論是三管自立塔、拉線桿塔還是獨(dú)管塔,均符合國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和塔桅設(shè)計(jì)規(guī)程,其結(jié)構(gòu)性能安全可靠,能夠有效解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站的無(wú)線播發(fā)問(wèn)題。但美中不足是,各鐵塔均存在一定的積水排水問(wèn)題,以及較為繁瑣的鐵塔法蘭盤處、螺栓處的防銹鍍鋅、刷漆維檢問(wèn)題。為了進(jìn)一步深挖塔基支撐裝置的最大價(jià)值,將降損和支撐有效結(jié)合起來(lái),減少鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔支撐裝置的維護(hù)成本,筆者設(shè)計(jì)構(gòu)思了一種新型廣電工程鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)射塔支撐裝置。

        (一)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)源及功能構(gòu)思

        通過(guò)下鄉(xiāng)巡檢、實(shí)地調(diào)研和文獻(xiàn)資料的查閱,結(jié)合大型發(fā)射塔和鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔的塔基支撐裝置維護(hù)情況,筆者從維檢、實(shí)用等思路出發(fā),擬設(shè)計(jì)一款新型廣電工程鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站使用的發(fā)射塔支撐裝置。在結(jié)合耗材、資金等經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)前提下,將發(fā)射塔支撐功能和排水、防銹等利害因素有機(jī)結(jié)合起來(lái),通過(guò)人為干預(yù)來(lái)降低、削弱發(fā)射塔在建成后的損耗程度,從而進(jìn)一步降低在發(fā)射塔維護(hù)成本方面的支出。新型廣電工程鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔支撐裝置的設(shè)計(jì)思路,一是來(lái)源于商品房雨天屋頂?shù)呐潘艿澜鉀Q樓頂樓面滴水及排水問(wèn)題,城市下水管道排水系統(tǒng)解決路面積水問(wèn)題,從而設(shè)想出解決雨天雨水沖刷鐵塔問(wèn)題和底面法蘭盤螺栓處、塔基地底積水問(wèn)題;二是結(jié)合家裝的螺絲暗槽設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)一步衍生出螺栓“暗處”安裝,進(jìn)一步緩解其生銹、滑牙等現(xiàn)象,從而降低維檢頻次和噴漆鍍鋅頻率。

        (二)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        首先,通過(guò)一面支撐板將地面與支撐裝置底部隔離,降低雨水與塔基底部的直接沖刷頻次。其次,通過(guò)連通槽的開(kāi)口設(shè)計(jì),進(jìn)一步緩解表面積水排水問(wèn)題。再次,將螺栓等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)隱藏至暗處,使其不受雨水侵蝕,降緩其銹蝕、滑牙的概率,降低維護(hù)經(jīng)費(fèi)。最后,通過(guò)支撐板及支撐面的部分增高,再給防銹上一層保險(xiǎn),即哪怕鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站地面積水,因?yàn)槿藶樵龈咚矫?,也無(wú)法造成螺栓銹蝕問(wèn)題。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從多角度、多方位入手,避免雨水與裝置底部、螺栓的接觸,最大限度地緩解發(fā)射塔維檢、噴漆的成本。

        塔基支撐裝置如圖4所示,各標(biāo)號(hào)明細(xì)如下:1.地面,指代水平面;2.支撐柱,起到一定的支撐高度作用;3.支撐板,起到一層阻擋雨水沖刷的作用;4.連通槽,支撐板開(kāi)口溝槽,便于標(biāo)號(hào)6連接件的安裝、標(biāo)號(hào)7鋼絲繩的安裝和雨水排放;5.輔助支撐角鋼,用于主體支撐桿的輔助支撐作用;6.連接件,連接件主要起到螺栓固定作用;7.鋼絲繩,便于加固及雨水依附順流;8.掛鉤,用于鋼絲繩調(diào)節(jié)及加固作用;9.掛件,直連地面起到加固作用;10.發(fā)射塔主體支撐桿,塔桿一定米數(shù)上附有爬釘。

        圖4 新型廣電工程鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)射塔支撐裝置的示意圖

        標(biāo)號(hào)4的連通槽底部放大圖和詳細(xì)示意圖如圖5所示。該示意圖闡述了以下兩點(diǎn):一是在連通槽的周邊一定間隔距離處開(kāi)設(shè)有螺紋孔;二是連通槽的卡槽開(kāi)設(shè)具有一定的參數(shù)槽口規(guī)格,能夠?qū)⑦m中的標(biāo)號(hào)6連通件和標(biāo)號(hào)7鋼絲繩穿過(guò)其中,滿足功能需求。在標(biāo)號(hào)6連通件通過(guò)標(biāo)號(hào)4連通槽的底部后,先是通過(guò)卡件來(lái)對(duì)輔助角鋼進(jìn)行一次卡扣固定上鎖后,再通過(guò)螺栓對(duì)標(biāo)號(hào)3的支撐板螺紋孔進(jìn)行固定,上鎖達(dá)到二次卡扣的目的。此外,標(biāo)號(hào)7的鋼絲繩經(jīng)由連通槽下拉至地面進(jìn)行加固,達(dá)到三層的固防處理。

        圖5 標(biāo)號(hào)4的連通槽底部放大圖和詳細(xì)示意圖

        標(biāo)號(hào)6連通件的詳細(xì)圖如圖6所示。該連通件包括:固定板61,第一連接板62,安裝孔63,第二連接板64。標(biāo)號(hào)6連通件的功能使用說(shuō)明如下。發(fā)射塔主體支撐桿的底端與固定板61頂部側(cè)進(jìn)行固定連接,固定板61的底部固定連接有第一連接板62,第一連接板62的底端插入標(biāo)號(hào)4連通槽并且延伸至標(biāo)號(hào)3支撐板的底部。同時(shí),第一連接板62的底端開(kāi)設(shè)有安裝孔63,固定板61的一側(cè)固定連接有第二連接板64并開(kāi)有螺紋孔。標(biāo)號(hào)6連通件的要求是,第一連接板62與標(biāo)號(hào)4連通槽的大小適配,安裝孔63能夠與卡件大小適配,第二連接板64的孔洞能夠伸入標(biāo)號(hào)7鋼絲繩。卡件的一端能夠通過(guò)安裝孔63且延伸至第一連接板62的外部,且卡件的底部左右兩側(cè)均設(shè)置有螺栓,螺栓的頂端延伸至所述螺紋孔的內(nèi)部。

        圖6 標(biāo)號(hào)6連通件的詳細(xì)圖

        (三)新型發(fā)射塔支撐裝置功能說(shuō)明

        1.加固與排水

        新型發(fā)射塔塔基支撐裝置主要通過(guò)主體支撐桿來(lái)進(jìn)行承重,四條起輔助支撐作用的角鋼從四個(gè)方面對(duì)主桿進(jìn)行加固,具有增強(qiáng)負(fù)重及抗風(fēng)抗災(zāi)的功能,再通過(guò)鋼絲繩對(duì)輔助支撐角鋼進(jìn)行拉繩加固,起到對(duì)負(fù)重及支撐進(jìn)行二次加固的功效,達(dá)到雙保險(xiǎn)作用。除卻加固,當(dāng)雨天雨水沖刷到主桿時(shí),通過(guò)主桿對(duì)輔桿的水流流向一分為四,達(dá)到了排水引流作用,再通過(guò)輔桿的鋼絲繩拉線,又對(duì)輔桿進(jìn)行二次排水分流,致使發(fā)射塔在暴雨天能夠得到一定程度的排水引流,緩解雨水沖刷和塔基底部的雨水腐蝕滲透。

        2.防銹與維檢

        由于新型發(fā)射塔塔基支撐裝置通過(guò)地面的四條支撐柱及支撐板對(duì)輔助角鋼的底面進(jìn)行人為物理抬高,通過(guò)支撐板對(duì)主支撐桿的地面進(jìn)行雨水擋雨處理,能較大程度地避免雨水匯集和研磨支撐板及底部銹蝕。除此之外,輔助角鋼的螺栓安裝方式為螺桿在上螺母在下,不需要在噴漆除銹與清理維護(hù)發(fā)射塔基底的工作上花費(fèi)較大的時(shí)間和精力。再加上螺栓安裝高度進(jìn)行了人為的物理抬高,此時(shí)如果鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站的發(fā)射塔地面積水,也不會(huì)對(duì)螺栓產(chǎn)生較大影響。支撐板的連通槽開(kāi)口,也為支撐板頂面的積水排水起到一定疏流作用,進(jìn)一步減少維檢工作量。

        3.占地面積及爬架說(shuō)明

        新型發(fā)射塔從某種意義上來(lái)說(shuō)屬于拉線桿塔的二次升級(jí)版,整體在占地面積及土地使用上遠(yuǎn)小于拉線桿塔,在實(shí)際的占地面積使用設(shè)想中,用地規(guī)模遠(yuǎn)小于拉線桿塔,小于三管塔,大于獨(dú)管塔。而在爬架爬塔的功能上,新型發(fā)射塔塔基支撐裝置與目前鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔的爬釘安裝方式相同,均在一定的高度上焊接嵌入爬釘,確保爬塔維檢天線工作得以完成。

        四、新型發(fā)射塔支撐裝置與傳統(tǒng)發(fā)射塔支撐裝置的比對(duì)

        表1 鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔支撐裝置建造對(duì)比

        通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)發(fā)射塔支撐裝置與新型發(fā)射塔支撐裝置的建造因素進(jìn)行綜合對(duì)比(如表1),可以從費(fèi)用、耗材及施工工程量的三個(gè)經(jīng)濟(jì)層面看出,新型塔通過(guò)低費(fèi)用、低耗材以及較小的工程量來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化廣電工程在鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔的精力、人力、物力的投入,降低生產(chǎn)成本,節(jié)省精力。在實(shí)際使用過(guò)程中,結(jié)合抗風(fēng)抗災(zāi)、占地面積使用率及排水能力和維檢程度,能有效地緩解目前發(fā)射塔可能會(huì)存在的安全隱患問(wèn)題,也能解決目前部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔存在的安裝難度問(wèn)題。本實(shí)用新型發(fā)射塔支撐裝置構(gòu)思結(jié)構(gòu)完整,安全性能好,建造成本低且安裝方便,符合“新型發(fā)射塔支撐裝置”的要求。

        五、結(jié)語(yǔ)

        在鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔支撐裝置的建造中,因?yàn)榕_(tái)站建站多、投入使用時(shí)間長(zhǎng),故在使用利用率、后期維護(hù)檢修成本方面,應(yīng)盡可能多地從降低開(kāi)支、降低人力/精力成本等方面加以考慮。在發(fā)射塔支撐裝置的設(shè)計(jì)及使用中,除支撐裝置本身的主體結(jié)構(gòu)形式、外觀涂復(fù)、防雨耐腐蝕等因素,更需考慮體積、重量、安裝等別的因素,保證發(fā)射塔支撐裝置不但要安裝可靠,更要考慮拆卸方便??傊挥芯C合考慮多方面因素并結(jié)合科技創(chuàng)新,從多角度去思考設(shè)計(jì),才能構(gòu)思設(shè)計(jì)出一款符合廣電工程標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化、智慧化、一體化的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺(tái)站發(fā)射塔支撐裝置。

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