浅谈抱杆的研究内容
申琳 贾青
杨凌职业技术学院  陕西 杨凌712100

摘要：抱杆结构属于高耸结构，其主要问题是稳定问题。随着输送电压的提高，抱杆高度也随之增加，其稳定问题尤为突出。本文分析了实际工程中可能影响抱杆稳定性的因素，确定了抱杆的研究方法及研究内容。
关键词：抱杆 稳定 研究内容
电力工业是国家的支柱产业之一，也是国民经济的命脉，关系到国计民生。电力输送是电力工业中极其重要的环节，随着我国工业的发展，对电力的需求越来越大，而输电线铁塔直接影响到了电能是否能够安全合理经济的输送到它的目的地。要在崇山峻岭及交通不便的地区兴建众多的输电线铁塔，也要求进一步研制更多的在不同地形地貌进行施工组装这一类大型输电线铁塔的吊装设备。为此一种特殊的空间杆系钢结构应运而生，目前它在电力建设施工中尤其是吊装施工中使用的日益广泛，其主要功能是以杆身为载体，将某种工艺装置尤其举向高空，或作为安装及施工用的起重机结构。工程界称之为抱杆或拔秆。抱杆属于空间杆系结构，在土木建筑工程中，通常所指的杆系结构是和地基直接联系而承受荷载的体系，如房屋、桥梁、塔架等。
抱杆这类起重类桅杆结构的设计和建造要求具有很高的安全性能和使用性能。在正式投入使用之前，必须按照设计要求进行载荷设计，以考验桅杆设计的合理性和制造质量的可靠性，确保抱杆在使用过程中安全可靠。
由于抱杆结构属于高耸结构，对于这类格构式细长构件来说，稳定性要求是至关重要的。由于电力发展要求，架线要求越来越高，对于桅杆式起重机的的提升高度要求也越高，抱杆高度也随之增加，其稳定问题尤为突出。
抱杆结构的稳定计算，方法各异，一般采用下端固定、上端简支或自由的简化方法。该方法不能考虑拉线对结构的约束，不能体现结构的实际支承条件。工程界对抱杆结构的实际应用大部分以以往的施工经验为基础。
关于稳定，包括稳定的概念、稳定的类型、稳定的基本判定准则，及引申出的一系列计算方法，国内外早已具备十分完善的理论，可资借鉴。近几十年来，稳定理论的研究已经从完善弹性杆的临界荷载的分析扩展到有缺陷的、非弹性杆的稳定性和屈曲后性能的研究。如完善钢结构的弹塑性稳定理论，研究几何缺陷的钢结构的实际受力性能和其极限荷载，用数值法来解决这类问题等都取得了不少研究成果。在作理论分析的同时进行稳定性能的试验验证，以及将理论研究成果利用图表表示或演化为实用计算公式，从而将弹塑性稳定理论用于解决钢结构设计中的问题都取得了丰硕成果。并且，桅杆等杆系结构的稳定计算也形成了一系列较为成熟的计算方法。
在实际工程中，可以通过验证性载荷试验直接得到抱杆中各个测试点的实际应力，直接地了解到抱杆危险截面处的应力、应变情况，确保了抱杆在施工过程中的安全可靠。但抱杆的立态试验因存在多种工程实际困难，很难全面的了解抱杆的整体受力情况，甚至由于测试条件的限制，被测试截面的测点很多采用单片测试，因而也很难测试到被测试截面的最大拉、压应力。所以，仅仅通过试验了解抱杆在施工时的受力状态是远远不够的，为了进一步确保抱杆在吊装过程中的强度和稳定性及吊装过程的安全可靠，还需要同时应用有限元分析软件对抱杆进行了有限元数值模拟分析。但是，有限元分析也有它的局限性，由于在建模、计算时必然要对实际结构加以简化，这就难免会造成与实际结构受力情况有所偏差，因此，有限元计算结果也必须要结合试验结果才能准确地反映出抱杆的性能。
在具体研究过程中，可以一方面通过实地调研，了解抱杆这类桅杆式起重机在实际运行过程中有可能出现的各种不利情况，确定其工作过程中主要受到那些方面因素的影响，并通过分析找出出现这些问题的主要原因。
另一个方面，通过对抱杆进行的负荷实验情况，采取有限元计算方法，对桅杆式起重机进行模态分析，观察其模态振型图，了解其基本频率及运动的变形图；另外对其在不同工况条件下进行线性屈曲特征值分析和非线性屈曲特征值分析，观察其稳定性变化的情况。
在用有限元分析计算的过程中，可以考虑以两种结构来分析，第一种把桅杆式起重机当作梁来考虑，对其进行分析；另一种把桅杆式起重机以杆系结构来考虑，分析其各种变化。把理论计算结果和桅杆式起重机的实际工作情况进行比较，判定那个结构更接近于桅杆式起重机的运行机理。
对于抱杆这类桅杆式起重机来说，风荷载是除了施工荷载外，其所承受的主要外荷载。所以在加载的过程中，分考虑风荷载和不考虑风荷载两种情况来进行，观察两种荷载条件下起重机的提升高度及其性能的的变化。进一步确定风荷载对桅杆式起重机在实际工作中稳定性的影响大小。
在对抱杆进行稳定性分析过程中，除了考虑风荷载以外，还要考虑一下因素：
（1）考虑初始缺陷的影响，对抱杆稳定性能的研究；
（2）残余应力对稳定性能的影响的研究；
（3）抱杆结构的外拉线与地面的倾角的大小对稳定性的影响的研究；
（4）对抱杆结构的谐波响应分析和瞬态动力学分析以及谱分析等尚待进一步研究。
另外，抱杆所使用的材料、抱杆高度、抱杆节间的长度等因素都对抱杆结构的性能有不同程度的影响，目前的研究尚不够深入。
结合以上的分析，确定通过那些措施可以最有效率的提高抱杆这类桅杆式起重机的稳定性，从而使其能更好的在实际工程中进行工作，以满足实际工程的需要，使抱杆的研究具有普遍性。
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