葉國斌

（福州匯智龍通信咨詢有限公司，福建 福州350000）

1 引言

隨著5G 時代到來，建設(shè)大規(guī)模5G 基站成為三家運(yùn)營商的任務(wù)。中國鐵塔公司作為三家運(yùn)營商通信鐵塔基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)企業(yè)，自然承接了大量的5G 基站建設(shè)任務(wù)。隨著建設(shè)任務(wù)開展以來，大部分5G 基站大都采用利舊改造原有基站，這其中就包含了一部分利舊原有單管塔的建設(shè)任務(wù)。同時，通過勘察收集資料發(fā)現(xiàn)很多原有單管塔基站已經(jīng)掛滿天線，甚至很多單管塔已經(jīng)超負(fù)荷懸掛天線。與此同時，建設(shè)新站、選址等往往也越來越困難，這就需要在塔桅改造、加固方向去建設(shè)5G 基站。

2 實(shí)際案例

2.1 基站概況

本文以福建一座利舊原有運(yùn)營商移交鐵塔公司的30 m單管塔為例，基本風(fēng)壓為0.7 kPa，地面粗糙度為B 類，原有4 層天線平臺（共12 付天線及18 個RRU）以及塔頂設(shè)有6 個燈架。本次論證方案是在15 m 處新增支臂懸掛5G天線。經(jīng)過建模驗(yàn)算（采用同濟(jì)大學(xué)編寫的“空間鋼結(jié)構(gòu)體系CAD”3D3S 軟件（14.0 版本）），驗(yàn)算結(jié)果為塔頂位移（新行規(guī)限值為塔高的1/33）、塔身強(qiáng)度都不滿足規(guī)范要求。

因控制指標(biāo)超過規(guī)范要求較多，采用常規(guī)改造措施拆除塔頂6 個燈架后，也不能滿足要求。因此在這種情況下，本文對該單管塔采用三管桁架加固方式進(jìn)行加固后，基于加固前的驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行分析比較。

2.2 加固方式

本次加固方式采用三管桁架加固，可參考《通信鐵塔標(biāo)準(zhǔn)圖集》中的增高架搭設(shè)模式并與塔身抱箍緊固連接。桿件選型以及跟開寬度可根據(jù)實(shí)際單管塔塔型等通過建模計(jì)算來調(diào)整桿件型號規(guī)格。

本次三管桁架以跟開邊長3 m，主桿采用Φ140×8 無縫鋼管，橫桿采用Φ114×6 無縫鋼管，斜桿采用L80×6/L96×6角鋼，三管桁架高度10 m，進(jìn)行加固建模驗(yàn)算。實(shí)例單管塔如圖1 所示。

圖1 單管塔加固前后示意圖

2.3 驗(yàn)算結(jié)果

根據(jù)3D3S 軟件計(jì)算，在正常使用極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)組合作用下，加固前后單管塔的塔頂位移如圖2 所示。

在承載能力極限狀態(tài)基本組合作用下，加固前后單管塔塔身強(qiáng)度應(yīng)力比如圖3 所示。

在承載能力極限狀態(tài)基本組合作用下，加固前后單管塔塔腳反力如表1 所示。

圖2 加固前后塔頂位移驗(yàn)算結(jié)果

圖3 加固前后桿件強(qiáng)度應(yīng)力比分布圖

表1 加固前后塔腳反力表格

2.4 該單管塔驗(yàn)算結(jié)果分析

根據(jù)本次加固前后驗(yàn)算結(jié)果分析，該單管塔加固后的塔頂位移從1 689.6 mm 降到679.5 mm，如圖2 所示，以及塔身強(qiáng)度應(yīng)力比從接近1.168 降到0.832，如圖3 所示，縮小幅度較大，采用加固措施后，塔頂位移和塔身強(qiáng)度基本能得到有效控制。單管塔在加固后的塔桅主體最不利組合塔腳反力也變化較大，如表1 所示，彎矩顯著減小，塔腳反力逐漸轉(zhuǎn)為豎向軸力，能夠滿足原有地腳螺栓承載力要求。塔腳反力的減小也可致原有單管塔基礎(chǔ)更有富余。因此，如果現(xiàn)場具備可實(shí)施條件，采用該加固方式進(jìn)行加固后，該單管塔能滿足新增5G 天線的要求。

3 單管塔加固選擇

采用三管桁架加固方法進(jìn)行加固時，應(yīng)適當(dāng)考慮現(xiàn)場場地的大小，以及對實(shí)施條件進(jìn)行判斷，同時，根據(jù)塔高、基礎(chǔ)形式以及當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓可自行靈活調(diào)整構(gòu)件型號、各種間距尺寸，并進(jìn)行安全驗(yàn)算以及研究。塔身越高風(fēng)壓越大，則相應(yīng)的加固尺寸可增大。

在建設(shè)任務(wù)利用既有的單管塔過程中，發(fā)現(xiàn)小部分基站單管塔地腳螺栓銹蝕嚴(yán)重，或者原塔上掛有過多荷載，導(dǎo)致地腳螺栓承載力計(jì)算不足。也可采用三管桁架加固方法，分散單管塔主體的塔腳反力，使主體地腳螺栓承載力能滿足設(shè)計(jì)要求。與常規(guī)單管塔撐桿加固以及拉線加固等措施比較，對場地面積要求更小，可以應(yīng)用的范圍更廣。但相對來說，三管桁架加固結(jié)構(gòu)以及計(jì)算稍顯復(fù)雜，造價較高。

目前在市區(qū)選址越來越困難，美化要求較高，可根據(jù)加固造型與廣告牌等業(yè)務(wù)拓展相結(jié)合的方法來開展建設(shè)任務(wù)，這樣不僅造型美觀，也在一定程度上節(jié)約了開支，對有美化要求的市區(qū)地帶的基站選址也比較有利。

4 結(jié)論

通過對本次實(shí)際案例加固前后驗(yàn)算結(jié)果的分析，采用適合的三管桁架加固方法后，單管塔各方面控制指標(biāo)都向有利方向顯著變化，能夠滿足單管塔新增支臂懸掛天線要求，對地腳螺栓銹蝕加固也有利。對現(xiàn)有建設(shè)任務(wù)或業(yè)務(wù)拓展而言，對單管塔進(jìn)行加固也是一種有效的改造措施，能夠提高塔桅利用率，減少重新建站的資源浪費(fèi)。