纜索吊的設(shè)計安裝及使用

纜索吊的設(shè)計安裝及使用摘要在受施工現(xiàn)場場地、施工環(huán)境，以及其他外部條件限制，無法使用吊車進行吊裝，而又必須進行吊裝作業(yè)的情況下，可以使用纜索吊進行吊裝。纜索吊一般適用于垂直高度較大的垂直吊裝和架空縱向運輸。起吊重量可以從幾噸到幾十噸。其使用的塔架可以自行設(shè)計，就地制作安裝。本文結(jié)合云南三界XX大橋的施工特點，介紹一下纜索吊的設(shè)計、安裝及使用過程中的一些注意事項。關(guān)鍵詞：1；工程概況：云南三界XX大橋，全長357米，主橋288米，全橋位于直線段內(nèi)。上部采用掛籃懸臂施工，最大懸臂88米，墩身最大高度34米，懸澆箱梁最高9.5米。橫跨XX，其中0號臺在XX東岸的高坡上，1號墩在東岸（金廠嶺岸）的XX江邊，其余墩臺在XX西岸（六庫岸），地勢落差大，東岸無便道可通，最高的2號墩墩身為34米。XX江中明、暗礁密布，江水湍急，平時江水流速為5～6m/s，下雨或洪水期流速達到8～9m/s，屬不通航河道，平時只有小船擺渡過往人員及不足500kg的小型設(shè)備，在漲水或風(fēng)大時，由于流速快，浪大，而無法擺渡。在這種情況下，我們選用纜索吊進行吊裝作業(yè)。2；纜索吊的設(shè)計及驗算過程：2.1：幾個參數(shù)的確定：①：纜索吊裝系統(tǒng)是由主索、主索跑車、起重索、起重滑車組、牽引索、起重及牽引卷揚機、錨碇、塔架、風(fēng)纜組成。②：根據(jù)地勢及橋型的實際情況，確定塔架的間距為407米，即L=407m；進行單點起吊。③：根據(jù)橋上的掛籃及混凝土澆筑時最大塊件的最大重量為7.5t所以設(shè)計最大起重噸位為8噸，即G=8t；④：兩岸設(shè)計塔架的頂面高程相等，西岸塔架高度為37m，東岸塔架高度為29m。主索的垂度最大的位置在主索的中間，設(shè)計最大工作垂度?max=L/18=407/18==407/1822.61（取23m），當(dāng)最大垂度?max=23m時，主索到橋面的距離為9.2m，減去滑輪和起吊重物的高度為3m，再減去掛籃的高度4.2m。吊裝的最大安全距離為3m，滿足要求。⑤：鋼絲繩的彈性模量取756000kg/cm2。⑥：具體角度、布索示意、墩臺位置見后附圖一；⑦：各種鋼絲繩的規(guī)格如下：表一指標(biāo)種類主索起重繩牽引繩工作索鋼繩型號(6××37)φ=42（ZS）φ=17.5φ=19.528截面積A(mmm2)649.7111.53141.16294.52單位重q(kgg/m)5.9401.0481.3272.768鋼絲直徑d(mmm)2.00.80.91.3鋼絲抗拉強度((Mpa))1670167016701670破斷拉力(t))108518.7023.95482.12.2：主索的驗算：本纜索主索由兩組組成，每組兩根。①：主索的最大拉力和安全系數(shù)的驗算：主索在單位長度的自重q和集中荷載Q共同作用下：（兩支座等高,β=0）G1吊具配重=g料斗+g滑車組+g跑車=0.5+0.25+0.25=1(t)Q=G最大凈吊裝重+G1吊具配重=8+1=9(t)q=q主索+q起重索+q牽引索（q主索、q起重索、q牽引索見表1）=(5.308+(1.048+1.327)/2)/1000=0.0064955(t)主索最大水平拉力H==25.76(t)(單根主繩Q=4.5)主索最大豎向拉力V==3.57(t)(單根主繩Q=4.5)主索最大拉力T==26(t)(單根主繩)主索安全系數(shù)K===3.47（K≥3~4）不考慮沖擊系數(shù)K=3.47*1.2=4.161.2—吊重沖擊影響的動載系數(shù);L—吊裝跨度407m;P—φ42鋼繩破端拉力108.5t;②：主索的最小垂度：主索與兩塔架頂部連線的夾角α決定主索的垂度及受力，如果夾角α過小，主索將產(chǎn)生過大的力，當(dāng)α=00時，主索的力為無窮大。所以必須控制α的大小，既控制最小垂度。因吊裝時最大的重物是從5號臺防方向吊往最低處，所以只考慮沖擊系數(shù)不考慮安全系數(shù)，則主索的允許張力和跨中吊重后的垂度為：主索允許張力Tmax===90.42tH≈Tmax?max==12.43m既主索在吊設(shè)計噸位重物時的最小垂度不得小于12.43m，否則將發(fā)生安全事故。③：主索的接觸應(yīng)力σ與安全系數(shù)Kσ==805K==2.07（K≥2~3）Dmin——跑車平滑最小直徑250mm;Ek——鋼繩彈性模量Ek=75600(Mpa);d——組成主索的鋼絲直徑2.0mm;[σ]——鋼絲抗拉強度1670Mpa;A—起重繩面積649.7mm2;2.3：起重索的驗算：本纜索主索由兩組組成，每組兩根：起重繩最大拉力Ｔ起與安全系數(shù)Ｋ起Ｔ起====9/4/0.96/0.96/0.96\#"0.00"2.54(t)Ｋ起===7.36≥容許值（5~6）Q—集中荷載9t;n—起重索工作繩線數(shù)為４；η1—滑輪組工作效率，取0.96；η2—轉(zhuǎn)向滑輪效率，取0.96；m—滑輪組輪數(shù)，為2；u—轉(zhuǎn)向滑輪組輪數(shù)，為1。②：起重繩接觸應(yīng)力σ起與安全系數(shù)K起σ起==529.7K起==3.15（K≥2~3）d—起重繩鋼絲直徑0.8mm；Dmin—起重劃車組的最小滑輪直徑200mm；[σ]——鋼絲抗拉強度1670Mpa;A起—起重繩面積111.53mm2;2.3：牽引索的驗算：牽引索的牽引力W一般由跑車運動阻力W1，起重索運動阻力W2和后牽引索自然松弛拉力W3等三部分組成。在跑車運動到塔架時的牽引力為最大，可以按照下面的公式進行近似計算：W=Qsinθ+0.15Q=3.334(t)其中：tgθ=4f/L=0.226W—牽引拉力；Q—集中荷載9t;f—工作垂度23m;L—牽引索兩岸定滑車的距離，為407m;牽引索的最大拉力T牽為T牽=（W+2Lq）（2-ηn）=（3.334+2×407×1.327×10-3）（2-0.982）=4.58(t)q—牽引索的單位重量；η—起重索穿過滑車的效率，查表為0.98n—牽引索穿過的滑車數(shù)為2。牽引索安全系數(shù)Ｋ牽Ｋ牽===5.23≥容許值（3~4）牽引索拉應(yīng)力σ牽和安全系數(shù)K牽σ牽==664.6K牽==2.51（K≥2~3）d—牽引繩鋼絲直徑0.9mm;Dmin—最小滑輪直徑200mm；A牽—牽引繩截面積141.16mm2;2.3：塔架的的驗算：塔架由六四軍用梁拼裝而成，六四軍用梁俗稱三角架，是全焊構(gòu)架、銷接組裝、雙層多片式，由于六庫岸的塔架高36米，而金廠嶺岸的塔架高28米，塔架頂部橫梁均高1.5米。而且牽引索及起重索的卷揚機都設(shè)在六庫岸，所以只對六庫岸的塔架進行驗算。塔架按照門字框架組成，中間設(shè)置橫向風(fēng)構(gòu)，以增強整體的穩(wěn)定性。一般三角桁架拼裝的塔架內(nèi)部有足夠的鋼度及穩(wěn)定性，因此驗算應(yīng)以銷接節(jié)點控制設(shè)計。塔架受力計算：①：六庫岸單根主繩對塔頂產(chǎn)生的水平力H和豎向力V：（角度見附圖一）計算編號產(chǎn)生原因水平力H(t))向河為(+),向錨為(-)豎向力V(t))計算公式結(jié)果(t)計算公式結(jié)果(t)1T主=26T主×cos6.445°=+25.84T主×sin6.445°=2.922T主=26T主×cos26..57°==-23.25T主×sin26..57°==11.63合計+2.5913.17最不利情況下主主繩對塔頂頂產(chǎn)生的力力（4根主繩）+10.3658.2②：六庫岸起重繩對塔頂產(chǎn)生的水平力H和豎向力V：（角度見附圖一）計算編號產(chǎn)生原因水平力H(t))向河為(+),向錨為(-)豎向力V(t))計算公式結(jié)果(t)計算公式結(jié)果(t)1T起=2.54T起×cos6.445°=+2.52T起×sin6.445°=0.282T起=2.542.54合計+2.522.82最不利情況下牽牽引繩對塔塔頂產(chǎn)生的的力+5.045.64③：六庫岸牽引索對塔頂產(chǎn)生的水平H力和豎向力V：（角度見附圖一）計算編號產(chǎn)生原因水平力H(t))向河為(+),向錨為(-)豎向力V(t))計算公式結(jié)果(t)計算公式結(jié)果(t)1牽引（T牽）4.58×coos6.445°=+4.554.58×siin6.445°=0.512牽引（T牽）//4.553自然張力（T）1.2254自然張力（T）T×cos266.57°°=-1T×sin266.57°°=0.555自然張力（T）T×cos266.57°°=-1T×sin266.57°°=0.556自然張力（T）T×cos6..45°==1.22T×sin6..45°==0.138合計+3.776.298最不利情況下牽牽引繩對塔塔頂產(chǎn)生的的力+7.5412.596注：T牽=3.36(t)T==1.225(t)q—牽引繩單位重量1.327kg/m;L—跨度407m;f—牽引繩垂度23m;④：六庫岸單根塔柱最不利受力為：H=(13.13+5.04+7.3)/2=12.7(t)V=(62.58+5.64+12.90)/2=40.69(t)⑤:銷接點的軸向力N為:受力圖如下;（橫向）計算公式為：N=N—銷節(jié)點的軸向力；M—銷節(jié)點的彎矩；Q—塔頂所受的總水平力；P—塔頂所受的總豎豎向力，包包括塔架自自重；=V+GG=40..69+00.45××18=448.799(t)b,e,h—力力臂，其中中b=3，e==1.5h=377（t）查表得單根鋼銷銷抗剪強度度取585MMPaSS=3.114×=11847mmm2單顆鋼削抗剪力力為=18447×5885=1008t，所以單單側(cè)塔架底底部銷子承承受的剪力力為108××2=2116t，滿足銷銷子抗剪的的要求。塔塔架在使用用過程中，大大部分的水水平力已由由抗風(fēng)纜索索承擔(dān)，塔塔架的控制制除滿足銷銷子抗剪的的要求，還還應(yīng)以頂部部的縱向位位移來控制制。2.4：工作索索的驗算：：工作索采用φ228的鋼絲繩繩，它的主主要作用是是檢查和處處理吊裝設(shè)設(shè)施時載人人、吊運工工具、焊接接接頭設(shè)備備等用，安安裝前期可可以用做主主索的過江江索。它一一般不于主主索同時使使用，所以以在驗算塔塔架的受力力時可以不不考慮，但但必須驗算算它載人的的抗拉強度度，計算方方法同主索索，這里不不再贅述。2.5：抗風(fēng)纜纜索的驗算算：根據(jù)水平力大小小擬定抗風(fēng)風(fēng)如下：兩岸均采用φ228鋼繩作為為前抗，每每塔架前抗抗各兩根，對對稱分布，前前抗錨碇采采用混凝土土基礎(chǔ)，預(yù)預(yù)埋φ32的鋼精。每每個塔架設(shè)設(shè)2組后抗，每每組采用4線φ17.5的鋼絲繩繩并采用鏈鏈滑車連接接，用以調(diào)調(diào)節(jié)塔架水水平受力，后后抗與主索索在同一錨錨碇上錨固固。φ28鋼繩破斷斷拉力為41.22t，4線φ17.5破斷拉力力為4*188.95==75.88t。鋼繩破破斷拉力與與水平力11.3345t比較所用用抗風(fēng)可滿滿足要求。2.6：錨碇的的驗算：錨碇受力：水平力((11.3345××2)××cos330.033°=199.63((t)豎向力((11.3345××2)××sin330.033°=111.35((t)錨碇自重1900t因錨碇自重較大大僅以重量量足以滿足足受力要求求，所以只只進行錨樁樁主筋抗剪剪計算：單根錨樁受最大大水平力=119.633/2=99.8155(t)考慮錨樁配筋受受剪：(主筋為Φ22,20根，截面面積3.7999×200cm2))錨樁鋼筋可抗剪剪為3.7999*200*1.22=91tt>9.8815t具體錨碇尺寸及及錨樁鋼筋筋布置見附附圖二金廠嶺岸錨碇采采用樁錨，因因其水平力力小于六庫庫岸，且金金岸錨樁尺尺寸配筋與與六庫岸相相同。所以以金岸能滿滿足要求。3；纜索吊的制作作、安裝過過程：3.1：塔架的的安裝：塔架由基座、塔塔身、塔頂頂和索鞍等等幾部分組組成?；捎肅255混凝土，在在澆筑混凝凝土?xí)r要預(yù)預(yù)埋與塔身身連接的鋼鋼板，并要要焊好錨固固筋，混凝凝土一定要要密實?；c塔身身的連接采采用銷接，采采用六四軍軍梁的專用用銷子。塔塔身的拼裝裝采用逐段段拼裝，既既在以拼裝裝好的塔身身基礎(chǔ)上，設(shè)設(shè)置一獨腳腳扒桿，用用扒桿提升升桁節(jié)進行行拼裝。拼拼裝時要注注意兩側(cè)塔塔架同時進進行，安裝裝到一定高高度時橫向向要設(shè)置風(fēng)風(fēng)構(gòu)，縱向向要設(shè)置臨臨時抗風(fēng)纜纜索。完全全安裝完畢畢設(shè)置永久久抗風(fēng)纜索索。塔頂縱向用2根根56的工字鋼鋼并排焊接接，工字鋼鋼底部焊接接2cm的鋼板，與與塔身用銷銷子連接，在在兩根縱向向工字鋼的的上面架設(shè)設(shè)2根56的工字鋼鋼，縱橫向向的工字鋼鋼要焊接牢牢固，要進進行滿焊，保保證橫梁不不會翻轉(zhuǎn)。為保證主索平順順的通過索索鞍，索鞍鞍頂部做成成半弧型，半半徑為30cm。底部放放置13根可以自自由滾動的的φ20的鋼滾（見見下圖），底底板與橫梁梁焊接要牢牢固，底板板用反扣的的形式與索索鞍連接，每每側(cè)留有15mm的自由滾滾動的空間間。這樣在在吊重及溫溫度的影響響下索鞍有有30mm的位移，減減少索鞍與與主索間的的摩擦損失失。3.2：各種纜纜索的安裝裝：3.2.1：主主索的安裝裝：由于兩岸不通航航，所以先先用船將一一根2㎝的尼龍龍繩渡過河河，用尼龍龍繩帶15㎜的鋼絲絲繩，這樣樣，要逐級級替換，最最后把主索索拉過河。拉拉主索過河河時為減少少卷揚機的的受力，一一定要保證證一定的垂垂度，垂度度的計算可可以根據(jù)卷卷揚機的功功率利用計計算主索水水平受力的的公式進行行計算，既既：H=其中HH=5（t）Q=0計算結(jié)果?=25m。實實際控制為為35～40m。為使主索在使用用過程中盡盡可能達到到受理均勻勻，兩根主主索并在一一起在地錨錨上繞兩圈圈，主索可可以根據(jù)垂垂度和受力力狀況進行行調(diào)解。主主索的安裝裝垂度應(yīng)符符合設(shè)計值值，若小于于或過份小小于設(shè)計值值，則主索索、地錨、索索塔等重要要部件超載載或嚴(yán)重超超載，這是是十分危險險的。相反反，若纜索索安裝垂度度大于設(shè)計計值，則會會增大工作作垂度，從從而增大構(gòu)構(gòu)件吊運時時的上下坡坡度，增大大牽引力。若若增值過大大，則需要要設(shè)置輔助助牽引，甚甚至還不能能滿足跨越越已安裝好好的橋跨結(jié)結(jié)構(gòu)物的安安全高度，就要使構(gòu)件安裝工作量增大，以致帶來安裝困難。安裝主索之前必須對安裝時的控制應(yīng)力及初始垂度進行計算。初始應(yīng)力及初始垂度計算如下：（溫度影響不考慮）安裝初始應(yīng)力計計算公式如如下：=0為簡化計算，將將上面公式式分解計算算：吊重狀態(tài)下Q==45KNN，G=5..94×4407=224.2KKN，空狀態(tài)態(tài)下Q0=5KN。換算彈性模量為為：=Kpa=913012++16.55×40772/4=115963314代入初始應(yīng)力計計算公式得得H0=1166.5KNN初始垂度為：當(dāng)Q0=0KN時，既既不安裝吊吊具計算的的初始垂度度為11.5米。③：初始垂度的控控制可以利利用全站儀儀采用坐標(biāo)標(biāo)仰角控制制。采用全全站儀控制制時，提前前把跨中的的坐標(biāo)算好好，撥角對對準(zhǔn)跨中，利利用豎直的的仰角進行行控制。測測站條件允允許時盡量量垂直纜索索跨中。側(cè)側(cè)設(shè)示意圖圖五如下：：3.2.2：起起重索的安安裝：滑輪（車）組采采用上3輪下2輪，組成4線的滑輪輪組，為的的避免纏絞絞現(xiàn)象，下下面的2輪采用分分離式輪組組。起重索索采用φ17.5的鋼絲繩繩，起重索索的一端固固定在卷揚揚機上，另另外一端繞繞過吊鉤固固定在跑車車上。起重重索的長度度要保證，在在起吊最遠遠處時，保保證卷揚機機上的鋼絲絲繩不少于于6圈。具體體布索見附附圖六3.2.3：牽牽引索的安安裝：牽引索采用φ119.5的鋼絲繩繩，采用串串聯(lián)滾動的的方式牽引引。牽引索索的一端固固定在跑車車上，然后后繞過河對對岸的主索索，及錨碇碇上的定滑滑輪，在再再繞過這岸岸的主塔及及定滑輪，為為增加牽引引索與卷揚揚機的摩擦擦力，鋼絲絲繩在卷揚揚機上要纏纏繞6圈，最后后繞過主塔塔的定滑輪輪還固定在在跑車上。具具體布索見見附圖六。3.2.4：主主索跑車及及起重鉤的的安裝：主索跑車采用22門自制跑跑車，與主主索接觸滑滑車輪徑25㎝，定滑滑輪直徑34㎝。4；纜索吊的使用用注意事項項：纜索吊與普通的的吊車吊裝裝有相同之之處，也有有不同之處處。雖然在在設(shè)計方面面通過，但但是如果使使用不當(dāng)，同同樣會出現(xiàn)現(xiàn)問題。在在使用過程程中應(yīng)注意意以下幾點點：1：作為帶狀的起起吊設(shè)備，纜纜索吊由許許多的小部部件組成，有有時其中的的任何一個個部件出現(xiàn)現(xiàn)故障，都都有可能造造成纜索吊吊整個體系系的癱瘓或或