纜索起重機(jī)在水電公路 施工中的應(yīng)用

1、四川卡楊項(xiàng)目部二0一一年七月,一、 纜索起重機(jī)方案背景介紹 二、 纜索起重機(jī)設(shè)計(jì)情況介紹 三、 纜索起重機(jī)施工情況介紹 四、 設(shè)備吊運(yùn)及運(yùn)營(yíng)管理 五、 纜索起重機(jī)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià),第一章 纜索起重機(jī)方案背景介紹,第一節(jié) 工程概況 四川雅礱江卡拉、楊房溝水電站交通專用公路起點(diǎn)位于錦屏一級(jí)8#公路的通往左岸纜機(jī)平臺(tái)的隧道進(jìn)口附近，路

2、線沿雅礱江左岸，逆江而上展線爬升，經(jīng)卡拉水電站后，繼續(xù)沿雅礱江左岸至楊房溝水電站，終點(diǎn)位于楊房溝水電站上壩址上游約1.2km處的石料場(chǎng)附近，專用公路線型采用三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)車速30km/h，全長(zhǎng)91.3km。 第IV合同段起訖樁號(hào)為K26+500～K35+500，線路全長(zhǎng)9.0Km，工程項(xiàng)目包括路基、路面、涵洞、隧道、安全設(shè)施及防護(hù)工程。本標(biāo)段工程隧道工程全長(zhǎng)8.3 Km,茶地溝隧道:上行3991m、下行4017m;長(zhǎng)槍1

3、#隧道:1574 m;長(zhǎng)槍2#隧道:521 m;長(zhǎng)槍3#隧道:608m;松坪子隧道:1587m。其中茶地溝隧道為全線控制性工程，上行線全長(zhǎng)6275m、下行線全長(zhǎng)6339m，由III、IV標(biāo)兩家單位對(duì)向施工。 本標(biāo)段工程地處雅礱江高山峽谷之中，沿線地形陡峭，滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)情況復(fù)雜、施工安全風(fēng)險(xiǎn)極大，現(xiàn)場(chǎng)僅有馬道可通行?，F(xiàn)有道路在江的右岸，主體工程在江的左岸，到達(dá)主體工程需修建跨江施工便道，1#施工便道跨江纜索起重

4、機(jī)主要解決茶地溝隧道、長(zhǎng)槍1號(hào)隧道及茶地溝1102m施工支洞約4.6萬(wàn)噸施工機(jī)械設(shè)備、鋼材、水泥等物資材料運(yùn)輸。,第二節(jié) 1#施工便道過(guò)江方案確定過(guò)程 根據(jù)合同協(xié)議書規(guī)定，便道工程由施工單位自行設(shè)計(jì)與施工，1#便道跨江橋橋址基本位于III、IV標(biāo)合同段分界處，進(jìn)場(chǎng)后根據(jù)III、IV標(biāo)兩家橋梁設(shè)計(jì)方案合理性確定由誰(shuí)承建，投標(biāo)設(shè)計(jì)方案采用單跨懸索橋過(guò)江方案，跨度約260m建成后兩家施工單位共同使用。2010年4月10日進(jìn)場(chǎng)后項(xiàng)

5、目部經(jīng)過(guò)對(duì)便橋成本分析后發(fā)現(xiàn)，施工此便橋?qū)?yán)重虧損，便放棄了1#便道跨江便橋的承建。由于合同工期緊張，項(xiàng)目部在便道起點(diǎn)位置先架設(shè)了一根直徑36mm鋼絲繩溜索將拆散后的小型空壓機(jī)、風(fēng)鉆等設(shè)備吊運(yùn)過(guò)江在左岸展開便道前期零星爆破施工。6月10日利用浮船將挖機(jī)、裝載機(jī)等大型設(shè)備運(yùn)至江的左岸展開1#便道施工。,原1#便道設(shè)備浮船過(guò),由于1#便道雅礱江左岸山體坡度達(dá)80度以上，更有長(zhǎng)達(dá)1.3Km多長(zhǎng)為陡直的斷崖，距江底高差較低處都在260米以上，施

6、工爆破對(duì)斷崖上部裸露巖體振動(dòng)較大。5月份上報(bào)1#便道K0+000～K2+000段便道規(guī)劃方案時(shí)，監(jiān)理、業(yè)主同意在斷崖上修建兩座約1100m長(zhǎng)的便隧方案穿過(guò)斷崖，等我部7月10日施工至便隧洞門準(zhǔn)備進(jìn)洞時(shí)，業(yè)主以便隧長(zhǎng)度較清單工程量增加太多造成投資增大、工期延長(zhǎng)為由，不同意便隧方案，要求我部采用明線路基方案穿過(guò)斷崖。,原1#便道便隧道穿斷崖照片 對(duì)此我部請(qǐng)監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位、業(yè)主多次到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察，從線路技術(shù)指標(biāo)、施工及使用安

7、全風(fēng)險(xiǎn)等多方面闡述便隧的合理性，最終因投資增加太多，業(yè)主不同意便隧方案。,各方現(xiàn)場(chǎng)察看1#便道方案 我部于7月24日開始1#便道約1.3Km段斷崖處的明線路基施工，由于臨江作業(yè)懸崖峭壁，加之8、9月為南方雨季，風(fēng)大、雨大，施工作業(yè)人員都無(wú)法站立行走，作業(yè)人員每人至少配戴兩條安全帶，還不時(shí)有裸露巖塊掉下，威脅人身安全，兩個(gè)多月時(shí)間里，工人前后換了多次，項(xiàng)目部硬是采取增加工人待遇、加大安全投入、加大人員、小型風(fēng)鉆等設(shè)

8、備的投入，盡量保證工期。但由于安全風(fēng)險(xiǎn)、施工難度太大，歷經(jīng)兩個(gè)多月的施工，完成毛坯路基還不到500米。,9月26日業(yè)主陳總到現(xiàn)場(chǎng)檢查過(guò)后，鑒于1#便道修建明線路基難度太大的實(shí)際情況，要求我部從新上報(bào)過(guò)江便道方案。 項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)多方調(diào)查走訪，前后二次到二灘錦屏一級(jí)電站工地學(xué)習(xí)考察過(guò)江方案。通過(guò)對(duì)懸索橋、索道橋、纜索起重機(jī)、浮船等多種方案從經(jīng)濟(jì)性、工期、安全各方面并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合比選后，決定在2#便道2K1+180處（已繞過(guò)1

9、#便道約1.3Km段斷崖，在其上游位置）修建一座跨度約500米的跨江纜索起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備、物資材料的方案比較可行。各方案照片如下：,原1#便道江左岸照片,原1#便道江右岸照,浮船過(guò)江 貝雷橋過(guò)江,懸索橋過(guò)江 索道橋過(guò)江,第

10、二章 纜索起重機(jī)設(shè)計(jì)情況介紹,第一節(jié) 纜索起重機(jī)的分類和組成 纜索起重機(jī)又稱纜索吊，是一種兼有垂直運(yùn)輸和水平運(yùn)輸?shù)钠鹬卦O(shè)備，它不受復(fù)雜地形條件限制，具有跨度大、起吊高度大、施工周期短、設(shè)備簡(jiǎn)單、造價(jià)相對(duì)低等優(yōu)點(diǎn)。纜索起重機(jī)在我國(guó)水利工程、礦山等行業(yè)已廣泛應(yīng)用多年，設(shè)計(jì)、使用等環(huán)節(jié)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)已經(jīng)較為成熟。在跨越深溝谷、大跨度結(jié)構(gòu)吊裝等場(chǎng)所有著非常突出的優(yōu)越性。卡楊公路進(jìn)場(chǎng)便道在跑馬坪處需橫跨雅礱江，

11、該處峽谷兩側(cè)山坡十分陡峭，跨度大，兩岸高差較大，常規(guī)道路橋梁難以實(shí)施。綜合現(xiàn)場(chǎng)地形、工期、造價(jià)等多方面因素，選擇采用固定式纜索起重機(jī)橫跨雅礱江。纜索起重機(jī)的分類和組成如下：,第二節(jié) 卡楊項(xiàng)目200KN纜索起重機(jī)設(shè)計(jì)及說(shuō)明一、設(shè)計(jì)依據(jù)及參考文獻(xiàn)1、SL 375-2007 纜索起重機(jī)技術(shù)條件2、GB 3811-2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范3、GB 8918-2006 重

12、要用途鋼絲繩4、DL／T 454-2005 水利電力建設(shè)用起重機(jī)檢驗(yàn)規(guī)程5、GB 50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范6、GB 50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范7、GBT 5972-2006 起重機(jī)用鋼絲繩檢驗(yàn)和報(bào)廢實(shí)用規(guī)范8、GB 50009—2001 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范9、TSG Q2009-2004 纜索起重機(jī)

13、型式試驗(yàn)細(xì)則10、GBT18230.2-2000 高強(qiáng)度栓接結(jié)構(gòu)用大六角頭螺栓11、路橋施工計(jì)算手冊(cè) 人民交通出版社 周水興 2001年10月12、起重吊裝常用數(shù)據(jù)手冊(cè) 人民交通出版社 楊文淵 2002年2月13、現(xiàn)代索道橋 人民交通出版社 劉陌生 2004年11月14、纜索起重機(jī) 中國(guó)電力出版社 嚴(yán)自勉 2010年3月,二、卡楊項(xiàng)目200KN纜索起重

14、機(jī)相關(guān)技術(shù)參數(shù) 本纜索起重機(jī)采用三跨固定式結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)463.5m(5.3+442.8+15.4)，兩岸塔架頂高差△h=160.5m，仰角β=arcTg(Δh/L)=19.92°、設(shè)計(jì)垂度為L(zhǎng)/22=20.1m，裝貨點(diǎn)距右岸索塔53m，卸貨點(diǎn)距左岸索塔33m，該纜索起重機(jī)主要運(yùn)輸施工物資和機(jī)械設(shè)備,嚴(yán)禁載人運(yùn)輸。按額定吊起重量200KN，常規(guī)物資吊重100KN，使用年限3年設(shè)計(jì)。,主要過(guò)江機(jī)械設(shè)備相關(guān)參數(shù)表,1、纜索

15、系統(tǒng)：主索采用6根Φ46，mm6*36WS+IWR鋼絲繩，單根長(zhǎng)498m，主索與套筒用鋅鋁銅合金灌注后與錨碇預(yù)埋拉桿采用螺母連接。牽引索采用1根Φ28mm, 6*36WS+IWR鋼絲繩走2線，長(zhǎng)度1548m。起重索采用1根Φ24mm, 6*36WS+IWR鋼絲繩走8線，長(zhǎng)度1150m。所有鋼絲繩抗拉強(qiáng)度均為1770MPa。 2、天車系統(tǒng)：天車系統(tǒng)采用4排行走輪，行走輪采用ZG450鑄鋼表面熱處理。車架及走行輪重2.4t、配重及吊

16、鉤滑輪組重7.8T、吊籠1.7T。 3、驅(qū)動(dòng)裝置：起重系統(tǒng)：采用標(biāo)準(zhǔn)起重滑輪，設(shè)置在行車吊梁中間，動(dòng)滑輪組采用標(biāo)準(zhǔn)四輪滑車組，滑輪組有效繩數(shù)為8，起重索一端錨固在左岸錨碇基礎(chǔ)上，另一端引入右岸一臺(tái)6T中速卷?yè)P(yáng)機(jī)，起升高度65m。牽引系統(tǒng)：牽引索兩端固定在兩岸錨碇上，由一臺(tái)16T雙輪摩擦卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)往復(fù)牽引。由于左右岸高差較大，在卸貨點(diǎn)附近行車升角進(jìn)一步增大，所要較大的牽引力，牽引索設(shè)一組滑輪組，有效繩數(shù)為2。 4、錨碇及

17、塔架系統(tǒng)：右岸錨碇采用C30鋼筋混凝土重力式錨碇，結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)10m*寬7m*高4.2m，混凝土底面與基巖面采用長(zhǎng)150cm、間距1.5*1.5m、Φ22砂漿錨桿連接，右岸塔架采用C30鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)2m*寬2.5m*高2m。左岸錨碇采用2.5m*2.5m、樁長(zhǎng)15m的C30鋼筋混凝土錨樁，左岸塔架受地形限制，為滿足卸貨點(diǎn)工作高度，采用2.0m*2.0m、高12m的萬(wàn)能桿件鋼塔架,塔頂四周采用Φ12鋼絲繩風(fēng)纜索拉緊。,纜索起重機(jī)照

18、片,三、纜索起重機(jī)系統(tǒng)計(jì)算纜索系統(tǒng)鋼絲繩參數(shù)表,注：1、鋼絲繩彈性模量根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)P805查表取值。 2、鋼絲繩凈截面積為廠家提供數(shù)值。,結(jié)構(gòu)參數(shù)：計(jì)算中跨跨度L：442.8m，高差Δh：160.5m，仰角β=19.92°1、主索計(jì)算1.1主索荷載(1）主索布荷載： 主 索 q1=6×8.84/Cosβ=0.564 KN/m牽引索 q2=3*3.28/Cosβ=0

19、.105 KN/m 起重索 q3=2.42/Cosβ=0.025 KN/m　 q=q1+q2+q3=0.564+0.105+0.025=0.694 KN/m(2）主索集中荷載作用于主索上的集中荷載P由4部分組成。 ① 跑車和橫梁定滑輪重 P1=2.4t② 吊鉤部分重（配重、吊籠重） P2=7.8+1.7=9.5t(吊重載時(shí)卸掉配重7.0t)③ 起重索自重

20、 P3=8×65×2.41=1.25t④ 重載吊重(機(jī)械設(shè)備) P4=22t⑤ 常載吊重（施工材料） P5=10t 作用于主索上的集中力Q為： 重載 Q重=P1+P2-5.0+P3+P4=2.4+9.5-7.0+1.25+22=281.5KN 常載 Q常=P1+P2+P3+P5=2.4+9.5+1.25+10=231.5KN,1

21、.2主索強(qiáng)度驗(yàn)算 ⑴ 主索張力 根據(jù)纜索起重機(jī)技術(shù)條件要求,纜索起重機(jī)承載索垂跨比一般在4%～6%之間,本處取4.5%,即主索最大垂度f(wàn)max=442.8*4.5%=20.1m, 主索的最大張力采用經(jīng)典的解析法進(jìn)行計(jì)算。 在吊重載作用下，主索的張力的水平分力為：,式中：Qmax－作用在主索上的最大集中荷載,即281.5KN，常載231.5KN。 q—主索均布荷載，即0.694 KN/m

22、 fm—設(shè)計(jì)最在垂度，即20.1m L—水平跨距，即442.8m代入數(shù)據(jù)：,以集中荷載Q作用于水平距離為X=L/2位置時(shí)，由靜力平衡條件計(jì)算兩岸塔架支承點(diǎn)處承載索張力的垂直分力分別為(此處僅算重載時(shí)):,右岸A點(diǎn)（低側(cè)）：,左岸B點(diǎn)（高側(cè)）：,,計(jì)算結(jié)果表明，承載索的最大張力發(fā)生在高支承點(diǎn)處，最大張力Tmax為：,同樣常載時(shí)：T常=2422.97 KN鋼絲繩最小的破斷拉力總和[T]=1330×6=7980KN

23、 由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí),采用慢速前進(jìn),此處不考慮主沖擊系數(shù),則張力安全系數(shù)為:,計(jì)算結(jié)果表明重載時(shí)張力安全系數(shù)K重大于3，安全系數(shù)滿足要求。 （2）主索應(yīng)力 1> 承載索拉應(yīng)力σL ： 式中：T—承載索所受張力，本處按重載單根計(jì)算：即2725.11*103/6=454185 N FK—承載索金屬截面面積，單根為：1016.84 mm2 2> 承載索彎曲應(yīng)力σ

24、W ：,式中：n—單根承載索上天車走行輪數(shù)目，本處為4排，取4 EK—承載索鋼絲繩彈性模量，即75600Mpa Q單—單根承載索所承受的集中荷載，即281.5*103/6=46916.7 N 其余符號(hào)意義同前。代入數(shù)據(jù)：,3>承載索的總應(yīng)力σZ 及其安全系數(shù)K 承載索所受總應(yīng)力σZ為拉應(yīng)力σL與彎曲應(yīng)力σW之和即： 總應(yīng)力σZ不得超過(guò)承載索的破斷應(yīng)力，并應(yīng)有足夠的安全儲(chǔ)備，應(yīng)力安

25、全系數(shù)K一般不小于2，即：,1.3 架設(shè)空纜時(shí)主索初始張力和垂度 (1)空纜架設(shè)時(shí)的主索初始張力H0 承載索帶小車安裝不考慮溫度影響鋼索伸長(zhǎng)時(shí),空纜架設(shè)時(shí)的主索初始張力H0的計(jì)算公式為： 將此簡(jiǎn)化為 上式中：Eη－鋼絲繩的換算彈性模量，考慮到主索兩端錨固端長(zhǎng)度較短，主索按單跨計(jì)算， ,EK為鋼絲繩的彈性模量EK=75600M

26、pa，因此 FK－所有承載索鋼絲繩的金屬截面積，即：1016.84*6=6101.04mm2； Q－重載時(shí)最大集中力即281.5KN； Q0－天車空載時(shí)的重量即:2.4+4.5=6.9T=69KN，位于跨中位置； G－中跨承載索總重量即G＝0.564*442.8=249.74KN； Hmax－重

27、載時(shí)主索張力的最大水平分力Hmax=2450.4KN 代入數(shù)據(jù):,,,=-1068.08KN ＝2084741103KN 解方程：H03-1068.08H03-2084741103=0 得H0＝1749.33KN (2)初始安裝時(shí)的跨中垂度 由H0＝1749.33KN求帶小車安裝時(shí)的主纜初始跨中垂度f(wàn)0: 1.4承載索全長(zhǎng)S 初始安裝中跨主索長(zhǎng)ST:

28、,其中: L－中跨水平跨距 L=442.8m h－兩岸高差 h=160.5m q－承載索均布荷載 q=0.564KN H0－主索初始張力H0=1749.33KN Cos2B－仰角 B=19.92° 代入數(shù)據(jù)，得ST=472.33m 承載索全長(zhǎng)S=St+ΔS1+L1+L2 式中：ΔS1－工藝長(zhǎng)度，包括錨

29、頭、拉板占位等根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及施工經(jīng)驗(yàn) 取值,本處取5米 L1、L2－兩岸索鞍頂至錨樁面斜距，即右岸5.3m，左岸15.4m。 代入數(shù)據(jù):S=472.33+5+5.3+15.4=498.03 m 2、天車輪壓及輪徑計(jì)算,1.1天車走行輪輪壓計(jì)算 (1)重載吊運(yùn)時(shí)最大升角γ 天車重載運(yùn)行時(shí),在距左岸塔架平距33米

30、位置即卸貨平臺(tái)處主索升角最大，如下圖:,天車位于此處時(shí)主索水平張力Hγ經(jīng)計(jì)算為：2205.7KN,則最大升角γ為: 式中:Q—重載時(shí)集中荷載即281.5KN q—承載索均布荷載即0.694KN/m X—左岸卸貨平臺(tái)距右岸塔架平距即442.8-33=409.8m L—纜索中跨平距即442.8m β—仰角即19.92°

31、 代入數(shù)據(jù):tgγ=0.4797得γ=25.63° (2)天車走行輪輪壓計(jì)算 當(dāng)天車位于高塔架即左岸并具有最大升角γ時(shí),牽引索作用于小車上的牽引力達(dá)到最大值,這時(shí)作用在走行輪前后輪軸上的正壓力將是不相等的,后輪壓力最大，因此只需驗(yàn)算后輪壓力R2 式中:L—前后兩組走行輪輪軸的距離，此處取2320mm; a—牽引索至小車走

32、行輪輪軸的距離，此處取560mm； b—載重行車重心至走行輪輪軸的距離，此處取650mm； tmax—牽引索的張力即119.14KN；,代入數(shù)據(jù)，求得R2=121.34KN，則后排每個(gè)走行輪輪壓為: V=121.54/(6*2)=10.13KN (3)承載輪輪徑確定 V—作用在承載行車輪上的壓力即:10130N； D—車輪直徑，按35cm驗(yàn)算；

33、 d—主索直徑，4.6cm； 【p】—許用壓應(yīng)力，取60～80N/cm2，（用于山區(qū)，重載次數(shù)少，但運(yùn)行輪槽應(yīng)進(jìn)行表面熱處理以增加表面硬度洛氏硬度40以上） 代入數(shù)據(jù)，p=62.92 N/cm2<【p】，選用直徑35cm行車輪滿足要求。 3、起重索計(jì)算 1.1滑輪組系統(tǒng)省力系數(shù)法計(jì)算單頭拉力Tq 從定滑輪繞出的起重索單頭拉力Tq的計(jì)算公式為：Tq=μQ 式中: μ—滑輪組系統(tǒng)省力系

34、數(shù),起重索走8線,查表取0.149,見(jiàn)下表; Q—重載時(shí)最大吊重,即281.5KN,代入數(shù)據(jù): Tq=0.149*281.5=41.94KN 1.2起重索拉力安全系數(shù)K1 K1=[TP]/Tq 式中：TP—起重索破斷拉力即363KN 代入數(shù)據(jù)：K1=363/41.94=8.66＞[5～6]的要求。 1.3起重索應(yīng)力安全系數(shù)K2

35、 K2=σp/σz 式中：σp—起重索的破斷應(yīng)力即1770 Mpa,σz—起重索總應(yīng)力按下式計(jì)算 式中：Tq—起重索拉力即：41940N FK—起重索金屬截面積即：234.96mm2 EK—起重索彈性模量即：75600Mpa d—起重索鋼絲直徑即1.1 mm D—起重索

36、繞過(guò)的滑輪直徑即230 mm 代入數(shù)據(jù):σz=540.06 Mpa K2=1770/540.06=3.3＞[3]的要求。 4、牽引索計(jì)算 1.1牽引索總牽引力W 牽引索總牽引力主要由天車運(yùn)動(dòng)阻力W1、起重索運(yùn)動(dòng)阻力W2、后牽引索自然張力W3三部分組成。天車重載運(yùn)行至左岸卸貨平臺(tái)即X=409.8m位置時(shí)牽引索各項(xiàng)阻力最大，因此只需驗(yàn)算此位置處牽引力即可。 （1）天車運(yùn)動(dòng)阻力W1

37、 W1= Q(Sinγ+μCosγ) 式中：μ—鋼絲繩與天車的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》14-5表μ=0.02 γ—最在升角即γ=25.63° Q—重載時(shí)最大吊重,即281.5KN 代入數(shù)據(jù): W1=126.84KN,(2) 起重索運(yùn)動(dòng)阻力W2 W2=Tq(1-ηm) 式中：Tq—起重索拉力即：41.94KN

38、 η—起重索穿過(guò)滑車的效率，查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》14-6表取0.96； m—起重索穿過(guò)跑車及下面動(dòng)滑輪的總數(shù)，此處為9； 代入數(shù)據(jù)，W2=12.89KN (3) 后牽引索自然張力W3 式中：qq—牽引索單位長(zhǎng)度重量即qq=2*3.28/Cos19.92=0.07KN/m x—后牽引索最大跨度即409.8m

39、 f—后牽引索跨中垂度，取L/10即44.3m 代入數(shù)據(jù)，W3=33.17KN 牽引索總牽引力W=W1+W2+W3=172.9 KN 1.2牽引索最大拉力T引 牽引索最大拉力:T=(W+xqq)(2-ηn) 式中：n—牽引索穿過(guò)滑車的數(shù)量，本處共3個(gè)；其余字母意義同上。 代入數(shù)據(jù)：T =（172.9+409.8*0.07）*(2-0.

40、963)=224.8 KN 因牽引索在天車上端部安裝動(dòng)滑輪一個(gè)走2線,故T引=μT 即T引=0.53*224.8=119.14 KN,,1.3 牽引索拉力安全系數(shù)K1 K1=[TP]/T引 式中：TP—牽引索破斷拉力即494KN 代入數(shù)據(jù)：K1=494/119.14=4.15＞[4～5]的要求。 1.4 牽引索接觸應(yīng)力σ引和安全系數(shù)K2 K2=σp/σz

41、 式中：σp—牽引索的破斷應(yīng)力即1770 Mpa σz—牽引索接觸應(yīng)力按下式計(jì)算 T引—牽引索拉力即：119140N FK—牽引索金屬截面積即：319.5mm2 EK—牽引索彈性模量即：75600Mpa d—牽引索鋼絲直徑即1.3mm D—牽引索繞過(guò)的滑輪直徑即250 mm 代入數(shù)據(jù):σz=7

42、66.02 Mpa K2=1770/766.02=2.31＞[2～3]的要求。,5、驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 1.1 起重索卷?yè)P(yáng)機(jī)功率計(jì)算 起重索系卷繞在驅(qū)動(dòng)裝置的起重卷筒上,其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的靜功率N為: N = VTq/102η(KW) 式中：V—起重索卷入速度,本處為0.5m/s Tq—起重索拉力，即4194 Kg η—驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)械效

43、率，查表η=0.96 代入數(shù)據(jù):N=21.4KW, 實(shí)際采用JK6電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī),額定拉力60KN、額定速度30m/min、電動(dòng)機(jī)功率22KW。 1.2 牽引索卷?yè)P(yáng)機(jī)功率計(jì)算 牽引索是通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置的牽引筒來(lái)驅(qū)動(dòng)的，靜功率N為: N=VT引/102η 式中：V—牽引索卷入速度,本處為0.5m/s T引—牽引索拉力，即11914 Kg

44、 η—驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)械效率，查表η=0.96 代入數(shù)據(jù):N=60.8KW, 實(shí)際采用JK16電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī),額定拉力160KN、額定速度30m/min、電動(dòng)機(jī)功率85KW。 6、錨碇及塔架穩(wěn)定性計(jì)算,6.1右岸重力式錨碇穩(wěn)定性計(jì)算 重力式錨碇主要是依靠自重起穩(wěn)定作用,因右岸埋深較淺,在檢算穩(wěn)定時(shí)不考慮土壓力,如下圖： （1）抗滑穩(wěn)定系數(shù)K1為：

45、 式中：f—混凝土與土壤的摩擦系數(shù)，近似取0.5 T—承載索重載時(shí)最大張力,即2725.11KN T2—承載索張力垂直分力,即584.01KN a—承載索水平角，本處為：23.1° G—混凝土總重量,約7804KN,錨碇混凝土與植入巖體錨桿連接錨固力約為:

46、 25根*40KN=1000KN,總計(jì)約:8804KN 代入數(shù)據(jù):K1= 1.64＞1.5滿足要求。 （2）抗拔穩(wěn)定系數(shù)K2為：,,字母意義同上，代入數(shù)據(jù):K2=8.2＞1.5滿足要求。 （3）抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K3為： 式中: a—承載索最大張力到錨碇前趾平距，即：4.5*Cos23.1°=4.14m b—

47、錨碇重心到錨碇前趾平距，本處為7.7m 其余字母意義同上，代入數(shù)據(jù)K3=6.0＞1.5滿足要求。 6.2左岸樁式錨碇抗滑穩(wěn)定系數(shù)K1計(jì)算 由于左岸錨樁埋深超過(guò)3米屬深埋式錨碇,需計(jì)算土坑壁的被動(dòng)土壓力作用, 其抗滑穩(wěn)定系數(shù)K1為： 式中: G—混凝土總重量,2.5*2.5*15*24=2250KN T—承載索張力即重載時(shí)即2725.

48、11KN a—承載索水平角，本處為：18.5° f—混凝土與土壤的摩擦系數(shù)，近似取0.5 Ep—被動(dòng)土壓力，21408 KN，計(jì)算如下:,其中:γ—土壤容重,取19KN/m3 ω—土壤內(nèi)摩擦角,取40° h—錨樁與土坑壁的接觸高度取14m

49、 L—錨樁寬度即2.5m 代入數(shù)據(jù):EP=21408 KN，代入數(shù)據(jù):K1=8.6＞1.5滿足要求。 6.3萬(wàn)能桿件塔架穩(wěn)定性驗(yàn)算 左岸采用N型萬(wàn)能桿件塔架高度12m,為正方形截面,邊長(zhǎng)235cm，頂部放置轉(zhuǎn)輪式索鞍。用萬(wàn)能桿件組拼的鋼塔架是一個(gè)多次超靜定的空間結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)造較為 復(fù)雜，外力因素較多，計(jì)算比較復(fù)雜，本處采用簡(jiǎn)化計(jì)算。 （1）塔架軸向承壓應(yīng)力σ：

50、 作用于塔架的垂直荷載主要有承載索、起重索、牽引索張力的垂直分力: 式中:P—作用與塔架的豎向力，即重載時(shí)承載索垂直分力VB=1192.37KN, 起重索、牽引索 垂直分力V=(119.14+41.94)*sin25.63°=69.68K，即P=1192.37+69.68=1262.05 KN A—萬(wàn)能桿件塔架立柱凈截面積，本處每根立柱由4根N1桿件組成（∠100*

51、100*12等邊角鋼） A=4*22.8*4=319.2cm2 代入數(shù)據(jù)σ=1262.05*103/319.2*102=39.54 Mpa,,容許壓應(yīng)力[σ]為： 式中: [σ壓]—A3材質(zhì)角鋼容許壓應(yīng)力，取140Mpa φ—軸向受壓構(gòu)件縱向繞曲折減系數(shù)，根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比λ查表,λ=μL/i 其中：μ—壓桿的長(zhǎng)度系數(shù)，萬(wàn)能塔架一端固定，一端自由μ為2

52、 L—塔架高度，即1200cm i—塔架慣性半徑，塔架截面為邊長(zhǎng)235cm的正方形，即i=0.289a=0.289*235=67.92cm 代入數(shù)據(jù)：λ=2*1200/67.92=35.34 查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表φ=0.94則 [σ]=0.94*140=131.6 Mpa 則塔架承壓應(yīng)力穩(wěn)定系數(shù)K=[σ]/σ=131.6/39.543=3.3＞1.3滿足要

53、求。（2）塔架的抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算 塔架抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算考慮立柱腳錨固螺栓抗拔力，假定塔架為剛體，且在不設(shè)風(fēng)纜、不考慮風(fēng)載的情況下，檢算塔架穩(wěn)定系數(shù)K穩(wěn)： 式中: M穩(wěn)—穩(wěn)定力距，即M穩(wěn)=∑V*a/2=1636.57*2.35/2=1922.96 KN/m 其中：∑V-作用于塔架上的豎直力之和，包含承載載索重載時(shí)張力垂直分力、 牽引索、起重索張力垂直分力、垂塔架自重96KN、半幅即8個(gè)立

54、柱腳錨固螺栓抗拔力278.52KN(螺栓直徑24mm、凈截面積316.5mm2、容許拉應(yīng)力110Mpa即：316.5*8*110=278.52KN)。,,,即V=1192.37+(119.14+41.94)*sin25.63°+96+278.52=1636.57 KN M傾—傾覆力距，即M傾=∑H*η*h=2595.63*0.04*12=1245.89 KN/m 其中：h—水平力作用點(diǎn)距地面的距

55、離，取12m η—轉(zhuǎn)輪式索鞍滑輪效率,本處取0.04 ∑H-作用于塔架上的水平力之和, 包含承載載索重載時(shí)張力水平分力、牽引索、起重索張力水平分力, 即H=2450.4+(119.14+41.94)*Cos25.63°=2595.63 KN 代入數(shù)據(jù)：K穩(wěn)=1922.96/1245.89=1.54＞1.3滿足要求。 6.4錨環(huán)錨固長(zhǎng)度計(jì)算

56、 一般施工現(xiàn)場(chǎng)收緊主索、固定牽引索及起重索端頭等時(shí)，需在錨碇上設(shè)置圓 鋼錨環(huán)，本外預(yù)埋直徑φ50mm鋼筋錨環(huán)，其埋入混凝土的長(zhǎng)度La計(jì)算如下： 式中： a—鋼筋外形系數(shù)，光面取0.16 fy—鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，A3，210N/mm ft—混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C30，1.43N/mm

57、 d—鋼筋直徑，50mm K—修正系數(shù)，直徑大于25mm易擾動(dòng)，機(jī)械錨固措施（1.1*1.1*0.7=0.847） 代入數(shù)據(jù)：La=995mm，實(shí)際錨固長(zhǎng)度為2000mm，滿足要求。,,第三章 纜索起重機(jī)施工情況介紹 第一節(jié) 纜索起重機(jī)施工順序 纜索起重機(jī)施工主要包括土建部分混凝土錨碇、塔架基礎(chǔ)施工、安裝部分施工、萬(wàn)能桿件塔架拼

58、裝等，安裝部分主要包括主索、起重索、牽引索、天車安裝等。纜索起重機(jī)施工工序如下圖：,,,,,,,,,,第二節(jié) 基礎(chǔ)部分施工 右岸錨碇、塔架基坑、錨樁孔均采用人工配合小型空壓機(jī)配YT-28鉆爆破開挖，右岸混凝土基礎(chǔ)屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)，為避免水化熱引起裂縫，混凝土分兩層澆筑，每層橫向設(shè)直徑φ25mm薄壁鋼管11根連接通水，進(jìn)行混凝土降溫處理，水泥采用PC32.5硅酸鹽復(fù)合水泥，混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送、電

59、動(dòng)混凝土拖泵輸送入倉(cāng)。 左岸錨樁采用人工挖孔樁爆破方式成孔，混凝土護(hù)壁為15cm厚C20混凝土，混凝土澆筑材料采用臨時(shí)工作纜從右岸吊運(yùn)過(guò)江，然后用馬匹二次倒運(yùn)到錨樁旁，用小型強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和，溜槽配合串筒入模，插入式振搗器振搗。施工照片如下：,右岸錨碇基坑開挖,右岸錨碇砼澆筑,左岸錨樁孔樁開挖 左岸錨樁鋼筋綁扎左岸

60、材料吊運(yùn) 左岸材料馬匹倒運(yùn),左岸塔架基礎(chǔ)砼施工 左岸塔架拼裝左岸錨樁砼施工

61、 右岸錨碇索鞍,第三節(jié) 安裝部分 一、準(zhǔn)備工作 安裝繩索前，除地錨、塔柱、索鞍、塔柱纜風(fēng)索安裝完畢并檢查合格外，還要做好塔頂施工平臺(tái)、繩索轉(zhuǎn)向設(shè)備、掛索施工的卷?yè)P(yáng)機(jī)及其錨碇設(shè)施、滑車組、繩索連接件及夾具、放索架、滑輪架以及鋼索的檢驗(yàn)等準(zhǔn)備工作。 纜索起重機(jī)所用鋼絲繩，應(yīng)有出廠質(zhì)量證明書，進(jìn)場(chǎng)后由試驗(yàn)人員逐根進(jìn)行檢驗(yàn)，其技術(shù)要求符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 二、纜索架設(shè)

62、順序　 纜索起重機(jī)“三索”掛設(shè)順序：主索→安裝跑車→牽引索→起重索。 三、纜索架設(shè)方法 (1)承重主索架設(shè)：主索掛設(shè)前先架設(shè)臨時(shí)承重索和臨時(shí)牽引索。 A、架設(shè)臨時(shí)承重索：承重索架設(shè)前,在右岸纜索起重機(jī)上游側(cè)約6米位置處,安置5T雙滾筒卷?yè)P(yáng)機(jī)一臺(tái),兩岸錨樁采用錨固于基巖上直徑1.5m的圓柱形鋼筋砼錨樁,將鋼絲繩端頭作成一個(gè)套環(huán)與錨樁進(jìn)行連接,鋼絲繩套環(huán)用索夾卡結(jié)。 先導(dǎo)索采用細(xì)尼龍繩

63、人工坐溜索直接牽引拖拉過(guò)江，然后再用先導(dǎo)索拽拉 φ10鋼絲繩過(guò)江，鋼絲繩過(guò)江后一端穿過(guò)左岸轉(zhuǎn)向滑輪再牽引到右岸卷?yè)P(yáng)機(jī)，一端與φ16鋼絲繩連接，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將φ16鋼絲繩拖拉過(guò)江，同樣方法再將φ22鋼絲繩牽引過(guò)江，通過(guò)左岸轉(zhuǎn)向滑輪將繩索兩端與右岸卷?yè)P(yáng)機(jī)相連形成往返連續(xù)牽引系統(tǒng)，最后將φ40臨時(shí)承重索鋼絲繩牽引過(guò)江，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)整其垂度后，兩端固定在圓柱形鋼筋砼錨樁上，完成臨時(shí)承重索架設(shè)。,B、臨時(shí)牽引索 臨時(shí)承重索架設(shè)完畢后

64、，將φ22先導(dǎo)索通過(guò)左岸轉(zhuǎn)向滑輪與右岸卷?yè)P(yáng)機(jī)相接，形成往返連續(xù)牽引系統(tǒng)，該索架設(shè)時(shí)應(yīng)按≥2倍的跨徑長(zhǎng)度下料。 C、安裝滑輪架，架設(shè)主索 將主索通過(guò)滑輪架懸掛于臨時(shí)承重索上，牽引索與滑輪架用索夾捆扎，在牽引過(guò)程中滑輪架與牽引索不產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)。人工在右岸根據(jù)前進(jìn)速度及時(shí)進(jìn)行放索，在拖拉過(guò)程中每隔一定距離安裝一個(gè)滑輪架承托主索，過(guò)江后將主索合金錨頭與左岸錨樁拉桿連接，然后用20T手拉葫蘆走六線將右岸主索錨頭與拉桿連

65、接，完成第一根主索過(guò)江工作，其余五根用相同的方法進(jìn)行。 六根主索固定后，按照設(shè)計(jì)空索垂度進(jìn)行主索矢度一致性調(diào)整工作，主索矢度的一致性越高，諸索的受力越均勻，現(xiàn)場(chǎng)采用免棱鏡全站儀直接測(cè)量主索跨中及標(biāo)志處矢度，由于主索懸于高空中相對(duì)高差測(cè)量受風(fēng)力影響較大，故調(diào)整過(guò)程中利用早晨6：30～9：30點(diǎn)鐘風(fēng)力較小的時(shí)間段對(duì)主索進(jìn)行觀測(cè)，架設(shè)完成后的六根主索同一斷面處相對(duì)矢度公差均控制在±13cm以內(nèi)。 主索過(guò)江

66、前，需提前做好主索合金錨頭工作，錨杯采用45號(hào)鋼鑄造，錨杯鑄體采用Zn-Cu合金，鋅98%、銅2%，合金熱鑄，制作工藝如下：備料→鋼絲繩整理（散絲、直絲）→清洗鋼絲表面油脂→酸洗→浸鋅→固定套筒體及鋼絲繩→套筒體根部處理→套筒體預(yù)熱→熔融合金、測(cè)量溫度→澆注合金→補(bǔ)注合金→冷卻→質(zhì)量檢查。 （2）安裝跑車 跑車通過(guò)臨時(shí)承重索吊運(yùn)到江右岸錨樁處,利用工作架滑車組吊安裝。跑車可分為三大吊進(jìn)行安裝,先吊裝一組走行輪置

67、于主索上，并穩(wěn)妥捆綁固定，防止跌落；后吊裝另一組走行輪置于主索上，并用型鋼將兩組走行輪連接；再吊裝上掛架及起重定滑輪組。,安裝跑車時(shí)，注意使同索上的走行輪對(duì)正一致，各走行輪對(duì)應(yīng)平行、對(duì)齊，不得有歪扭現(xiàn)象，輪槽與軌索應(yīng)吻合。 （3）掛設(shè)牽引索 該纜索起重機(jī)在跑車兩端走行輪下方縱向連接工字鋼上各安裝一個(gè)滑輪, φ28牽引索一端穿過(guò)滑輪及左岸轉(zhuǎn)向滑輪后固定在左岸錨樁上,另一端穿過(guò)右岸16T卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在右岸錨碇預(yù)留的錨環(huán)

68、上,卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒、跑車及兩端固定端共成形成一個(gè)閉合環(huán)，由右岸16T雙卷?yè)P(yáng)機(jī)做循環(huán)牽引。 （4）掛設(shè)起重索 穿繞起重索在右岸塔頂工作平臺(tái)上進(jìn)行，下掛架吊鉤置于右岸下方便道上，起重索一端按設(shè)計(jì)穿繞下掛架起重滑輪組后將繩頭引入右岸6T起重卷?yè)P(yáng)機(jī)，并在儲(chǔ)繩筒內(nèi)余留圈數(shù)不小于3圈。另一端用臨時(shí)牽引索連接拖拉至江左岸臨時(shí)固定，啟動(dòng)起重卷?yè)P(yáng)機(jī)收放起重鋼絲繩，長(zhǎng)度調(diào)整合適后，切斷左岸多余部分，穿過(guò)塔架固定在錨樁上，解除臨時(shí)固定裝置，