施工用缆索式起重机设计计算教材

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索吊设计图及计算书

索吊设计图及计算书

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XXX大桥跨越深沟,墩身高度最高达84米,最低高度达到70米,并且是在陡峭的山坡上修建双薄壁空心高墩,运输材料困难,普通汽车式吊车已经不能满足施工要求。

为保证施工顺利进行,加快施工进度,我项目部结合以往的施工经验,拟采用索吊、配合塔吊和混凝土输送泵工艺进行施工,以便解决施工材料运输困难的问题。

根据经验,初选定钢绳索为6*37+1WR-52,钢丝绳容许拉应力[σ]=1770N/mm2,其破张拉力为1930KN。

设小车及吊重总重为5T,钢索自重为8T,总重为13T;
对CD点,
∑Y=0 F dc+F ac*sinα+(-F bc)* sinα=0
∑X=0 F ac*cosα+F bc*cosα=0
F ac=-F bc
130KN+2F ac*sinα=0
F ac=130KN*212/2*70
F ac=197KN
安全系数取8 197*8=1576KN<1930KN 钢绳索满足安全要求。

A点受力:竖向力:130/2=65KN
水平拉力(1972-652)1/2=186KN
槽钢[22b截面面积:3624mm2
折算圆钢直径为70mm,埋入混凝土40d即2800mm。

E点受竖向拉力:
F y=(2*183-65*4.2)/4.2=22KN
22000/S=22000/2*3624=3.0<215N/ mm²
满足要求
A点受钢丝绳剪切力为186KN
186000/2*3624=26<125 N/ mm2。

缆索吊装系统计算分析

缆索吊装系统计算分析

春晓大桥缆索吊装系统计算书1 主索验算1.1缆索吊机主索概述本桥缆索吊机主索的计算跨径布置为224+336+224mm,采用各跨连续布置,中间转点支撑于塔架的索鞍上,两端锚固在锚碇装置上,鞍座顶与锚碇的竖直距离为126m,主索在施工中的最大垂度垂跨比为1/13(25.8m)。

主索分两组,每组由8φ56mm(CFRC8×36SW)满充钢丝绳组成。

缆索吊机的设计吊重为4×87.5t,吊点纵向间距9m。

1.2计算荷载参数1.2.1结构参数表1 结构计算特征参数1.2.2荷载参数(1)均布荷载单组主索8根,本桥不采用承索器,均布荷载只考虑主索自重,单根索自重W=14.98kg/m。

单组主索每延米重量为119.84kg。

(2)集中荷载(单位:t)本桥跨中2号节段重量为265.3t,靠近塔端最重12节段重量为338.1t。

因缆索系统主索张力在吊重荷载位于跨中时最大,计算中施工控制荷载的选取以跨中2号节段为准,以靠近塔端最重12节段重量为施工验算荷载对主索进行验算。

表2 集中荷载组成设计吊重工况:选取设计吊重荷载为350t ,采用双吊点起吊,平均到单根主索,每个吊点:P=10.9375t 。

施工验算工况:验算吊重荷载422t ,采用双吊点起吊,平均到单根主索,每个吊点:P=13.1875t 。

1.3计算假定为简化计算,对主索计算做如下假定: (1)不计塔顶的水平位移影响;(2)塔顶索力在索鞍两侧连续,即索力满足在索鞍两侧相等的条件; (3)承重索的自重恒载沿索为恒量,承重索在自重作用下呈悬链线,且满足线性应力应变关系;(4)在缆索吊装系统计算中,忽略滑轮直径和滑轮摩擦力的影响; (5)吊重集中荷载由4个吊点平均分担。

1.4计算理论1.4.1悬链线基本方程自重作用下的柔性索曲线可表示为左端水平力H 、左端竖向力V 分量和无应力索长S 0的方程。

[]))(ln()ln(200220H WS V WS V H V V W HEA HS X +-+--+++=(1)))((12222022020H WS V H V W EAVS WS Y +--+--=(2)式中: EA-索的抗拉刚度;W-索的每延米自重;X-两支点跨度;Y-支点高差;V'-索右端竖向力。

缆索吊机系统计算

缆索吊机系统计算

缆索吊机系统计算一、基础资料142.16l2=330l3=142.16β1β2图1缆索吊装排序体图标高和尺寸单位:m;吊重:kn钢绳采用规格老当益壮1名称项目型号根数-直径单位重量(kg/m)面积(cm2)钢丝直径(mm)钢丝绳抗拉强度(kn/cm2)破断拉力(kn)主索6×379φ47.57.9298.43472.215501072起重索6×37+12×1φ21.51.6381.74271.01550221牵引索6×37+12φ282.7682.94521.31550374扣索6×37+12φ47.57.9298.43472.215501072主抗风6×37+12×1φ47.57.9298.43472.215501072二、主绳计算1、主索受力计算:促进作用于主索的力由两部分共同组成,一就是光滑荷载,二就是分散荷载。

均匀荷载g由起重索、牵引索、主索三部分自重组成:g=(g1+g2+g3)l2根据表中1,并将l2=330m代入上式,存有:g=(0.07929×9+0.01683×2+0.02768×2)×330=264.9kn集中荷载由两部分组成,即主拱肋最大段重p1=450kn(主拱肋设计吊重400kn,计入50kn超重),吊具和施工荷载、配重p2=60kn,集中荷载为:p=p1+p2=400+50+60=510kn当集中荷载作用于跨中时,主索承受最大水平张力,其值由下式求得:hm=〔gl2+2p(l2-a)〕/(8fm)式中,fm=l2/14=330/14=23。

57m,fm为主索最大工作垂度。

a-双点吊装点间之距离,a=20m,代入上式,得:hm=[264.9×330+2×510×(330-20)]/(8×23.57)=2140.5kn横向力v=(p+g)/2=(510+294.6)/2=387.45kn主索最大张力tm=(hm2+v2)1/2=(2140.52+387.452)1/2=2175.3kn由于主索自重产生的张力为:tg=(hg2+vg2)1/2={[gl2/(8fm)]2+(g/2)2}1/2={[264.9×330/(8×23.57)]2+(264.9/2)2}1/2=482.2kn由于分散荷载促进作用产生的张力为:tp=(hp2+vp2)1/2={[2×510×(330-20)/(8×23.57)]2+(510/2)2}1/2=1696.3kn主索张力安全系数k=[t]/(1.2tp+tg)=1072×9/(1.2×1696.3+482.2)=3.8>[k]=3上式中,1.2―系数,计入20超重。

缆索吊装系统计算书

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缆索吊装系统计算书1.引言2.系统构成3.计算原理在计算过程中,需要考虑到缆索、吊索和滑轮的负载、张力以及滑轮的摩擦等因素。

具体计算步骤如下:第一步:确定所需承载的重物的重力,即假设重物的质量为m,重力为G。

第二步:根据重物的重力,确定吊索的张力。

吊索的张力为T1,可以通过以下公式计算得出:T1=G第三步:根据吊索的张力,确定缆索的张力。

缆索的张力为T2,可以通过以下公式计算得出:T2=T1+ΣTf其中ΣTf为各滑轮摩擦力之和。

第四步:根据缆索的张力,确定滑轮的张力。

滑轮的张力为T3,可以通过以下公式计算得出:T3=ΣTf第五步:根据滑轮的张力,确定各滑轮的摩擦力。

各滑轮的摩擦力可以通过以下公式计算得出:Ff=T3×μ其中μ为滑轮的摩擦系数。

4.范例计算假设在一个缆索吊装系统中,要吊装一重量为500kg的物体,滑轮的摩擦系数为0.2、根据以上计算原理,可以进行如下计算:第一步:重物的重力G=500×9.8=4900N。

第二步:吊索的张力T1=G=4900N。

第三步:缆索的张力T2=T1+ΣTf。

由于系统中只有一个滑轮,ΣTf 即为滑轮的摩擦力Ff。

假设滑轮的摩擦力Ff为XN,则T2=T1+X。

根据文中公式T3=ΣTf,可得到X=T3=0.2×T3将X带入T2的公式可得T2=T1+0.2×T3由此可得T2=4900+0.2×T3第四步:滑轮的张力T3=ΣTf=0.2×T3第五步:各滑轮的摩擦力Ff=T3×μ=0.2×T3将以上方程代入滑轮的张力T3和摩擦力Ff的公式中,得到两个同等的方程:T3=0.2×T30.2×T3=0.2×T3在求解以上方程时,可以得到T3的解为任意实数。

即滑轮的张力是任意实数,因此无法具体确定。

5.结论通过以上计算可以得出,缆索吊装系统中滑轮的张力是任意实数,并无具体解。

缆索吊桥计算书

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缆索吊桥计算书1 概述本桥主墩3号墩与4号墩高差相差23米,拟建设153m跨度缆索桥,桥的主要功能是行人与泵管的通行。

主索采用φ51钢丝绳,每隔3m设置一道横梁,横梁采用工字钢I16a,纵梁采用工字钢I12.6,纵梁间距48cm,桥面板采用5mm 厚钢板,吊杆采用φ26,材质为Q345c。

2设计与计算依据(1)《阿蓬江大桥设计图》(设计院提供)(2)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(3)《路桥施工计算手册》(人民交通出版社)(4)《结构设计原理》(人民交通出版社)(5)《结构力学:下册》(高等教育出版社)(6)《建筑结构荷载规范》3基本参数3.1容许应力Q235容许拉应力140MPa,弯曲应力145MPa,45号钢容许剪应力125MPa。

4手工计算L/20垂度下162m跨度主索采用采用钢绞线情况4.1永久荷载4.1.1钢丝绳自重主索采用采用d=9.5mm的1x7《预应力混凝土用钢绞线》钢绞线每米21.17kg。

3m长荷载q1=3*21.17=63.51kg4.1.2索夹吊杆单个索夹吊杆重65.6kg,每3米布置一道q2=65.6*2=131.2kg4.1.3桥面每隔3m设置一道横梁,横梁采用工字钢I16a,纵梁采用工字钢I12,纵梁间距48cm,设置6根,桥面板采用5mm厚钢板。

3m横梁工字钢I16a产生线荷载20.5*2.7=55.35kg3m纵梁工字钢I12a产生线荷载3*6*14.21=255.78kg3m桥面板产生线荷载5*2400*3000*7.85/1000000=282.6kg3m桥面线荷载小计:q3=55.35+255.78+282.6=593.73kg4.1.4泵管与泵管内混凝土125泵管壁厚4.5mm,线荷载3.14*(134*134-125*125)/4*3000*7.85/1000000=43.09kg3m素混凝土按2.55线荷载=3.14*125*125/4*3000*2.55/1000000=93.83kg3m 线荷载小计:q4=43.09+93.83=136.92kg4.2活荷载4.2.1施工机具及人群荷载按照60人通行计算,每人平均70kgq5=70*60/162*3=77kg双索总计:q=(2*q1+q2+q3+q4+q5)/3=(2*63.51+131.2+593.73+136.9+77)/3=355.3kg=3553N单索总计:q 单=q/2=3553/2=1776.5N吊杆产生集中力F=(131.2+593.73+136.9+77)/2=469.415KG4.2主索自然状态4.2.1钢丝绳核心公式计算主索自然状态下的核心公式。

缆索吊装计算完整版计算书

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C2=
x(L-x) 2L2
P(P+G)E k
An
cos
2 β
=
129×(258-129) 2×2582
2 ×75.6×4182.48×272.591(272.591+115.777)×1 =4184278981.1027
代入数据得张力方程:
3
2
HΔ +(4.8665)HΔ -4360878294.4727=0
fx
=x(L-x) HxL
(G2
+P)=11032×4.(427588×-1235)8
(1152.777
+272.591)=3.982m
主索升角
4
计算书
tgγ=L-2x 2HxL
(P+G)=2×1205284-.24×781×3 258
(272.591+115.777)=0.17044
γ=0.168817767204824° 5、温度改变对主索的影响时的张力和垂度 主索架设和安装温度升高 15℃ 求跑车吊重于跨中,主索的张力和垂度 根据张力普遍方程,钢丝的线膨胀系数 ε=1.2E-5 Δt=15℃
得到张力方程
3
2
Ht +C1 Ht -C2-C3=0

C2=
x(L-x) 2L2
P(P+G)E k
An
cos
2 β
=
129×(258-129) 2×2582
2 ×75.6×4182.48×272.591(272.591+115.777)×1 =4184278981.1027
代入数据得张力方程:
5
计算书
3
2

施工用缆索式起重机设计计算教材

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施工用缆索式起重机设计计算Design and simplified calculation for cable crane攀钢集团冶金工程技术有限公司机电安装工程分公司Pangang Group Metallurgical engineering technology co,,ltdElectromechanical subsidiary company朱明2012年3月7日一、概述缆索式起重机(架空索道)在我公司的工程施工中被广泛运用,我们曾承建了会理锌矿长距离架空索道及设备安装、502电厂架空索道的安装,由于我市及周边地区处于山区,运输条件极为不便,在设备安装施工中也广泛采用了缆索式起重机运送设备和管道的运送方式,如会理县云甸乡20t渡槽安装、会理黎溪电站水轮机组吊装(分解后设备单件重5t),攀钢白马铁矿至西昌二基地精矿压力输送管道管廊吊装、攀钢耐密煤气管线敷设吊装、大直有关型式及说明:在此以攀钢白马矿至西昌精矿浆长输管线施工用缆索起重机为例,见图1、图2,起吊重量G=5t,水平运距150m,运送点与支架1落差约150 m,安装点在深山峡谷间无路可往,在支架1处有临时便道公路通往,支架2未采用,而是直接在峡谷对面山上埋桩代替。

二、缆索起重机结构及计算1、支架高度H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+fh1—所需最大起重高度,此处取0.2 m ; h2—上述高度与所吊起构件间的间隙,一般采用2m ;h3—被吊装构件的最大高度,在此取1.2 m ; h4—吊索的栓系绑扎高度,一般采用1m ;h5—起重滑轮组的最小长度,在此取0.5 m ; h6—起重小车净高,一般采用1m ;f —缆索(承重索)在跨度中央的下垂度,可按经验选取f =0.05~0.07L 或;L 表示跨距,按150m 代入,相对垂度f/L 的数值越小,承重钢丝绳的拉力越大,f/L 数值过小,则所需支架高度就比较高,同时运行阻力较大,牵引索要加大。

1 第一章 250t缆索吊机缆索系统计算(10.23)

1 第一章 250t缆索吊机缆索系统计算(10.23)

云南澜沧江特大桥50t缆索吊机左侧缆索系统设计计算书普立大桥250t缆索吊机缆索系统设计计算书一、基本参数1、1 缆索吊布置基本参数*表1注:"A锚碇"、"A塔柱"分别指普立岸锚碇、塔柱;"B锚碇"、"B塔柱"分别指宣威岸锚碇、塔柱。

1、2 缆索吊所用钢丝绳基本参数钢 丝 绳 基 本 参 数*表2二、计算荷载缆索吊系统上的作用荷载有两种:即均布荷载与集中荷载。

均布荷载包括主索、起重索、牵引索、支索器及联结绳自重;集中荷载包括钢箱梁节段重、跑车重、吊具重、配重以及起重钢丝绳重等。

云南澜沧江特大桥50t缆索吊机左侧缆索系统设计计算书2.1 均布荷载主索q 1=0.240t/m 起重索q 2=0.011t/m 牵引索q 3=0.022t/m支索器q 4=0.003t/m (支索器间距按30m考虑,单重100kg)支索器联结绳q 5=0.001t/m 合计∑q=0.277t/m2.2 集中荷载钢箱梁节段重Q 110%)跑车重Q 2两台跑车,单台按20t计)扁担梁重Q 3旋转吊具重Q 4配重Q 5=5.0t起重钢丝绳重Q 6=8.1t (钢丝绳同起重索,起吊高度75m)合计三、主索(承重索)计算3、1 工况一:最大吊重位于跨中时的计算3、1、1 主索最大张力及相应垂度计算当跑车吊最大吊重位于跨中时,主索张力及垂度为最大,为最不利工况。

初拟跨度与最大垂度之比为:L/f max 则 最大垂度f max 则主索最大水平拉力 H max 可由下式计算而得。

H max =qL 2/(8f max cos β)+QL/(4f max )=1005.90t 主索最大张力时对A塔柱的竖向压力V A 为:V A =qL/(2cos β)+Q/2+H max tan β=220.98t 主索最大张力时对B锚碇的竖向压力V B 为:V B =qL/(2cos β)+Q/2-H max tan β=187.79t 牵引索、支索器及联结绳自重;集中荷载包括钢箱梁节段重、跑车重、吊具重、配重以及起重钢丝绳重等。

施工用缆索式起重机设计计算教材

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施工用缆索式起重机设计计算Design and simplified calculation for cable crane攀钢集团冶金工程技术有限公司机电安装工程分公司Pangang Group Metallurgical engineering technology co,,ltdElectromechanical subsidiary company朱明2012年3月7日一、概述缆索式起重机(架空索道)在我公司的工程施工中被广泛运用,我们曾承建了会理锌矿长距离架空索道及设备安装、502电厂架空索道的安装,由于我市及周边地区处于山区,运输条件极为不便,在设备安装施工中也广泛采用了缆索式起重机运送设备和管道的运送方式,如会理县云甸乡20t渡槽安装、会理黎溪电站水轮机组吊装(分解后设备单件重5t),攀钢白马铁矿至西昌二基地精矿压力输送管道管廊吊装、攀钢耐密煤气管线敷设吊装、大直有关型式及说明:在此以攀钢白马矿至西昌精矿浆长输管线施工用缆索起重机为例,见图1、图2,起吊重量G=5t,水平运距150m,运送点与支架1落差约150 m,安装点在深山峡谷间无路可往,在支架1处有临时便道公路通往,支架2未采用,而是直接在峡谷对面山上埋桩代替。

二、缆索起重机结构及计算1、支架高度H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+fh1—所需最大起重高度,此处取0.2 m ; h2—上述高度与所吊起构件间的间隙,一般采用2m ;h3—被吊装构件的最大高度,在此取1.2 m ; h4—吊索的栓系绑扎高度,一般采用1m ;h5—起重滑轮组的最小长度,在此取0.5 m ; h6—起重小车净高,一般采用1m ;f —缆索(承重索)在跨度中央的下垂度,可按经验选取f =0.05~0.07L 或;L 表示跨距,按150m 代入,相对垂度f/L 的数值越小,承重钢丝绳的拉力越大,f/L 数值过小,则所需支架高度就比较高,同时运行阻力较大,牵引索要加大。

缆索吊机设计计算书

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垂度方程: f X 式中 a
qx( L x) Qx( L x) 2 H cos HL
K1 24 K1 ( K 2 K 4 ) H max d S 2 L H max d
2 b K1 ( K5 GX ),
c
K1 K3 L2
4
第二章 绳索系统计算
Eh FK cos 2 K1 , 24 K 2 3Q '(Q ' G ) G 2
FK ——单根主索截面积( 697.08mm2 )
E K ——主索弹性模量( 0.785 105 MPa )
(250+34.87 2) 65.53=20951.25N 单根主索总重: G
单根主索水平张力: H max d
H max 660478.65 = 330239.32 N 2 2
K1 K3 0 L2
c
3 2 H0 178430.19H 0 7.902 1014 0
查诺模图:a=1.784,b= 0.79 得 H 0 2.8 105 N
f0
qL2 65.53 2502 1.83m 8H 0 cos 8 2.8 105
4.8 250 16382.5 600 16982.5 N 2
K1K3 2.724 106 8.876 109 c 2 3.87 1011 2 L 250
b c 1252 8.45 1014 3.87 1011 1252 6.89 1015
3 2 H0 178430.19H 0 6.89 1015 0
S2 250 EK 1.2 105 0.938 105 MPa 319.73 S
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缆索吊装系统计算书

缆索吊装系统计算书

缆索吊装系统计算书简介:此缆索吊装系统用于吊装两岸T 梁及钢桁梁。

左岸采用万能杆件拼装成双柱门式索塔,锚碇为用万能杆件拼装成的重力式锚碇;右岸不设索塔,直接在岩体上打锚洞,索鞍放在洞口,锚碇为在锚洞内埋型钢卧梁。

整套天线系统分上、下游两组。

每组由一组主绳 和两组工作绳组成。

主绳由4根φ47.5mm 钢绳组成,工作绳由1根φ47.5mm 钢绳组成。

工作绳兼作压塔绳。

f m a x =781.20754.48742.96甘洛岸汉源岸781.20洞锚重力式锚θ1=θ2=基本资料拟定:跨径L =333m ;工作垂度:f max =L/12=333/12=27.75m ; 项目 内容 主索 起重索 牵引索 钢绳根数、直径 4φ47.5 2φ21.5 2φ28 单重(kg/m ) 4×7.929=31.7162×1.638=3.2762×2.768=5.536钢丝直径(mm)2.21.01.3钢绳面积(cm2)4×8.4347=33.74 2×1.7427=3.486 2×2.9452=5.89 钢丝抗拉强度155 155 155 (kg/mm2)钢绳破断拉力(t).82×4×130.5=428.04 .82×27=22.14 .82×45.65=37.43 方案一:按照左岸T梁(20.22m)重量进行计算T梁吊装采用上、下游两组吊点抬吊方式进行起吊一、主索受力计算:1、基本数据:1)钢绳自重(主索、起吊索、牵引索)g=(31.716+3.2760+5.536)=40.528kg/m=0.040528t/m2)作用在主索上的集中荷载为:a)T梁自重:p1=45tb)T梁超重:p2=5%p1=2.25tc)吊具重(包括配重、自重):p3=8t(两个吊点)即:p=(p1+p2)/2+p3=31.63tb=19m f max=27.75m2、钢绳的拉力T max计算:1)水平力H max计算:p(L-b) gL2H max=————+——4f max8 f max31.63×(333-19) 0.040528×3332=————————+——————4×27.75 8×27.75=89.46+20.24=109.7t2) 水平夹角φ:f max 27.75φ=arctg ——=arctg————=100(L-x)/2 1573) 拉力T max:T max=H max/cosφ=109.7/cos100=111.4t3、主索的安全系数:K=[T]/ T max=428.04/111.4=3.84>3 安全4、主索安装垂度的计算:1)空载,吊点在跨中时主索最大水平力H x计算:由方程:E k A n cos2βG2 E k A n cos2βH x3+H x2{————[3p(p+G)+G2]-H}-——————-24H224x(L-x)p x(p x+G) E k A n cos2β————————————=02L2式中:H= H max=109.7t p=31.63t x=L/2=166.5mE k=756t/cm2A n=33.74cm2G=gL=.040528×333=13.5tE k A n=25507.44t cosβ=1 L=333m p x=p3=8t有:25507.44H x3+H x2{————[3×31.63×(31.63+13.5)+13.52]-109.7}-24×109.7213.52×25507.44 166.5×166.5×8×(8+13.5) ×25507.44 ————————-——————————————————=0 242×3332整理后得:H x3+284.6014776H x2-742107.0825=0解得:H x=47.28t2)安装垂度f x的计算:p x L qL2p x L GL由式:f x=——+——= ——+——4 H x8 H x 4 H x8 H x8×333 13.5×333有:f x=————+————=25.99m4×47.28 8×47.285、主索的应力验算:1)考虑弯曲应力时:T p E kδmax=——+——√——A n n T A n式中:T=T max /4=111.4/4=27.85t A n =8.4347 cm2p=31.63/4=7.91t n=4 E k=756t/cm227.85 7.91 756有:δmax=——+——×√————8.4347 4 27.85×8.4347=6.85t/cm2=68.5kg/mm2[δ] 155安全系数:K=——=——=2.26>2 安全δmax82.622)考虑接触应力时:T dδmax=——+E k——A n D min式中:T=T max /4=111.4/4=27.85t A n =8.4347 cm2d=2.2mmD min =1000mm(1个吊点两天车之间距离)E k=756t/cm227.85 2.2有:δmax=————+756×——8.4347 1000=4.96 t/cm2=49.6 kg/mm2[δ] 155安全系数:K=——=————=3.13>2 安全δmax49.6二、起重索计算:1)起重索受力F的计算及验算:起吊绳采用走8线进行起吊,一个吊点采用一端用1台5T卷扬机进行起吊,另一端锚固的方式,经过2个转向滑车进卷扬机。

缆索吊塔架设计计算书(A3)

缆索吊塔架设计计算书(A3)

宁波市东外环甬江大桥工程缆索吊设计说明书一、工程概况甬江大桥主拱拟采取缆索吊装方案。

由于桥址处航空限高为107m,为减小缆索吊跨中垂度、保证主跨拱肋安装,在主拱中部加设一座临时索塔,根据本桥钢箱拱肋的结构形式和最大节段重量,甬江大桥吊装系统采取150m+217m+217m+150m跨径组合的连续四索跨吊装系统。

整个缆索吊系统共设三个索塔。

索塔采用门形全钢结构,塔柱横桥向中心距28m,顶宽42m(边索塔为41.8m)。

边索塔为双柱式门形结构,分别设在P3、P4主墩承台顶面,采用缆索、扣索合二为一的方式,索塔底部与主墩承台固结;中索塔为四柱式门形结构,设在主跨跨中位置,仅布置有缆索系统,索塔底部与临时承台固结。

主索长度820多米,采用两组主索。

单组主索由8根φ70mm、公称抗拉强度为1470MPa的密封钢丝绳组成,每根钢丝绳最小破断拉力为4976kN(《密封钢丝绳》GB/T 352-2002)。

单组主索设计吊重1800kN,两组主缆索总设计吊重能力为3600kN,主索安全系数≥3.5。

两组索道均采用独立的起重、牵引、跑车及上、下挂系统,全桥共四套。

每组主索起重系统由4台16t卷扬机、12线φ32mm起重钢丝绳和4台1000kN主索跑车系统组成。

跑车牵引系统由φ32mm钢丝绳,4台16t卷扬机组成。

主索道内侧设2套工作索系统,全桥共4套。

工作索主要用于临时风撑、吊杆等吊装起重作业。

工作索道分别用2φ56mm普通钢丝绳组成,最大设计吊重20t。

缆索系统总体布置见图1-1二、缆索系统设计1.主缆系统设计计算模型:主缆跨度实际布置为:150m +217m +16m +217m +150m ,中间16m 跨对主缆受力影响很小,可忽略不计,即简化为双跨缆索系统:150m +217m +217m +150m 。

(1) 主索荷载:单组主索拟采用8φ70mm-1470MPa 密封钢丝绳,作用于主索上均布荷载总重:G =521kN跑车、吊具及起重牵引索分配重量等空载集中力:Q 0=280kN最大节段ZN1重1800kN ,采取与中索塔抬吊安装,因此取第二大节段ZN9作为设计吊装荷载,跨中设计吊重:Q 吊=1620kN则:Q m =Q 0+ Q 吊=1900kN (2) 设计吊重下主索张力设计吊重下跨中垂度取f m =12.5m (矢跨比:1/17.36) 则主索水平分力:kN a L f Q f GL H m m m m 8921)12217(5.12419005.128217521)(48=-⨯+⨯⨯=-+=此时,主索张力:kN H T m m 8921=≈一组主索(8φ70mm-1470MPa 密封钢丝绳)破断拉力:kN T n 3423586.049768=⨯⨯= 主缆安全系数:384.3892134235>===m n T T K .5,满足设计要求。

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施工用缆索式起重机设计计算Design and simplified calculation for cable crane攀钢集团冶金工程技术有限公司机电安装工程分公司Pangang Group Metallurgical engin eeri ng tech no logy co,,ltdElectromecha nical subsidiary compa ny朱明2012年3月7日一、概述缆索式起重机(架空索道)在我公司的工程施工中被广泛运用,我们曾承建了会理锌矿长距离架空索道及设备安装、502电厂架空索道的安装,由于我市及周边地区处于山区,运输条件极为不便,在设备安装施工中也广泛采用了缆索式起重机运送设备和管道的运送方式,如会理县云甸乡20t渡槽安装、会理黎溪电站水轮机组吊装(分解后设备单件重5t),攀钢白马铁矿至西昌二基地精矿压力输送管道管廊吊装、攀钢耐密煤气管线敷设吊装、大直径浓缩池中心耙架及设备吊装等,自己多次参与架空索道的选择及计算应用实例,现结合现场实际情况将有关计算理论附列如下:支架1图1施工用缆索式起重机要件构成图2 白马矿至西昌基地精矿压力输送管通廊吊装有关型式及说明:在此以攀钢白马矿至西昌精矿浆长输管线施工用缆索起重机为例,见图1、图2,起吊重量G=5t,水平运距150m,运送点与支架1落差约150 m,安装点在深山峡谷间无路可往,在支架1处有临时便道公路通往,支架2未采用,而是直接在峡谷对面山上埋桩代替。

二、缆索起重机结构及计算1、支架高度H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+fhl —所需最大起重咼度,此处取0.2 m ; h2 —上述咼度与所吊起构件间的间隙, 一般采用2m ;h3—被吊装构件的最大高度,在此取 1.2 m ; h4—吊索的栓系绑扎高度,一般采用1m ;h5—起重滑轮组的最小长度,在此取 0.5 m ;h6—起重小车净高,一般采用 1m ;£ L Lf —缆索(承重索)在跨度中央的下垂度,可按经验选取f =0.05~0.07L 或- 一 ■—1S 20L 表示跨距,按150m 代入,相对垂度f/L 的数值越小,承重钢丝绳的拉力越大, f/L 数值过小,贝U 所需支架高度就比较高,同时运行阻力较大,牵引索要加大。

根据以上数值,可 取 H=10m 。

2、承重索计算及依据悬挂在两支点上的钢索,在其均布荷载的作用下所呈现的线形如图3所示,在其上取一微小线段dL 进行受力分析,由力的平衡原理得钢丝绳微段在平衡静态时的方程为:T cos ( 0 +d 0 ) =Tcos 0 =HT sin ( 0 +d 0 ) =Tsin 0 +qdL 又由于 y =tg 0 ; dy =dtg 0 , 联立这几个式子得微分方程式:当x=0时,一 一小的,可以省略不计,并将曲线的坐标原点移动一个 a 值的位置,则得悬挂钢索曲线的近以A(q 为悬索单位长度的质量,)V — 7 T'+dH'H ■ r ―=— qdLT --------- V=-=:称为补偿函数,即可解得■,将此式展开为代数函数的形式有:在上式中若补偿函数 a 值较大,即悬挂钢索的挠度系数较小时,第三项以后的值是很微的位置上发生,即在悬索的跨度中央位置,其值为二一。

在此引入中央挠度系数 So 即3H2亠 x 式:y=,由此悬索曲线变成以曲线顶点为原点的抛物线方程式。

为了便于分析,将抛2a物线理论曲线的载荷分布转化为沿水平跨度,全长均匀分布,如图所示。

这时均布载荷为 J 二工;L 表示曲线长度,L0为其跨度。

由力的平衡原理算得 AB 两点支点的水平分力和垂直分力H A =H B =H竽-H 呼=y-HtgaOnLnQ LV B =^+Htga=y+Htga再取出分离小段进行受力分析如图 4所示,由力的平衡条件得 V=VA-qx,又由于--—,并将前面VA 式代入。

有下列微分方程: in- —--I - : ------------- 即一 -------------------- ;解此微分方程式整理得- -------- --------- …L.即以A 为原点的悬索抛物线方程式。

再由力的平衡条件VM :.. : : ':!(见2E……挠度方程式。

由一qulo-lx) 丄3的条件解设曲线的最大挠度在:—得I 述扣飞富,又因为二二--■-:所以分离小段图),得T A H A----------- --- .实际施工吊装中,承载索上作用的集中载荷 Q=5t 时所呈现的线形如图5所示。

由力的平衡条件可以求得 A 、B 两支点的反力为:q Q L D Qx 心二罟+》+Htga£ JLg设曲线上任意荷重点 C 距支点A 的水平距离为KS , K 称为荷重位置系数,式变为:[亠亠—「-⑴,]-业*樹鮒在右图中AC 段距x 的某一点处截取一段进行分析,有 H A =H=常数, 一 一 一;ih时,x=0,即c=0,解此微分方程得 AC 段曲线方程 ' 二 :宀、-令n 为曲线中央挠度与水平跨度的比值即[.二二代入上面的式子,就有•----------------------------------------------;[X ,Aq 。

' jIII□厂Xx L 一 —HxL KL 1VJ T由賈单朮并整理得微分方程:th——一一—当边界条件y=0 叫二学+f山-刃―日呼AHTH A■■二一w. ;1;二二亠」「在整条曲线上任意点C 的挠度方程式可设x=kL o 或X i =(i-k )L o ,而得到,即:-2H - 2H这时可用挠度表示张力-•----'因此对曲线AC 和曲线CB 的方向系数可以Z F D表示为不带水平张力 H 项的形式 ...,膻血1航1+轴4吗5二二"、、[、■•.. ■ .「.假设承载索在承载前后均无伸长变化, 即可以认为曲线 AC血 臥「軸则5与曲线CB 长度之和等于无载荷时的钢绳总长,亦即有方程式。

产Jl+(¥『血+f %”+ (窈 dx = L 0seca (l+|S 02 CQ " a :得得- …-联立上面fc 式还可求得当「二 时荷重索水平张力:EjgLfl*_ QiS | QlyH max =一:k 2*mut ^J3ii本人曾参考许多关于缆索起重机荷载计算书籍、 资料,均仅有荷载位于跨中时, 缆索所重吊装技术手册》P234,此公式与前面所推公式相同,式中 P 为起重小车和索具重量(t ),Q 为起重量(t ),L 为缆索起重机即架空索道跨度(m ),f 为缆索下垂度(m ),G 为缆索自重(t )。

荷重比即荷重与承载索之索重之比值得 二L V-C ;,设f x 为AC 段曲线的挠度函数表达式则tx=y+ xtga二'「J,以同样方式,可得出CB 段即H max =T ,见《建筑施工手册》上册§ 2-3-4,《起根据前面所述X 号+f + Ht“十应8即承载索最大张力发生在上支受拉力T 值由下式求得:点B 上,而不是在跨中位置! 这是两支架不在同一高程上时应注意的问题, 否则将在施工中造成承载钢丝绳张力计算失误,而致安全事故发生,由上面所得:丁阳詁 詁“何叔理Q +手蘇++sec :«) + Q L (4s :+4£tgc +sec z a)j式中S —荷重索之中央挠度系数,〕二一可先取为0.05~0.07 ;Q —承载索上之集中荷重,此处取为 5000kg ;q o —承载索上之当量均布荷重L 二-,q为承载索单位长度重量, 可先由跨中荷载公式初略算出所选钢丝绳绳径后代入q ;其中T 初已算出为21062.4kg ,因为已知a =45。

可以由力学原理及平衡式简化计算得V B值,已知$ 37mm 钢丝绳重量为 487.1kg/100m ,总长为212.13m 时,钢丝绳总重量为 1033.285kg ,由力学三角形即可求得V B =5353.55kg ,代入T max 式中:T mflS = VT 2 + = V21O62.41Z + S3S3552 = 21732.133kg曲线长度进行积分,且因为当挠度达到最大时,曲线长度亦达到最大值,所以可将函数展开 成泰勒级数形式,然后取其前三项进行分步积分,得211+-tga dxRJl^seca (14s^C0S 4a ) = ?L此处取L 为212.73m ;a —承载索弦线倾角,此处取45。

,由三角恒等式…—;seC a = 1+ t# a 所以COS isec45° =1.414;2sec 45°~ 2 , 将Q = 5000kg ,起重小车和索具重P=100kg, 一 — 一 m15代入下式中初选钢绳T(5000+100:}彳"c 仃・--------- ■ .. ■ . 设定安全系数K=3.5,总破断拉力=KT 初=3.5X 19125= 66937.5kg ,初选 $ 37mm 的6X 19- 155钢绳,其破断拉力为 79850kg ,重量为487.1kg/100m ,重新代入 T 公式中:ixiaBX10X100=2106241kg这时按3.5的安全系数 T 总=KT = 3.5X 21062.41= 73718.435kg v 79850kg但根据前面计算L o —承载索水平跨距,L 为承载索曲线长度, 因舟对悬索再取 K=3.5 的安全系数, 「总=3.5X 21732.133= 76062.466kg v 79850kg 3、弯曲应力的校核。

缆索起重机除对钢丝绳张力强度有要求外, 还要对钢丝绳弯曲应力进行校核。

有些书上将弯曲应力(T W 与拉应力d L 之间有一个比值,即 丄 。

在《矿山机械一提升运输机械 2 3部分》中仅规定一个安全系数即: …一丄,此式表示承载索最大张力与承载索破断拉力之T 1I比值为 “in 要求:K min 》2.6~3.2最小不能低于2.6。

对于施工用缆索起重机,多数主张米 用 v 1即可满足弯曲应力要求。

在此采用以下公式计算:弯曲应力9缆行车取为两个车轮,即 n=2,两轮中心距550mm , $ 37mm 钢丝绳断面积F=515.46mm 2钢丝绳弹性模量 E=8X 105kg/cm 2aS满足弯曲应力的要求。

在实际使用中,还要考虑动载荷。

如吊钩突然起动、制动,在高低不平的山坡地起吊重 物与地面的刮擦碰撞,如重物碰撞到凸起坡地、树枝等等,一般考虑动载荷是用动载荷系数 来解决的,即 Q 计=RQ 许,Q 计一计算载荷,R —动载荷系数,一般为 1.20〜1.30, Q 许一许可 载荷,包括吊钩、索具和起重物。

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