缆索吊装系统计算分析
缆索吊装系统主索的受力与变形计算
缆索吊装系统主索的受力与变形计算陈俊松;刘飞【摘要】Given the fact that most of the popular theories of suspension cables are complicated and hard for constructors to control, this paper proposes a new and simple method to calculate the stress and deformation of cable-hoisting systems. A construction case is presented based on this new method. Tensile force, deflection and security coefficients are calculated accurately to verify the validity of the method. With this calculation method, both deformation and security coefficients of main cables in the cable-hoisting system with different tensile force can be obtained to help construction entities to choose the suitable suspension cable structure. The proposed method is believed to help construction entities to design cable hoisting systems and can serve as the basis for construction field control to improve construction safety.%针对目前悬索理论复杂、不便于施工技术人员掌握的特点，本文提出了一种计算缆索吊装结构受力和变形的简易方法，并应用该方法进行了案例分析，准确计算出主索系统的拉力、挠度和安全系数，验证了该方法的有效性。
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。
缆索吊机计算书
某桥缆索吊计算书目录某桥缆索吊初步计算成果 (1)一、吊装系统总体布置 (3)二、计算荷载 (4)三、计算工况 (4)四、计算基本假定 (5)五、承重索、起重索和牵引索计算分析结果 (5)5.1工况1：跨中吊装标准梁段（P2=975 /2 kN）时的工况 (5)5.2 工况2：距东岸缆塔中心线70m吊装D梁段时的工况 (7)5.3工况3、4牵引索(φ32)计算结果 (8)六、塔架及风缆系统计算结果 (10)6.1西缆塔承受的荷载 (10)6.2东缆塔承受的荷载 (12)6.3缆塔风缆计算 (14)6.3.1东塔缆风索计算 (15)6.3.2西塔缆风索计算 (17)一、吊装系统总体布置某桥缆索吊装系统主跨径242m ，后锚跨径为89m(西岸)及50m(东岸)，与水平线夹角分别为 7.232.17、，如图1所示。
该吊装系统沿横桥向布置两组主索，每组主索由6φ56纤维芯钢丝绳组成，每组设置一道跑车，整个缆索吊共计4台跑车；跑车牵引选用20t 卷扬机，沿每组主索纵桥向梁段各布置1台共计4台，牵引索采φ32走2布置；选用4台10t 卷扬机作为起重卷扬机，南北各布置两台。
每个跑车均设置单独的起吊系统，起重索采用φ28钢丝绳走10布置。
主吊装系统钢索参数设置见表1。
图1：吊装系统总体布置二、计算荷载主索计算荷载2.1恒载（均布载荷）主索（6φ56）q1=11.6 kg/m×6=69.6 kg/m起吊索（1φ28）q2=2.98 kg/m牵引索（2φ32）q3=7.78 kg/m支索器（间距40m）：q4=129kg/40m =3.225 kg/m中跨均布荷载∑q=q1+q2+q3+q4=87.5 kg/m则Q=242m×87.55 kg/m=211.75kN2.2活载（集中载荷）跑车及吊具：6×8 kN +50 kN =98kN起重绳及动滑车：2×8×2.98×14kN+10kN=17.67 kN合计：P1=115.67 kNa、吊装标准梁段时钢梁最大吊重P2=975 /2 kN则每组主索最大活载合计，考虑1.2的动载系数P=1.2×（975/2+115.67）=723.8kNb、吊装D梁段时钢梁最大吊重P2=1386/2 kN，考虑1.2的动载系数则每组主索最大活载合计P=1.2×（1386/2+115.67）=970kN三、计算工况工况1：跨中吊装标准梁段（P2=975 /2 kN）时的工况工况2：距东岸缆塔中心线70m吊装D梁段(P2=1386/2 kN)时的工况工况3：距塔20m吊装标准梁段（P2=975 /2 kN）时的工况工况4：距塔30m 吊装吊装D 梁段(P 2=1386/2 kN)时的工况说明：通过工况1、2确定承重索索长和直径等参数，通过工况3、4确定最大升角和牵引力。
湘江四大桥缆索吊装系统计算研究分析报告
湘江四大桥缆索吊装系统计算报告2005-11目录1索塔11.1计算模型11.2荷载及边界条件51.3主索荷载在跨中61.3.1塔身万能杆件内力及应力6a)杆件内力6b)杆件应力101.3.2塔顶工字钢应力151.3.3塔铰应力及反力161.4主索荷载在塔前171.4.1塔身万能杆件内力及应力17a)杆件内力17b)杆件应力211.4.2塔顶工字钢应力261.4.3塔铰应力及反力271.5索塔稳定性分析282塔身N14节点板312.1计算模型312.2荷载及边界条件312.3应力分布332.4屈曲分析353钢锚箱373.1计算模型373.2荷载及边界条件433.3钢锚箱应力分布434背扣索钢锚梁464.1计算模型464.2荷载及边界条件494.3钢锚梁应力分布505总结536索塔顺桥向斜杆采用米字形布置时地塔身受力546.1主索荷载在跨中546.1.1塔身万能杆件内力及应力54c)杆件内力54d)杆件应力586.2主索荷载在塔前636.2.1塔身万能杆件内力及应力63c)杆件内力63d)杆件应力67图表索引图 1.1 模型总体1图 1.2 西岸索塔模型轴侧投影2图 1.3 西岸索塔模型正面投影2图 1.4 索塔模型侧面投影3图 1.5 索塔模型俯视投影3图 1.6 塔铰示意4图 1.7 塔身中部示意4图 1.8 塔顶示意5图 1.9 塔铰约束示意6图 1.10 荷载在跨中时杆件4N1轴力（Tf）7图 1.11 荷载在跨中时杆件2N1轴力（Tf）7图 1.12 荷载在跨中时杆件2N3轴力（Tf）8图 1.13 荷载在跨中时杆件4N3轴力（Tf）8图 1.14 荷载在跨中时杆件2N4轴力（Tf）9图 1.15 荷载在跨中时杆件4N4轴力（Tf）9图 1.16 荷载在跨中时杆件2N5轴力（Tf）10图 1.17 荷载在跨中时全部杆件地应力水平（MPa）11图 1.18 荷载在跨中时杆件4N1应力（MPa）11图 1.19 荷载在跨中时杆件2N1应力（MPa）12图 1.20 荷载在跨中时杆件2N3应力（MPa）12图 1.21 荷载在跨中时杆件4N3应力（MPa）13图 1.22 荷载在跨中时杆件2N4应力（MPa）13图 1.23 荷载在跨中时杆件4N4应力（MPa）14图 1.24 荷载在跨中时杆件2N5应力（MPa）14图 1.25 荷载在跨中时塔顶工字钢等效应力（MPa）16图 1.26 荷载在跨中时塔铰型钢等效应力（MPa）17图 1.27 荷载在塔前时杆件4N1轴力（Tf）18图 1.28 荷载在塔前时杆件2N1轴力（Tf）18图 1.29 荷载在塔前时杆件2N3轴力（Tf）19图 1.30 荷载在塔前时杆件4N3轴力（Tf）19图 1.31 荷载在塔前时杆件2N4轴力（Tf）20图1.32 荷载在塔前时杆件4N4轴力（Tf）20图1.33 荷载在塔前时杆件2N5轴力（Tf）21图1.34 荷载在塔前时全部杆件地应力水平（MPa）22图1.35 荷载在塔前时杆件4N1应力（MPa）22图1.36 荷载在塔前时杆件2N1应力（MPa）23图1.37 荷载在塔前时杆件2N3应力（MPa）23图 1.38 荷载在塔前时杆件4N3应力（MPa）24图 1.39 荷载在塔前时杆件2N4应力（MPa）24图 1.40 荷载在塔前时杆件4N4应力（MPa）25图 1.41 荷载在塔前时杆件2N5应力（MPa）25图 1.42 荷载在塔前时塔顶工字钢等效应力（MPa）27图 1.43 荷载在塔前时塔铰型钢等效应力（MPa）28图 1.44 荷载在跨中时西岸索塔屈曲失稳模态29图 1.45 荷载在塔前时西岸索塔屈曲失稳模态29图 2.1 N14节点板计算模型31图 2.2 N14节点板计算荷载32图 2.3 N14节点板约束条件33图 2.4 斜杆轴力为56.4Tf时N14节点板应力分布（MPa）34图 2.5 斜杆轴力为40.0Tf时N14节点板应力分布（MPa）34图 2.6 最不利受力N14节点板屈曲失稳模态（K=3.4）36图 3.1 钢锚箱计算模型轴侧及三方向投影图39图 3.2 钢锚箱计算模型剖视图39图 3.3 钢锚箱计算模型局部42图 3.4 背扣索钢锚梁约束条件示意43图 3.5 钢锚箱等效应力分布（MPa）44图 3.6 钢锚箱箱外等效应力分布（MPa）44图 3.7 钢锚箱箱内等效应力分布（MPa）45图 4.1 背扣索钢锚梁计算模型轴侧及三方向投影图47图 4.2 背扣索钢锚梁计算模型剖视图48图 4.3 背扣索钢锚梁荷载示意49图 4.4 背扣索钢锚梁约束条件示意50图 4.5 钢锚梁等效应力分布（MPa）52图 6.1 索塔侧向投影54图 6.2 荷载在跨中时杆件4N1轴力（Tf）55图 6.3 荷载在跨中时杆件2N1轴力（Tf）55图 6.4 荷载在跨中时杆件2N3轴力（Tf）56图 6.5 荷载在跨中时杆件4N3轴力（Tf）56图 6.6 荷载在跨中时杆件2N4轴力（Tf）57图 6.7 荷载在跨中时杆件4N4轴力（Tf）57图 6.8 荷载在跨中时杆件2N5轴力（Tf）58图 6.9 荷载在跨中时全部杆件地应力水平（MPa）59图 6.10 荷载在跨中时杆件4N1应力（MPa）59图 6.11 荷载在跨中时杆件2N1应力（MPa）60图 6.12 荷载在跨中时杆件2N3应力（MPa）60图6.13 荷载在跨中时杆件4N3应力（MPa）61图6.14 荷载在跨中时杆件2N4应力（MPa）61图6.15 荷载在跨中时杆件4N4应力（MPa）62图6.16 荷载在跨中时杆件2N5应力（MPa）62图6.17 荷载在塔前时杆件4N1轴力（Tf）64图6.18 荷载在塔前时杆件2N1轴力（Tf）64图 6.19 荷载在塔前时杆件2N3轴力（Tf）65图 6.20 荷载在塔前时杆件4N3轴力（Tf）65图 6.21 荷载在塔前时杆件2N4轴力（Tf）66图 6.22 荷载在塔前时杆件4N4轴力（Tf）66图 6.23 荷载在塔前时杆件2N5轴力（Tf）67图 6.24 荷载在塔前时全部杆件地应力水平（MPa）68图 6.25 荷载在塔前时杆件4N1应力（MPa）68图 6.26 荷载在塔前时杆件2N1应力（MPa）69图 6.27 荷载在塔前时杆件2N3应力（MPa）69图 6.28 荷载在塔前时杆件4N3应力（MPa）70图 6.29 荷载在塔前时杆件2N4应力（MPa）70图 6.30 荷载在塔前时杆件4N4应力（MPa）71图 6.31 荷载在塔前时杆件2N5应力（MPa）71表 1.1 荷载在跨中时塔身杆件内力及应力极值汇总15表 1.2 荷载在塔前时塔身杆件内力及应力极值汇总26表 1.3 西岸索塔屈曲稳定安全系数28表 6.1 荷载在跨中时塔身杆件内力及应力极值汇总63表 6.2 荷载在塔前时塔身杆件内力及应力极值汇总721索塔1.1 计算模型模型总体如图 1.1所示.西岸索塔模型地轴侧图、各方向地投影如图 1.2~图 1.5所示，其中索塔岸侧、江侧方向如图 1.2所示，顺桥向3层桁架平面按江侧—〉岸侧地顺序编号，如图 1.4所示.图 1.1 模型总体图 1.2西岸索塔模型轴侧投影图 1.3西岸索塔模型正面投影岸侧江侧图 1.4索塔模型侧面投影图 1.5 索塔模型俯视投影索塔模型由三部分组成：塔铰、塔身和塔顶，西岸索塔模型中地塔铰、塔岸侧 江侧平面1及加强平面2平面3及加强身中部、塔顶局部放大如图 1.6、图 1.7和图 1.8所示.图 1.6塔铰示意图 1.7 塔身中部示意图 1.8 塔顶示意1.2 荷载及边界条件索塔所受荷载除结构自重外，包括主索鞍传递地主索荷载、工作索鞍传递地工作吊篮荷载、以及前后抗风传递地索力.所有这些荷载量值均按贵单位提供地数值考虑.结构自重西岸索塔塔身重量包括万能杆件、结点板及其它连接件合计312.04T；塔顶地工字钢、夹心木及索鞍等合计34.3T；塔铰6.1*2=12.2T.索塔所受外荷载包括前、后抗风索索力、索鞍上作用地工作荷载两部分，前、后抗风索索力通过索单元直接作用在塔顶，工作荷载按荷载作用在跨中、荷载作用在塔前有两种工况：荷载作用在跨中每幅主索鞍所受水平力60.5T，垂直力370.6T；外侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1T，内侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1+35.5=54.6T；荷载作用在塔前每幅主索鞍所受水平力10.0T，垂直力405.9T；外侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1T，内侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1+35.5=54.6T；索塔结构在塔铰处沿顺桥向可自由转动，如图 1.9所示，图中除RotX自由度放松外，其它5个自由度均约束.图 1.9 塔铰约束示意1.3 主索荷载在跨中1.3.1塔身万能杆件内力及应力本节分别列出了主索荷载在跨中时塔身万能杆件4N1、2N1、2N3、4N3、2N4、4N4、2N5地内力及相应应力.a)杆件内力图 1.10荷载在跨中时杆件4N1轴力（Tf）图 1.11荷载在跨中时杆件2N1轴力（Tf）图 1.12荷载在跨中时杆件2N3轴力（Tf）图 1.13荷载在跨中时杆件4N3轴力（Tf）图 1.14荷载在跨中时杆件2N4轴力（Tf）图 1.15荷载在跨中时杆件4N4轴力（Tf）b)杆件应力图 1.17 荷载在跨中时全部杆件地应力水平（MPa）图 1.18荷载在跨中时杆件4N1应力（MPa）图 1.19荷载在跨中时杆件2N1应力（MPa）图 1.20荷载在跨中时杆件2N3应力（MPa）图 1.21荷载在跨中时杆件4N3应力（MPa）图 1.22荷载在跨中时杆件2N4应力（MPa）图 1.23荷载在跨中时杆件4N4应力（MPa）表 1.1荷载在跨中时塔身杆件内力及应力极值汇总1.3.2塔顶工字钢应力荷载在跨中时索塔塔顶工字钢应力如图 1.25所示，最大等效应力为160.0MPa（局部）.(a)(b)图 1.25荷载在跨中时塔顶工字钢等效应力（MPa）1.3.3塔铰应力及反力荷载在跨中时索塔塔铰型钢应力如图 1.26所示，最大等效应力为140.4MPa.图 1.26 荷载在跨中时塔铰型钢等效应力（MPa）主索荷载在跨中时，在前述荷载作用下内、外侧两个塔铰地竖向支承反力分别为：内侧354.0 Tf，外侧368.8 Tf.1.4 主索荷载在塔前1.4.1塔身万能杆件内力及应力本节分别列出了主索荷载在塔前时塔身万能杆件4N1、2N1、2N3、4N3、2N4、4N4、2N5地内力及相应应力.a)杆件内力图 1.27荷载在塔前时杆件4N1轴力（Tf）图 1.28荷载在塔前时杆件2N1轴力（Tf）图 1.29荷载在塔前时杆件2N3轴力（Tf）图 1.30荷载在塔前时杆件4N3轴力（Tf）图 1.31荷载在塔前时杆件2N4轴力（Tf）图 1.32荷载在塔前时杆件4N4轴力（Tf）b)杆件应力图 1.34 荷载在塔前时全部杆件地应力水平（MPa）图 1.35荷载在塔前时杆件4N1应力（MPa）图 1.36荷载在塔前时杆件2N1应力（MPa）图 1.37荷载在塔前时杆件2N3应力（MPa）图 1.38荷载在塔前时杆件4N3应力（MPa）图 1.39荷载在塔前时杆件2N4应力（MPa）图 1.40荷载在塔前时杆件4N4应力（MPa）表 1.2荷载在塔前时塔身杆件内力及应力极值汇总1.4.2塔顶工字钢应力主索荷载在塔前时索塔塔顶工字钢应力如图 1.42所示，最大等效应力为155MPa.（a）（b）图 1.42荷载在塔前时塔顶工字钢等效应力（MPa）1.4.3塔铰应力及反力荷载在塔前时索塔塔铰型钢应力如图 1.43所示，最大等效应力为142.5MPa.图 1.43 荷载在塔前时塔铰型钢等效应力（MPa）主索荷载在塔前时，在前述荷载作用下内、外侧两个塔铰地竖向支承反力分别为：内侧359.4 Tf，外侧375.0 Tf.1.5 索塔稳定性分析主索荷载作用在跨中和塔前时西岸索塔地屈曲稳定安全系数如表 1.3所示，相应地失稳模态如图 1.44、图 1.45所示.图 1.44 荷载在跨中时西岸索塔屈曲失稳模态由上两图可见，由于对塔身进行了加强，塔身刚度显著增强，在两种最不利主索荷载工况下地屈曲失稳模态均发生在塔铰处，而屈曲稳定安全系数均大于21.2塔身N14节点板2.1 计算模型一块N14节点板及其上螺栓孔地有限元模型如图 2.1所示.图 2.1 N14节点板计算模型2.2 荷载及边界条件由第1.3、1.4节可知，斜杆4N3地最大轴向力为56.5Tf，将此力作为切向分布荷载作用在锚固区，如图 2.2所示.（总体视图）（局部放大视图）图 2.2 N14节点板计算荷载N14节点板计算地约束情况如所示.图 2.3 N14节点板约束条件2.3 应力分布在上述最不利荷载作用下，N14节点板地等效应力（V on Meses应力）如图2.4所示.当斜杆轴力为40.0Tf时地N14节点板应力分布如图 2.5所示.图 2.5 斜杆轴力为40.0Tf时N14节点板应力分布（MPa）由上两图可见，当斜杆轴力大于40.0Tf时，N14节点板须采用材料强度较高地板件.由图 1.13、图 1.30可知轴力较大地斜杆分布，即须采用高强度材质地N14节点板.2.4 屈曲分析按上述最不利荷载，同时考虑到斜杆对节点板面外变形地约束作用，N14节点板地屈曲稳定安全系数K=3.4，其屈曲失稳模态如图 2.6所示，为面外弯曲失稳.（a）图 2.6 最不利受力N14节点板屈曲失稳模态（K=3.4）3钢锚箱3.1 计算模型钢锚箱按设计图纸给定地几何尺寸和材料性质，采用板壳有限元分析，模型如图 3.1、图 3.2所示.（轴侧）（立面）（正面）图 3.1 钢锚箱计算模型轴侧及三方向投影图计算模型在细部上尽可能真实地反映结构地构造细节，错误！未找到引用源.为模型地若干局部放大视图.图 3.3 钢锚箱计算模型局部3.2 荷载及边界条件钢锚箱主要承受前扣索和背扣索锚固索力，贵单位提供地单个钢锚箱所受最大前扣索索力为310.0Tf，相应地背扣索索力为310.0/cos(31.9)=365.0Tf，计算中将扣索索力均匀作用在承压面（边）上.钢锚箱支承在钢横梁上，计算中取最外侧钢锚箱，其支撑钢横梁部分悬空，边界约束条件如图 4.4示意.图 3.4 背扣索钢锚梁约束条件示意3.3 钢锚箱应力分布在上述最不利计算荷载作用下，钢锚箱等效应力（V on Mises应力）分布如图3.5~图 3.7所示.图 3.5 钢锚箱等效应力分布（MPa ）图 3.6 钢锚箱箱外等效应力分布（MPa ）A B DC。
无支架缆索吊机系统计算分析
无支架缆索吊机系统计算分析摘要拱桥无支架施工多采用缆索吊机系统进行架设，本文系统介绍了缆索吊机系统的设计计算过程及拱箱安装阶段受力分析，通过有限元软件SAP2000建模计算，对同类型桥梁有参考价值。
关键词缆索吊机；主索；塔架；计算；分析研究方向：道路与桥梁工程。
杨艳（1979—），女，四川邛崃人，讲师。
研究方向：交通运输工程。
1 工程概况XX上承式预制安装箱型钢筋砼拱桥，拱圈净跨L0=90m，矢跨比为1/6，拱轴系数m=1.988，拱箱断面由3片单箱组成，采用预制缆索吊装施工。
每片箱宽为1.5米，高1.5米，分五段制作吊装，设计最大净重量为73.425吨。
2 主索计算根据静力平衡原理进行计算，首先假设主索初始垂度，即空索垂度；然后计算重索垂度。
主索在荷载作用下必然引起弹性伸长，受载后的总长度S应等于空索长度S0加上由于荷载引起的弹性伸长值ΔS，即：S=S0+ΔS。
建立假设的重索垂度，重索长度计算方程组，一是以图形几何关系算得S；二是以主索内张力得到弹性伸长ΔS算得重索长度：S’=S0+ΔS。
当S≈S’(在要求的精度内)，则假定重索垂度为所求解，其它需要值也迎刃而解。
2.1 主索张力计算主索采用两组6∮47.5mm(6×37+1)的钢索，公称抗拉强度1700MPa，单根破断拉力为1175KN。
根据现场拟定悬索跨度为L＝162.54米，空索垂度f0＝12m，矢跨比为13.5。
设计最大净重量为73.425吨（边箱最重），主索按吊运边箱控制设计。
吊运工况按预制场起吊、拱脚段就位、运输构件至拱顶及运输至索跨跨中共四种工况计算。
经计算拱箱吊运至索跨跨中时，主索张力最大，主索最大张力Tmax=2340.484KN，安全系数K=3.014[2]，满足要求。
(2)主索接触作用应力σ＝Tmax/An＋Ce×E×δ/D其中：钢丝直径：δ＝2.2 mm，滑轮直径：D=450 mm，钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.04×2d/D，钢索直径d＝47.5mm。
缆索吊装系统计算书
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。
缆索吊装计算报告
缆索吊装计算报告1.引言缆索吊装是一种常用于货物搬运的工程技术，利用钢缆作为悬挂装置，将货物吊装起来并移动到目标位置。
在进行缆索吊装计算前，需要确定所需的吊装能力和安全系数，以确保吊装过程安全可靠。
本报告将介绍缆索吊装的计算方法并进行实例分析。
2.缆索吊装计算方法2.1载荷计算在进行缆索吊装计算前，首先需要确定货物的重量和重心位置。
货物的重量可以通过实际称重或相关的设计参数获得。
重心位置的确定可以通过平衡装置或者数学模型计算得出。
在计算重心位置时，需要考虑货物形状的几何特性。
2.2缆索计算缆索的计算通常包括缆索直径和缆索数量的确定。
缆索直径的选择要满足载荷要求和安全系数要求。
常用的计算公式有：-缆索直径=√(4*载荷*安全系数/(π*缆索材料强度))-缆索数量=载荷/(缆索直径*缆索材料密度)2.3吊装能力计算吊装能力计算是确定吊装设备是否能够承受所需载荷的重要步骤。
吊装设备的吊装能力通常由制造商提供，包括吊装机构的最大载重能力和工作半径。
根据实际情况，还需要考虑缆索长度对吊装能力的影响。
3.实例分析假设有一批货物需要通过缆索吊装进行搬运。
货物重量为10吨，重心位于货物长度的1/3处。
缆索材料强度为2000MPa，密度为7800kg/m³。
安全系数为1.5首先计算缆索直径：缆索直径=√(4*10*1.5/(π*2000))≈0.081m然后计算缆索数量：缆索数量=10/(0.081*7800)≈15根接下来进行吊装能力计算：根据吊装设备的规格，最大载重能力为15吨，工作半径为30m。
根据实际情况，假设缆索长度对吊装能力没有明显的影响。
综上所述，根据实例分析，我们需要使用15根直径为0.081m的缆索进行吊装，吊装设备能够承受10吨的货物重量，吊装能力满足要求。
4.结论本报告介绍了缆索吊装的计算方法，并通过一个实例分析展示了计算过程。
在进行缆索吊装计算时，需要确定货物的重量和重心位置，并选取合适的缆索直径和数量。
缆索吊装计算书实例
缆索吊装计算书一、主索计算1、主索荷载 （1）均布荷载主索均布荷载集度q=0.44875KN/m均布荷载重力G=ql=0.44875×258=115.777KN （2）集中荷载主索集中荷载由四部分组成： 行车及定滑轮重力： P1=30KN 吊点动滑轮及配重重力：P2=30KN 起重索重力： P3=1.5912KN 拱肋重力： P4=211KN 总集中重力：P=P1+ P2+P3+P4=272.591KN 2、主索最大张力和相应的垂度当跑车吊重位于跨中时，主索张力最大，控制主索的设计，取控制主索张力的安全系数K=3.5，求主索的容许张力Tmax和相应的跨中垂度f 。
Tmax =Tn K =58293.5=1665.429KN 取H≈Tmax则跨中垂度f=L 4H (G 2 +P)=2584×1665.429 (115.7772 +272.591)=12.799m 则相对垂度 f L =12.799258 =120.163、主索安装张力和安装垂度为了保证假设的主索在吊重时的最大张力不超过容许值，则须求出主索的按装张力H0及安装垂度f0，以便用f0控制主索的张力和标高。
这时，作用于主索上的集中荷载为不计拱肋重力和跑车空载重力P0，位于跨中的主索张力由张力方程求得H 3 0 +H 2 0 {E k A n cos 2 β24H 2[3P(P+G)+G 2 ]-H}- x(L-x)2L 2 P 0 (P 0 +G)E k A n cos 2 β -G 2 E k A n cos 2β24=0式中E k 为主索弹性模量,Ek =75.6GPa主索截面面积An =4182.48mm2主索容许拉力Hmax=1665.429KN P 0 =P 1 +P 2 +P3=30+30+1.5912=61.5912KNβ=0° ，x=L2代入上式得:令 C1= E k A n cos 2β24H 2+[3P(P+G)+G2]-H=75.6×4182.48×1224×1665.4292×[3×272.591(272.591+115.777)+115.7772]-1665.429=-93.1786 令 C2=x(L-x)2L 2 P 0 (P 0 +G)E k A n cos 2 β =129×(258-129)2×2582×75.6×4182.48×61.5912(61.5912+115.777)×12=431777597.744令 C3= G 2 E k A n cos 2 β24 =115.7772 ×75.6×4182.48×1224 =176599313.37得简化张力方程得： H3 0 +C1 H 2-C2-C3=0 代入数据得张力方程： H3 0 +-93.1786H 2-608376911.114=0 解方程得到H0=879.566KN 相应的跨中垂度f=L 4H 0(G 2 +P 0 )=2584×879.566 (115.7772 +61.5912)=8.762m 4、靠近塔架安装拱肋时主索的张力和垂度安装边孔端部拱肋时，设跑车离塔顶的最小水平距离x=13m ，根据张力方程 H 3 x +H 2 x {E k A n cos 2 β24H 2[3P(P+G)+G 2 ]-H}- x(L-x)2L 2 P(P+G)E k A n cos 2 β -G 2 E k A n cos 2β24=0由x=13m ，β=0° ，代入上式得:令 C2= x(L-x)2L 2P(P+G)E kA ncos 2 β=13×(258-13)2×2582×75.6×4182.48×272.591(272.591+115.777)×12=800849020.7807 则张力方程为H 3 x +C1 H 2x -C2-C3=0 代入数据得张力方程： H3 x +(-93.1786)H 2x-977448334.1507=0 解方程得到Hx=1024.478KN相应的跨中垂度f x =x(L-x)H x L (G 2 +P)=13×(258-13)1024.478×258 (115.7772+272.591)=3.982m 主索升角tgγ=L-2x 2H x L (P+G)=258-2×132×1024.478×258 (272.591+115.777)=0.17044γ=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℃令 C1= E k A n cos 2 β24H 2 +[3P(P+G)+G 2 ]-H+εΔtE k A n cos 2 β =75.6×4182.48×1224×1665.4292×[3×272.591(272.591+115.777)+115.7772]-1665.429 +(1.2E-5)×15×75.6×4182.48×12=-36.2634得到张力方程H 3 t +C1 H 2t-C2-C3=0令 C2=x(L-x)2L 2P(P+G)EkAncos2 β=129×(258-129)2×2582×75.6×4182.48×272.591(272.591+115.777)×12=4184278981.1027 代入数据得张力方程： H3 t +(-36.2634)H 2t-4360878294.4727=0 解方程得到Ht=1645.95KNf t =L 4H t (G 2 +P)=2584×1645.95 (115.7772 +272.591)=12.951m 6、塔顶位移对主索的影响时的张力和垂度 塔顶位移△=0.08m 得到张力方程H 3 Δ +C1 H 2Δ-C2-C3=0 令 C1= E k A n cos 2 β24H 2 +[3P(P+G)+G 2 ]-H+Δcos 2 β E k A n L =75.6×4182.48×1224×1665.4292×[3×272.591(272.591+115.777)+115.7772]-1665.429 +0.08×12 ×75.6×4182.48258=4.8665令 C2=x(L-x)2L 2P(P+G)EkAncos2 β=129×(258-129)2×2582×75.6×4182.48×272.591(272.591+115.777)×12=4184278981.1027 代入数据得张力方程： H3 Δ +(4.8665)H 2Δ-4360878294.4727=0 解方程得到HΔ=1632.151KNfΔ =L 4H Δ(G 2 +P)=2584×1632.151 (115.7772+272.591)=13.06m。
缆索吊装计算完整版计算书
令
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
令
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
无支架缆索吊装扣索索力计算方法特点分析
无支架缆索吊装扣索索力计算方法特点分析无支架缆索吊装扣索索力计算方法特点分析无支架缆索吊装是目前建筑物和桥梁悬挂和施工过程中常用的一种技术手段，其主要是通过吊装机械将缆索悬挂在建筑物的主体结构或桥梁构件上，在无支架的情况下实现悬挂和施工。
在这个过程中，扣索的选取以及扣索索力的计算是至关重要的一个环节，对于工程安全和施工效率都有着非常重要的影响。
因此，本文将对无支架缆索吊装扣索索力计算方法的特点进行分析。
一、优化扣索选取方法实现精准测量在对无支架缆索吊装扣索技术进行应用时，首先需要对扣索进行选取，以确保施工过程中扣索的强度与需求相匹配。
在这个过程中，需要考虑多种因素，如扣索的类型、粗细、长度以及强度等。
而在实际施工过程中，为了实现精准计算选取扣索的吊挂力量，我们可以通过所选用的扣索进行电缆和针对外力的张力测量，并对吊挂力量进行计算，从而实现了扣索的优化选取。
二、精密计算扣索索力在施工过程中，由于各种因素的存在，如施工进度、环境变化或设计变更等，都会对扣索的索力产生不同的影响，因此需要对扣索的索力进行精确计算。
对于扣索的索力计算，有几种不同的方法，包括基于公式计算、基于等效系数法计算、基于模型预测计算等。
不同的计算方法具有不同的适用范围和计算精度，具体如下。
1、基于公式计算方法基于公式计算方法是比较传统的一种计算方法，其基本思路是通过对吊装设备的受力分析，运用一定的公式推导扣索索力大小。
其主要特点是简单易用、计算速度快，但是需要熟悉公式的适用范围和结构条件，计算结果易受到环境因素和误差的影响，计算精度有一定的误差。
2、基于等效系数法计算方法基于等效系数法的计算方法主要是通过将计算因素转换为系数，从而实现计算的便捷和准确。
这种方法基于比例原理，通过运用等效系数法，将设计计算转化为测量计算，更精确地进行扣索索力的计算。
3、基于模型预测计算基于模型预测计算方法主要是通过模型预测的方法进行扣索索力的计算，实现对扣索索力变化的快速响应。
缆索吊装系统计算分析
缆索吊装系统计算分析缆索吊装系统是一种广泛应用于大型建筑、桥梁、海洋工程等需要进行重物吊装的领域的吊装设备。
它通过利用多根钢缆固定并联吊钩，从而实现对重物的升降与悬浮，并且具备一定的水平移动能力。
以下是对缆索吊装系统的计算分析。
1.缆索选择：缆索是缆索吊装系统中最为重要的组成部分，其承载能力直接影响到整个吊装系统的安全性能。
缆索选择通常需要考虑到以下几个因素：-吊装物的重量和尺寸：根据吊装物的重量和尺寸，结合缆索的材质和直径，计算缆索的承载能力。
-缆索的强度和韧性：选择合适的缆索材料，如钢丝绳、纤维绳等。
根据工程要求和实际情况，确定缆索的强度和韧性指标。
-安全系数：为防止缆索在吊装过程中超负荷断裂，一般会在计算缆索承载能力时采用一定的安全系数，如2倍或3倍。
2.吊装力的计算：吊装力是指缆索系统在吊装过程中所承受的力。
吊装力的计算可以通过下列公式进行：-静吊载荷：F=m*g，其中F表示吊装力，m表示吊装物的质量，g表示重力加速度。
-动吊载荷：F=m*a+Ff，其中F表示吊装力，m表示吊装物的质量，a 表示加速度，Ff表示摩擦力。
3.缆索系统的稳定性计算：缆索吊装系统在吊装过程中，要保证吊钩和吊物保持在一个稳定的位置。
为了计算缆索系统的稳定性，需要进行以下的分析：-停稳条件：吊装物在吊装过程中的重力矩要平衡缆索系统所产生的反作用力矩，即M1=M2，其中M1表示吊装物的重力矩，M2表示缆索系统的反作用力矩。
-重心位置：重心的位置对缆索系统的稳定性也有直接的影响。
当吊装物的重心位置发生偏移时，需要调整吊索的长度和角度以实现稳定吊装。
4.缆索系统的安全检查：缆索吊装系统在使用前需要进行严格的安全检查，包括缆索的检查和设备的检查。
-缆索表面：检查缆索表面是否存在磨损、腐蚀等现象，如果有需要及时替换。
-缆索连接件：检查缆索与吊钩、吊锁等连接件是否牢固可靠。
-缆索断丝：检查缆索是否出现断丝现象，多处断丝可能会导致缆索的承载能力降低。
缆索吊机系统计算
缆索吊机系统计算、基础资料142.16 L2=330 L3=142.16标高和尺寸单位：m;吊重：KN钢绳选用规格表表1二、主绳计算1、主索受力计算：作用于主索的力由两部分组成，一是均匀荷载，二是集中荷载。
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1，并将L2=330m 代入上式，有：G= (0.07929 9+0.01683 2+0.02768 2) X330=264.9KN集中荷载由两部分组成，即主拱肋最大段重P i = 4 5 0 KN (主拱肋设计吊重4 0 0 KN，计入50KN超重)，吊具和施工荷载、配重P 2=60KN，集中荷载为：P = P [+P 2= 4 0 0 + 5 0 + 6 0 = 5 1 0 KN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：H m=〔GL 2+ 2P(L 2-a)J/(8f m)式中，f m=L 2/ 1 4 = 3 3 0 / 1 4 = 2 3 °57m,fm为主索最大工作垂度。
a—双点吊装点间之距离，a = 20 m,代入上式，得：H m=[264.9)330+2) 510) (330-20)]/(8) 23.57)=2140.5KN 竖向力V=(P+G)/2=(510+294.6)/2=387.45KN 主索最大张力T m=(H m2+V2)1/2=(2140.52+387.452)1/2=2175.3KN 由于主索自重产生的张力为：T G=(H G2+V G2)1/2={[GL 2/(8f m)]2+(G/2)2} 1/2={[264.9)330/(8) 23.57)]2+(264.9/2)2}1/2=482.2KN由于集中荷载作用产生的张力为2 2 1/2T P=(H P2+V P2)1/22 2 1/2={[2 X 510X (330-20)/(8X 23.57)f+(510/2)2} =1696.3KN 主索张力安全系数K=[T]/(1.2T p+T G)=1072X 9/(1.2X 1696.3+482.2)=3.8>[K]=3 上式中，1.2—系数，计入20%超重。
缆索吊装系统计算分析
缆索吊装系统计算分析
相关资料参考适当
一、缆索吊装系统概述
缆索吊装系统是一种常用的装卸设备，其原理是利用滑动滑轮的动力
传输系统，在运输物体时，结合自身的悬臂、悬臂滑轮等部件，将其中一
端绑定到运货物体上，使用有载荷抗拉力的滑轮，将物体平稳而快速地吊
装到指定的位置。
它的优点是操作简单、安全可靠、工作效率高、噪音低、容易挂钩、节约能源以及维护维修成本低等。
1、吊装负载超载计算
（1）负载重量计算：当负载重量≤吊装设备负载时，吊装设备不会
出现超载的情况；如果负载重量≥吊装设备负载，则要使用足够滑轮，使
吊装设备的总负载可以容纳负载重量。
（2）滑轮数量计算：根据负载重量要求，可以按照一定的比例和规则，确定滑轮的数量，计算要考虑的变量有：负载重量、缆索型号、吊索
行程、可变因素等。
（3）缆索型号选择：根据负载重量、滑轮数量以及吊索行程的要求，选择合适的缆索型号，以确保系统的安全和可靠性。
缆索吊装计算报告
t
跨中最大吊重状态中跨承载索在塔架位置水平夹角
承载索索力
h Q+ G − Hmax ⋅ = 59.645 L 2 ⎛ Q+ G − H ⋅h⎞ max L ⎟ ⎜ 2 atan ⎜ ⎟ = 0.134 Hmax ⎝ ⎠
1 2
rad
F := ⎢Hmax + ⎣
⎡
2
2 ⎛ Q + G + H ⋅ h⎞ ⎤ ⎥ = 445.738 t max L⎠ ⎦ ⎝ 2
2
m
跨中空载状态承载索索力
q ⋅ L + Q − 60 ⋅ 1.2 H ⋅ h k cos ( ϕ) Vk := − = 23.645 2 L Fkk := Hk + Vk
t
(
2
2
)
1 2
= 165.498
t
5、承重索未上小车状态计算
根据承载索张力普遍方程式：
fc ( Hx) := Hx + Hx
3 2 ⎡ 2 2 2 2 ⎡ ⎤ G1 ⋅ L1 ⋅ cos ( ϕ) G2 ⋅ L2 ⋅ cos ( ϕ) ⎤ 2⎢ EH ⋅ FK ⋅ cos ( ϕ) ⎢ 2 ⎥ − Hmax⎥ ⋅ 3Q ⋅ ( Q + G) + G + + L ⋅ cos ( α) ⋅ cos ( α) L ⋅ cos ( β) ⋅ cos ( β)⎦ ⎢ 24 ⋅ H 2 ⎣ ⎥
⎣
⋅ max
Hx := 406t
⎦
求解方程得集中荷载在跨中位置时承载索水平张力为：
2
root ( fa ( Hx) , Hx) = 344.41 Hs := 344.4t
t
根据承载索立面及平面布置得：
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。
缆索吊装系统塔架结构计算分析与试验测试
（主索塔架）是主要的承重结构 ，是结构分析与监测 的主 要对 象 。
本文研 究 对象平 乐桂 江二 桥位 于广 西壮 族 自治 区桂林 市平 乐 县 县 城 。桥 梁 全 长 ４２５．５８ｍ，主 桥 桥 型为 ８５ｍ ＋１０８ｍ＋８５ｍ 的等截 面悬链 线钢筋混凝 土 中承式 箱形 肋拱 。主 桥施工 采 用塔脚 铰 接式缆 索 吊装 系统 ，索跨 ３５８ｍ。
难 度 。
锚 固于塔下 游 １２０ｍ 和上 游 １４０ｍ 处 的河 岸 地锚 上 。
本 次计 算 以北 岸塔 架 为计算 原 型。塔架 是采 用
使 用 ＡＮＳＹＳ软件 所 建 立 的北 岸 塔 架 的空 间 有
西 已型万 能 杆 件 组 拼 成 门式 桁 架 结 构 ，塔 高 ６８ｍ。 限元模 型如 图 ２所 示 。塔 架 杆 件 之 间 以铰 接 处 理 ，
摘 要 ：缆索 吊装系统 中塔架是主要 的承重结构 ，其强度 、刚度与稳定性关系到桥梁拱段 吊装过程 的施工安全
与施工精度 。以广西平乐桂江二桥拱肋 吊装施工为工程背 景 ，利用 通用有 限元 软件 ＡＮＳＹＳ １０．０建立 了索塔及 缆
索的整体空间有限元模型，着重对拱肋 吊装过程现
场试 验数据 ，总结 了吊装施工 中塔 架结 构的内力 、变形发展规律 ，提出了施工监测工作 的思路与建议 。 关键词 ：缆索 吊装 系统 ；塔架 ；有 限元 法 ；静力分析 ；模 态分析
中 图 分 类 号 ：Ｕ４４３．３８
文 献 标 识 码 ：Ｂ
１ 工程 概况 无 支架缆 索 吊装斜 拉 扣挂法 是 目前大 跨径 拱桥
普遍 采用 的一 种 施 工 方 法 。广 泛 应用 于 峡谷 、水 深 流急 的河 段 及 通 航 河 流 等 条 件 下 的 大跨 度 拱 桥 施
缆索吊装计算报告
缆索吊装计算报告
摘要
缆索吊装作为重型物体吊装经常用的方法，由于本身具有的抗冲击和
吊装范围的优异表现，在吊装行业中受到了广泛应用。
本报告基于一项缆
索吊装计算作业，详细的介绍了缆索吊装的执行步骤和计算方法，并针对
吊装过程中风险预估，对吊装任务进行安全分析。
1.缆索吊装背景
缆索吊装的出现可以说是吊装行业的一个突破，其用以替代原来常用
的机械起重机，在吊装行业中，缆索吊装已成为一种灵活的吊装方法。
缆
索吊装多用于吊装特大货物，如工厂、高楼、建筑物、桥梁、工地等重大
项目吊装重物，因其优良的吊装性能，耐拉耐压的性能，稳定性和安全性等，缆索吊装在吊装行业中得到了广泛的应用。
2.缆索吊装步骤
（1）吊装分析：定义物体的重量、尺寸，计算它物体的均衡重量；
确定安全系数，计算吊装任务的最大和最小安全极限值；
（2）吊装计算：确定吊装起点和终点，并计算吊装过程中的缆索垂
直下压力，判断缆索是否能够承受重物的垂直下压力；确定吊装缆的数量，并计算吊装缆的抗拉强度；
（3）安全措施：根据吊装过程中的环境条件，确定吊装的安全措施，如配备紧急刹车装置，安装绳路标识和安全标识，以确保吊装过程的安全。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
图1 自重作用下的索段单元 图2 集中荷载作用下的柔索1.4.2 缆索吊装系统多吊点主索中跨线形推导（见图2） （1）缆索吊装主索中跨线形递推公式101----=i i i i WS P V V ......(3) i i i F H H -=-1 (4)[]))(ln()ln(2121011012121111011------------+-+--+++-=i i i i i i i i i i i i i H WS V WS V H V V WH EA S H X X (5)))((12221210121211012101---------+--+---=i i i i i i i i i i H WS V H V WEA S V WS Y Y ......(6) V i 为承重索i 连接点右侧索段起点的竖向张力, V 0=V ；H i 为承重索i 连接点右侧索段的水平张力, H 0=H ；S 0i 分别为i 连接点右侧索段的无应力长度。
P i 为吊点竖向集中荷载，F i 为吊点水平集中荷载。
1.5缆索吊机重载主索线形计算 1.5.1中跨跨中重载线形计算对于给定的一组H 0、V 0，吊装系统承重索存在一个唯一线形与之对应。
中跨线形的计算就是通过不断的循环迭代计算过程，修正左端H 0、V 0，求解各索段[S 0i ,Y i ]，在此基础上比较跨中点和右端点的高差，当主索通过跨中点和右端点时，其H 0、V 0就是我们求得的主索计算最终参数，主索线形随之确定。
1.5.2 边跨线形计算在上述中跨计算求出塔顶索力的基础上，采用塔顶索力连续条件，经(1)、(2)式转化成式（7）直接求解非线性方程组（7）求得各项参数。
求解可采用Newton 迭代法及其他方法。
[])7...(0)()((122),(0)()(ln()ln(),(222002022220022022010⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=--+----==--+-+--+-+-=Y V T WS V T W EA VS WS V S f X V T WS V WS V T V W V T EA S V T V S f 1.6缆索吊机空载线形计算在缆索吊装重载线形的计算中，承重索线形边、中跨的无应力长度已经求出。
此处需要在总无应力索长不变的情况下，求出承重索在空载下塔顶满足索力连续条件的最终索张力。
可采用二分法进行塔顶索力调整，并最终使塔顶索端张力在索鞍两侧相差足够小。
已知塔顶索力求索无应力长度可通过(7)式变换求解[S 0,V ]T ，已知索无应力长度求塔顶索张力采用式（7）变换未知数求[T ,V ]T 。
1.6缆索吊机施工阶段计算原则：在整个施工过程中，全桥总的无应力索长不变。
根据这个条件，可以计算任意吊重在主跨任意位置时，主缆的线形和内力。
其实质是在分跨计算上基础上调整索塔两侧索力使之满足承重索在塔顶索力连续的条件。
其索力调整方法与承重索空载线形计算相同。
不同的是此处考虑了施工荷载作用，施工荷载作用跨需采用分段悬链线数值迭代法求解。
对应每一次循环计算，此处承重跨无应力索长和跨径已知，而跨中垂度未知，水平力修正比较变量由跨中垂度变为索无应力长，H 0、V 0的值修正，直到右端点高差和无应力索长的容差足够小为止。
1.7计算成果及结论1.7.1计算成果表3 春晓大桥缆索吊机计算成果表（单根主索）注：1、表中牵引力方向沿滑轮与承重索切线方向给出。
实际施工中，牵引力需根据牵引绳的实际布设角度进行调整。
2、表中X值表示距索塔最近吊点到塔顶滑轮中线的水平距离。
3、S0＝851.045m。
1.7.2计算结论本桥选取设计吊重荷载为350t是合理的，12号全桥最重节段拱肋不控制缆索吊机主索设计，但控制吊装系统牵引力设计。
对于12－14号较重拱肋节段应尽量控制运梁船在拼装位置下方直接定位，并采用垂直起吊吊装，避免起吊后在全跨内移动。
2 牵引力的计算在缆索吊装系统计算中，牵引力的大小与吊点的个数和吊点跑车滑轮数量有关。
计算表明：在普通的双吊点吊装，前吊点的爬坡角大于后吊点；如吊点采用双轮跑车，前吊点前轮爬坡角大于后轮；同样吊重，单吊点牵引力大于双吊点，双吊点单轮跑车牵引力大于双轮跑车。
表3牵引力数据采用了双吊点单轮跑车计算数据，其结果是偏于安全的。
单侧最大牵引力计算值为：(m ax =T 5.434＋3.038）×8＝67.776t 式中未计入牵引绳后张力的影响，实际施工中可以稍作修正或忽略。
实际施工中，也可采用吊装12号节段牵引力来控制设计，其牵引力为：(=T 4.818＋2.381）×8＝57.592t14号段吊装可以采取适当偏拉的方式进行。
3索塔偏位及缆风系统验算 3.1索塔风荷载设计参数构件基准高度处的设计基准风速V D ，按照下列公式计算： V D =K 1V 10式中:V 10为基本风速（参照梅山春晓大桥工程施工图设计，得到累年10min 平均最大风速为34.3m/s ）, K 1为风速高度变化修正系数。
表4 风速参数表3.2缆索塔抗风计算成果(需斟酌，并通过自振频率参数最终确定)表5 100－125m缆索吊装缆塔风载（采用建筑荷载规范，未计入风振系数）表6 4.5m缆塔横梁（采用建筑荷载规范，未计入风振系数）3.3缆塔风缆设置为控制索塔顶的不平衡水平力，并控制塔顶偏位，设置风缆系统。
3.3.1索塔顶不平衡水平力塔顶不平衡力主要有：由于主索倾角的改变而产生的不平衡力，向跨内方向的风力，牵引索的不平衡力，起重索的不平衡力。
根据表3数据，可以得出塔顶的不平衡水平力数据。
缆索塔塔顶的不平衡水平力在跨中重载情况下最大（下表2－3行数据）。
本桥拟采用如下技术来改善塔顶的不平衡力：（1）每组主索8根钢绳中，设置一根主索反扣到缆索塔顶索鞍上。
反扣索与主索通过滑轮调节，在不同的工况，反张力不断变化并与主索受力相同，克服了单独设背索，需一次施加初张力塔顶偏位控制的困难，塔顶不平衡力明显得到改善，见下表4－5行。
（2）适当设置起吊索一端锚固在塔顶，减少塔顶不平衡力。
本桥总牵引力较大，如全部锚固到塔顶，塔顶不平衡力将大大增加，合理设置牵引绳到塔顶锚固也可以改善塔顶的不平衡力，当然这需要对缆索系统进行精确的计算。
通过调整起吊绳在塔顶的锚固方式类似的效果，不同的是起吊绳的张力变化一般较小。
表7 6－7行列出了设置主索反扣、起吊绳锚固到塔顶并锚固10t力后的塔顶不平衡力数据。
通过主索反扣到缆索塔顶索鞍和起吊绳锚固方式的调整，塔顶的不平衡张力发生明显改善，塔顶的不平衡张力见下表。
注：表中“＋”表示塔柱向跨中偏，“－”表示塔柱向边跨偏。
从表中数据可以看出，索塔的偏位控制受工况2和工况3控制。
由于结构的对称性，且因工况5和起吊安装工况并不重叠，索塔最大不平衡力向跨中方向为20.5t，向岸侧为22.2t。
3.3.2索塔偏位的计算（1）抗风绳的设置抗风缆设置前后风缆，风缆绳采用2－4φ48钢绳，前风缆锚固在对岸主墩承台上，后风缆锚固在主索锚碇上。
（2）后缆风等效弹性模量后风缆为4φ48钢绳，每根索的参数如下：截面积：A k=843mm2弹性模量：E k ＝120×109N/mm 2 单位长度重量：q=8.8kg/m考虑垂度的非线性影响后的等效弹性模量为：321112)(1T E A qL E E k K k+=计算得到，=1E 112.4×109N/mm 2 式中：-1L 后风缆长度（257.01m ） -T 后风缆初张力（40t ） （3）前缆风等效弹性模量前风缆为4φ48钢绳，每根索的参数如下： 截面积：A k =843mm 2弹性模量：E k ＝120×109N/mm 2 单位长度重量：q=8.8kg/m考虑垂度的非线性影响后的等效弹性模量为：322212)(1T E A qL E E k K k+=计算得到，=2E 106.1×109N/mm 2式中：-2L 中跨缆风长度（358.8m ） -T 后风缆初张力（40t ） （4）索塔偏位计算后风缆的弹性刚度系数（4根索合计）：111cos L A E K k β=计算得到，=1K 128.6t.m前风缆的弹性刚度系数（4根索合计）：222cos L A E K k β=计算得到，=2K 93.4t.m吊装过程中索塔的最大相对水平偏位为：159.06.128/5.2011===K Hδm （跨中吊装，索塔向跨中偏位） 238.04.93/2.2222===K Hδ（吊装最重节段时，另岸索塔向边跨偏位。