缆索吊机系统计算、基础资料142.16 L =330 L =142.169 2标高和尺寸单位：m；吊重：KN钢绳选用规格表 表 1名称项目主索起重索牵引索扣索主抗风型号6X376x37+16x37+16x37+16x37+1根数-直径99 47.52x19 21.529 2829 47.52x19 47.5单位重量（kg/m）7.9291.6382.7687.9297.929面积（cm2）8.43471.74272.94528.43478.4347钢丝直径（mm）2.21.01.32.22.2钢丝绳抗拉强度（KN/cm2）15501550155015501550破断拉力（KN）107222137410721072二、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= (0.07929x9+0.01683x2+0.02768x2) x330=264.9KN集中荷载由两部分组成，即主拱肋最大段重F1= 4 5 0 KN (主 拱肋设计吊重4 0 0 KN，计入5 0KN超重)，吊具和施工荷载、 配重P2=6 0KN，集中荷载为：P = P + P = 400 + 50 + 60 = 510KN12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 = (GL+2P(L-a))/(8f)m 2 2 m式中，f =L/ 14 = 330/ 14 = 23°57m ,fm为 m2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：H =[264.9X 330+2X510X(330-20)]/(8X 23.57)=2140.5KNm竖向力 V=(P+G)/2=(510+294.6)/2=387.45KN主索最大张力 T =(H 2+V2 )1/2=(2140.52+387.452)1/2=2175.3KNmm由于主索自重产生的张力为：T =(H 2+V 2)1/2={[GL /(8f )]2+(G/2)2}1/2G G G 2 m={[264.9X 330/(8X 23.57)卩+(264.9/2)2}1/2=482.2KN由于集中荷载作用产生的张力为：T =(H 2+V 2)1/2 PPP={[2X510X(330-20)/(8X23.57)]2+(510/2)2}i/2=1696.3KN主索张力安全系数K=[T]/(1.2Tp+TG)=1072X9/(1.2X 1696.3+482.2)=3.8〉[K]=3上式中，1.2—系数，计入20%超重2、主索应力验算(1)垂直荷载作用下的弯曲应力缆索弯曲应力采用下式计算=V[E/(T F)]1/2/nw1 G式中，E—主索弹性模量，E=7560KN/cm?；V—作用在缆索上的垂直荷载，V=510KN；F—缆索的截面积，F=9X8.4347=75.9123cml；n—作用在缆索上的滑轮数，n=8X9=72个。
代入上式，得=330[7560/ (2175.3X75.9123) ]i/2/72=1.0KN/cw2 w1(2)包裹滑轮子的缆索弯曲应力=3E6 / (8D)w2式中，6 —主索钢丝直径，6 =0.22cm;D—缆索弯曲直径，D=35cm代入上式，得 =3X7560X0.22/(35X8) =17.82KN/cm2w2( 3)主索拉应力=T /F=2175.3/75.9123=28.66KN/cm21m总应力安全系数K=[ ]/ (Z + ) =155/(1.0+17.82+28.66)=3.26>[K]=2w13、主索安装垂度计算( 1 )换算弹性模量由于主索尾梢较长，忽略温度及其他变位影响，仅考虑锚索影响那么考虑锚索变位影响的换算弹性模量E =EL2/Zn 2 II上式中，Z =2L/cos® +LI 1 1 2=2X 142.16/cos21.57°+330=633.58m则 E =330x7560/633.58=3937.6KN/cn2n( 2)主索架设时张力与初始垂度计算根据单跨主索张力方程计算主索初始张力H0,有H2+ H 2[E F(3P2+3PG+G2)/(24H 2)- H ]- E FG2/24=00 0 n m m n令系数 K =E F/24=3637.6x75.9123/24=12455KN 1nK =3P2+3PG+G2=3 X 5102+3 X510X 246.9+2469=1255769KN22又令 A=k k /H2 -H =12455x1255769/2140.52-2140.5=1273.2KN1 2 n nB=k G2=12455x264.92=873992384.6KN31于是上式又可简化为H3o+AH2o-B=0,代入数值，得H3 +1273.2H2 -873992384.6=0 oo通过试算，解得H0=670.6KN此时相应的安装垂度为f =GL /(8H )=264.9x330/8x670.6=16.30m020主索架设后安装跑车时的张力与垂度计算时张力方程为：H3 +AH2 -B-CX(L -X)=00 0 2其中，c=p (P +G)E F/(2L2 )=k k /L2x x n 2 1 3 2=12455x255312/333=29200KN3/m2其中， P ——吊具重， P=60KNxxk =12P (GP )=12x60x(294.6+60)=255312KN33 x xk2=3P(P+G)+G2=3x510x(510+294.6)+294.62=1317827.2KN2A=k k /H2 -H =12455x1317827.2/2140.52-2140.5=1441.9KN1 2 m mB= k G2=12455x294.62=1080958988KN31代入张力方程，得H3 +1445.9H2 -1080958988=000解得 H0=895.8KN主索安装垂度：f =GL /(8H )=P L /(4H )=294.6x330/(8x895.8)+60x330/(4x895.8)0 2 0 x 2 0=19.09m4、温度变化对主索张力的影响设安装时的标准气温为20°C,若气温升高，则主绳水平张力减少,只有在气温降低时，主绳张力才会增大，因此取温度降低时进行计算设气温由20C降低到5C,有△t =20-5=15C，张力方程为：H3+H2 {EFC0S2卩〖3P (P+G) +G2〗 /24H 2- H 七 △tE Fcos卩}t t n m m n-P (P+G) EFcos2卩 /8- G2 EFcos2卩 /24=0nn令 A=kk/ H2- H 七△tEF1 2 m m n=(12455x1317827.2)/2140.52-2140.5-0.000012x15x3937.6x25.9123 =1388.1KNB=P (P+G) EnFcos2卩 /8+%G2 =510x(510+294.6)x3937.6x75.9123/8+12455x294.62 =1.64131x1010KN3代入张力方程，有 H3+1388.1 H2-1.64131x1010=0 tt解得：H=2153KNt降温前张力增大AH = H- H =2153-2140.5=12.5KNt t m 支座位移对主索张力的影响支座位移为6 =26 =2X0.15=0.3m,此时张力方程为H 3+ H 3{EFcos2卩[3P(P+G)+G2]/24H 2- H +6 cos3卩(EF/L )}6 6 n m m 2-P (P+G) EFcos2卩 /8- G2 EFcos2卩 /24=0 nn令 A= kk/H2 -H +6 cos3卩 EF/L1 2 m m n 2=1441.9+0.3x3937.6x75.9123/330=1713.6KNB= P (P+G) EnFcos2卩 /8+k]G2=1.64313x101oKN3代入张力方程，有H 3+1713.6 H 2-1.64131x1010=066解得 H =2080KN6较支座位移前水平张力减少AH =H -H =2140.5-2080=60.5KN6 m 6 此时相应的跨中垂度f ' =[GL2+2P(L2-a)]/(8 H )m 2 2 6=[294.6x330+2x510x(330-20)]/8x2080=24.84m较支座位移前垂度增大&=彳'-f =24.84-19.19=5.75mmm 6、主索作用在塔顶上的力 当荷载作用在跨中时明目张胆时塔顶上的力为最大，如图3所 示，有(1) 竖向力卩 3=卩 4=sin-i(V/T)= si“i(387.45/2175.3)=10.26。
V =T (sinP + sinP )=2175.3x(sin21°34z 13〃+ sin10.26°) m m 1 3=1187.2KN(2) 水平力 Ht=T(cos|3 3- cosP 1)=2175.3x(cos10.26°-cos21°34‘ 13〃)=117.6KN7、起重索计算拱肋采用双吊点起吊，每个吊点使用1根® 21.5mm (6X37+1)钢丝绳，采用滑车组穿绕10线，则起重钢丝绳拉力T按下式计算T= (K-1) P‘ Kn+1Kt/(Km-1)式中，K——滑车组阻力系数，K=1.02n——工作绳数，n=10Pz ——计算荷载，Pz =P/2=510/2=255KN代入上式，得T= (1.02-1) x255xl.029xl.023/(1.02io-l)=29.5KN安全系数 K =221/29.5=7.49〉{K } =5起起选用 5t 慢速卷扬机作动力装置，考虑到安全储备，最大起重能力按 70%计算，有{50X70%=35KN}〉T=29.5KN,满足要求2、 起重索的应力安全系数=T/F+3E6 /(8D)=29.5/1.7427+3x7560x0.1/8x20=31.1KN/cm^ m上式中，6 钢丝直径，6 =0.1cmD——转向滑轮直径，D=20cm应力安全系数 K = { } / =155/31.1=4.98〉K=2起 起 m3、 起重索作用在塔架顶部的力参见图 3，由起重索作用在塔架顶部的外力为( 1 )竖向力Vm=2T(sinP 1+ sinP 3)=2x29.5x(sin10.26°+sin21°34‘ 13〃)=32.2KN( 2)水平力Hm=2T(cos卩 3- cosP 1)=2x29.5x(cos10.26°-cos21°34‘ 13〃)=3.2KN四、牵引索计算1、安装南充岸塔架前第一段拱箱，即当X=20m时牵引索受力最大，主索升角也最大，此时牵引索张力方程式为H 3+AH 2-B-CX(L -X)=0x x 2。