缆索起重机在水电公路 施工中的应用.ppt

四川卡杨项目部二0一一年七月            一、 缆索起重机方案背景介绍            二、 缆索起重机设计情况介绍 三、 缆索起重机施工情况介绍 四、 设备吊运及运营管理 五、 缆索起重机经济效益评价第一章第一章 缆索起重机方案背景介索起重机方案背景介绍 第一节第一节 工程概况工程概况 四川雅砻江卡拉、杨房沟水电站交通专用公路起点位于锦屏一级8#公路的通往左岸缆机平台的隧道进口附近，路线沿雅砻江左岸，逆江而上展线爬升，经卡拉水电站后，继续沿雅砻江左岸至杨房沟水电站，终点位于杨房沟水电站上坝址上游约1.2km处的石料场附近，专用公路线型采用三级公路标准，设计车速30km/h，全长91.3km 第IV合同段起讫桩号为K26+500～K35+500，线路全长9.0Km，工程项目包括路基、路面、涵洞、隧道、安全设施及防护工程本标段工程隧道工程全长8.3 Km,茶地沟隧道:上行3991m、下行4017m;长枪1#隧道:1574 m;长枪2#隧道:521 m;长枪3#隧道:608m;松坪子隧道:1587m。

其中茶地沟隧道为全线控制性工程，上行线全长6275m、下行线全长6339m，由III、IV标两家单位对向施工 本标段工程地处雅砻江高山峡谷之中，沿线地形陡峭，滑坡、崩塌、泥石流等不良地质情况复杂、施工安全风险极大，现场仅有马道可通行现有道路在江的右岸，主体工程在江的左岸，到达主体工程需修建跨江施工便道，1#施工便道跨江缆索起重机主要解决茶地沟隧道、长枪1号隧道及茶地沟1102m施工支洞约4.6万吨施工机械设备、钢材、水泥等物资材料运输 第二节第二节 1# 1#施工便道过江方案确定过程施工便道过江方案确定过程 根据合同协议书规定，便道工程由施工单位自行设计与施工，1#便道跨江桥桥址基本位于III、IV标合同段分界处，进场后根据III、IV标两家桥梁设计方案合理性确定由谁承建，投标设计方案采用单跨悬索桥过江方案，跨度约260m建成后两家施工单位共同使用2010年4月10日进场后项目部经过对便桥成本分析后发现，施工此便桥将严重亏损，便放弃了1#便道跨江便桥的承建由于合同工期紧张，项目部在便道起点位置先架设了一根直径36mm钢丝绳溜索将拆散后的小型空压机、风钻等设备吊运过江在左岸展开便道前期零星爆破施工。

6月10日利用浮船将挖机、装载机等大型设备运至江的左岸展开1#便道施工 原1#便道设备浮船过 由于1#便道雅砻江左岸山体坡度达80度以上，更有长达1.3Km多长为陡直的断崖，距江底高差较低处都在260米以上，施工爆破对断崖上部裸露岩体振动较大5月份上报1#便道K0+000～K2+000段便道规划方案时，监理、业主同意在断崖上修建两座约1100m长的便隧方案穿过断崖，等我部7月10日施工至便隧洞门准备进洞时，业主以便隧长度较清单工程量增加太多造成投资增大、工期延长为由，不同意便隧方案，要求我部采用明线路基方案穿过断崖原1#便道便隧道穿断崖照片         对此我部请监理、设计单位、业主多次到现场实际勘察，从线路技术指标、施工及使用安全风险等多方面阐述便隧的合理性，最终因投资增加太多，业主不同意便隧方案各方现场察看1#便道方案 我部于7月24日开始1#便道约1.3Km段断崖处的明线路基施工，由于临江作业悬崖峭壁，加之8、9月为南方雨季，风大、雨大，施工作业人员都无法站立行走，作业人员每人至少配戴两条安全带，还不时有裸露岩块掉下，威胁人身安全，两个多月时间里，工人前后换了多次，项目部硬是采取增加工人待遇、加大安全投入、加大人员、小型风钻等设备的投入，尽量保证工期。

但由于安全风险、施工难度太大，历经两个多月的施工，完成毛坯路基还不到500米 9月26日业主陈总到现场检查过后，鉴于1#便道修建明线路基难度太大的实际情况，要求我部从新上报过江便道方案 项目部经过多方调查走访，前后二次到二滩锦屏一级电站工地学习考察过江方案通过对悬索桥、索道桥、缆索起重机、浮船等多种方案从经济性、工期、安全各方面并结合现场实际情况综合比选后，决定在2#便道2K1+180处（已绕过1#便道约1.3Km段断崖，在其上游位置）修建一座跨度约500米的跨江缆索起重机运输机械设备、物资材料的方案比较可行各方案照片如下：原原1#1#便便道道江江左左岸岸照照片片原原1#1#便便道道江江右右岸岸照照浮船过江                                               贝雷桥过江            悬索桥过江                                                索道桥过江第二章第二章 缆索起重机索起重机设计情况介情况介绍 第一节第一节 缆索起重机的分类和组成缆索起重机的分类和组成            缆索起重机又称缆索吊，是一种兼有垂直运输和水平运输的起重设备，它不受复杂地形条件限制，具有跨度大、起吊高度大、施工周期短、设备简单、造价相对低等优点。

缆索起重机在我国水利工程、矿山等行业已广泛应用多年，设计、使用等环节积累了丰富的经验，技术已经较为成熟在跨越深沟谷、大跨度结构吊装等场所有着非常突出的优越性卡杨公路进场便道在跑马坪处需横跨雅砻江，该处峡谷两侧山坡十分陡峭，跨度大，两岸高差较大，常规道路桥梁难以实施综合现场地形、工期、造价等多方面因素，选择采用固定式缆索起重机横跨雅砻江缆索起重机的分类和组成如下：第二节第二节 卡杨项目卡杨项目200KN200KN缆索起重机设计及说明缆索起重机设计及说明一、设计依据及参考文献一、设计依据及参考文献1、SL 375-2007 缆索起重机技术条件2、GB 3811-2008 起重机设计规范3、GB 8918-2006 重要用途钢丝绳4、DL／T 454-2005 水利电力建设用起重机检验规程5、GB 50017-2003 钢结构设计规范6、GB 50010-2002 混凝土结构设计规范7、GBT 5972-2006 起重机用钢丝绳检验和报废实用规范8、GB 50009—2001 建筑结构荷载规范9、TSG Q2009-2004 缆索起重机型式试验细则10、GBT18230.2-2000 高强度栓接结构用大六角头螺栓11、路桥施工计算手册 人民交通出版社 周水兴 2001年10月12、起重吊装常用数据手册 人民交通出版社 杨文渊 2002年2月13、现代索道桥 人民交通出版社 刘陌生 2004年11月14、缆索起重机 中国电力出版社 严自勉 2010年3月二、卡杨项目二、卡杨项目200KN200KN缆索起重机相关技术参数缆索起重机相关技术参数 本缆索起重机采用三跨固定式结构，全长463.5m(5.3+442.8+15.4)，两岸塔架顶高差△h=160.5m，仰角β=arcTg(Δh/L)=19.92°、设计垂度为L/22=20.1m，装货点距右岸索塔53m，卸货点距左岸索塔33m，该缆索起重机主要运输施工物资和机械设备,严禁载人运输。

按额定吊起重量200KN，常规物资吊重100KN，使用年限3年设计主要过江机械设备相关参数表序号序号名称型号名称型号数量数量(台台)重量重量(KN)外形尺寸外形尺寸( (长长*宽宽*高高)(cm)备注备注1斗山DH215-9挖掘机1220960*280*300已吊运过江2斗山DH150LC-7挖掘机1139770*283*260已吊运过江3小松PC200-8挖掘机2199943*280*3044柳工ZL侧翻装载机4175810*310*350已吊运过江2台5红岩金刚自卸车（双桥）13121845*250*351已吊运过江3台        1、缆索系统：主索采用6根Φ46，mm6*36WS+IWR钢丝绳，单根长498m，主索与套筒用锌铝铜合金灌注后与锚碇预埋拉杆采用螺母连接牵引索采用1根Φ28mm, 6*36WS+IWR钢丝绳走2线，长度1548m起重索采用1根Φ24mm, 6*36WS+IWR钢丝绳走8线，长度1150m所有钢丝绳抗拉强度均为1770MPa 2、天车系统：天车系统采用4排行走轮，行走轮采用ZG450铸钢表面热处理车架及走行轮重2.4t、配重及吊钩滑轮组重7.8T、吊笼1.7T。

3、驱动装置：起重系统：采用标准起重滑轮，设置在行车吊梁中间，动滑轮组采用标准四轮滑车组，滑轮组有效绳数为8，起重索一端锚固在左岸锚碇基础上，另一端引入右岸一台6T中速卷扬机，起升高度65m牵引系统：牵引索两端固定在两岸锚碇上，由一台16T双轮摩擦卷扬机实现往复牵引由于左右岸高差较大，在卸货点附近行车升角进一步增大，所要较大的牵引力，牵引索设一组滑轮组，有效绳数为2 4、锚碇及塔架系统：右岸锚碇采用C30钢筋混凝土重力式锚碇，结构尺寸长10m*宽7m*高4.2m，混凝土底面与基岩面采用长150cm、间距1.5*1.5m、Φ22砂浆锚杆连接，右岸塔架采用C30钢筋混凝土，结构尺寸长2m*宽2.5m*高2m左岸锚碇采用2.5m*2.5m、桩长15m的C30钢筋混凝土锚桩，左岸塔架受地形限制，为满足卸货点工作高度，采用2.0m*2.0m、高12m的万能杆件钢塔架,塔顶四周采用Φ12钢丝绳风缆索拉紧缆索起重机照片三、缆索起重机系统计算三、缆索起重机系统计算缆索系统钢丝绳参数表项项 目目主索主索 起重索起重索 牵引索牵引索型 号6*36WS+IWR6*36WS+IWR6*36WS+IWR根数一直径(mm)6Φ468Φ242Φ28单位重量(kg/m)8.842.413.28净截面积(每根)(mm2)1016.84234.96319.5抗拉强度(MPa)177017701770钢丝直径(mm)2.41.11.3单根最小破断拉力 (KN)1330363494弹性模量 (MPa)756007560075600 注：1、钢丝绳弹性模量根据路桥施工计算手册P805查表取值。

2、钢丝绳净截面积为厂家提供数值结构参数：计算中跨跨度L：442.8m，高差Δh：160.5m，仰角β=19.92°1 1、主索计算、主索计算1.11.1主索荷载主索荷载(1）主索布荷载： 主 索 q1=6×8.84/Cosβ=0.564 KN/m牵引索 q2=3*3.28/Cosβ=0.105 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）主索集中荷载作用于主索上的集中荷载P由4部分组成 ① 跑车和横梁定滑轮重 P1=2.4t② 吊钩部分重（配重、吊笼重） P2=7.8+1.7=9.5t(吊重载时卸掉配重7.0t)③ 起重索自重 P3=8×65×2.41=1.25t④ 重载吊重(机械设备) P4=22t⑤ 常载吊重（施工材料） P5=10t 作用于主索上的集中力Q为： 重载 Q重=P1+P2-5.0+P3+P4=2.4+9.5-7.0+1.25+22=281.5KN 常载 Q常=P1+P2+P3+P5=2.4+9.5+1.25+10=231.5KN 1.2 1.2主索强度验算主索强度验算 ⑴ 主索张力 根据缆索起重机技术条件要求,缆索起重机承载索垂跨比一般在4%～6%之间,本处取4.5%,即主索最大垂度fmax=442.8*4.5%=20.1m, 主索的最大张力采用经典的解析法进行计算。

在吊重载作用下，主索的张力的水平分力为：      式中：Qmax－作用在主索上的最大集中荷载,即281.5KN，常载231.5KN q—主索均布荷载，即0.694 KN/m fm—设计最在垂度，即20.1m L—水平跨距，即442.8m代入数据： 以集中荷载Q作用于水平距离为X=L/2位置时，由静力平衡条件计算两岸塔架支承点处承载索张力的垂直分力分别为(此处仅算重载时): 右岸A点（低侧）：左岸B点（高侧）：计算结果表明，承载索的最大张力发生在高支承点处，最大张力Tmax为：同样常载时：T常=2422.97 KN钢丝绳最小的破断拉力总和[T]=1330×6=7980KN 由于驱动系统工作时,采用慢速前进,此处不考虑主冲击系数,则张力安全系数为: 计算结果表明重载时张力安全系数K重大于3，安全系数满足要求 （2）主索应力 1> 承载索拉应力σL ： 式中：T—承载索所受张力，本处按重载单根计算：即2725.11*103/6=454185 N FK—承载索金属截面面积，单根为：1016.84 mm2 2> 承载索弯曲应力σW ：式中：n—单根承载索上天车走行轮数目，本处为4排，取4 EK—承载索钢丝绳弹性模量，即75600Mpa Q单—单根承载索所承受的集中荷载，即281.5*103/6=46916.7 N 其余符号意义同前。

代入数据： 3>承载索的总应力σZ 及其安全系数K 承载索所受总应力σZ为拉应力σL与弯曲应力σW之和即： 总应力σZ不得超过承载索的破断应力，并应有足够的安全储备，应力安全系数K一般不小于2，即： 1.3 1.3 架设空缆时主索初始张力和垂度架设空缆时主索初始张力和垂度 (1) (1)空缆架设时的主索初始张力空缆架设时的主索初始张力H H0 0 承载索带小车安装不考虑温度影响钢索伸长时,空缆架设时的主索初始张力H0的计算公式为： 将此简化为 上式中：Eη－钢丝绳的换算弹性模量，考虑到主索两端锚固端长度较短，主索按单跨计算， ,EK为钢丝绳的弹性模量EK=75600Mpa，因此 FK－所有承载索钢丝绳的金属截面积，即：1016.84*6=6101.04mm2； Q－重载时最大集中力即281.5KN； Q0－天车空载时的重量即:2.4+4.5=6.9T=69KN，位于跨中位置； G－中跨承载索总重量即G＝0.564*442.8=249.74KN； Hmax－重载时主索张力的最大水平分力Hmax=2450.4KN 代入数据: =-1068.08KN ＝2084741103KN 解方程：H03-1068.08H03-2084741103=0 得H0＝1749.33KN (2) (2)初始安装时的跨中垂度初始安装时的跨中垂度 由H0＝1749.33KN求带小车安装时的主缆初始跨中垂度f0: 1.4 1.4承载索全长承载索全长S S 初始安装中跨主索长ST: 其中: L－中跨水平跨距 L=442.8m h－两岸高差 h=160.5m q－承载索均布荷载 q=0.564KN H0－主索初始张力H0=1749.33KN Cos2B－仰角 B=19.92° 代入数据，得ST=472.33m 承载索全长S=St+ΔS1+L1+L2 式中：ΔS1－工艺长度，包括锚头、拉板占位等根据设计图纸及施工经验 取值,本处取5米 L1、L2－两岸索鞍顶至锚桩面斜距，即右岸5.3m，左岸15.4m。

代入数据:S=472.33+5+5.3+15.4=498.03 m 2 2、天车轮压及轮径计算、天车轮压及轮径计算 1.1 1.1天车走行轮轮压计算天车走行轮轮压计算 (1)重载吊运时最大升角γ 天车重载运行时,在距左岸塔架平距33米位置即卸货平台处主索升角最大，如下图: 天车位于此处时主索水平张力Hγ经计算为：2205.7KN,则最大升角γ为: 式中:Q—重载时集中荷载即281.5KN q—承载索均布荷载即0.694KN/m X—左岸卸货平台距右岸塔架平距即442.8-33=409.8m L—缆索中跨平距即442.8m β—仰角即19.92° 代入数据:tgγ=0.4797得γ=25.63° (2)天车走行轮轮压计算 当天车位于高塔架即左岸并具有最大升角γ时,牵引索作用于小车上的牵引力达到最大值,这时作用在走行轮前后轮轴上的正压力将是不相等的,后轮压力最大，因此只需验算后轮压力R2 式中:L—前后两组走行轮轮轴的距离，此处取2320mm; a—牵引索至小车走行轮轮轴的距离，此处取560mm； b—载重行车重心至走行轮轮轴的距离，此处取650mm； tmax—牵引索的张力即119.14KN；代入数据，求得R2=121.34KN，则后排每个走行轮轮压为: V=121.54/(6*2)=10.13KN (3)承载轮轮径确定 V—作用在承载行车轮上的压力即:10130N； D—车轮直径，按35cm验算； d—主索直径，4.6cm； 【p】—许用压应力，取60～80N/cm2，（用于山区，重载次数少，但运行轮槽应进行表面热处理以增加表面硬度洛氏硬度40以上） 代入数据，p=62.92 N/cm2<【p】，选用直径35cm行车轮满足要求。

3 3、起重索计算、起重索计算 1.1 1.1滑轮组系统省力系数法计算单头拉力滑轮组系统省力系数法计算单头拉力T Tq q 从定滑轮绕出的起重索单头拉力Tq的计算公式为：Tq=μQ 式中: μ—滑轮组系统省力系数,起重索走8线,查表取0.149,见下表; Q—重载时最大吊重,即281.5KN 代入数据: Tq=0.149*281.5=41.94KN 1.2 1.2起重索拉力安全系数起重索拉力安全系数K K1 1 K1=[TP]/Tq 式中：TP—起重索破断拉力即363KN 代入数据：K1=363/41.94=8.66＞[5～6]的要求 1.3 1.3起重索应力安全系数起重索应力安全系数K K2 2 K2=σp/σz 式中：σp—起重索的破断应力即1770 Mpa σz—起重索总应力按下式计算 式中：Tq—起重索拉力即：41940N FK—起重索金属截面积即：234.96mm2 EK—起重索弹性模量即：75600Mpa d—起重索钢丝直径即1.1 mm D—起重索绕过的滑轮直径即230 mm 代入数据:σz=540.06 Mpa K2=1770/540.06=3.3＞[3]的要求。

4 4、牵引索计算、牵引索计算 1.1 1.1牵引索总牵引力牵引索总牵引力W W 牵引索总牵引力主要由天车运动阻力W1、起重索运动阻力W2、后牵引索自然张力W3三部分组成天车重载运行至左岸卸货平台即X=409.8m位置时牵引索各项阻力最大，因此只需验算此位置处牵引力即可 （1）天车运动阻力W1 W1= Q(Sinγ+μCosγ) 式中：μ—钢丝绳与天车的运动阻力系数，查《路桥施工计算手册》14-5表μ=0.02 γ—最在升角即γ=25.63° Q—重载时最大吊重,即281.5KN 代入数据: W1=126.84KN (2) 起重索运动阻力W2 W2=Tq(1-ηm) 式中：Tq—起重索拉力即：41.94KN η—起重索穿过滑车的效率，查《路桥施工计算手册》14-6表取0.96； m—起重索穿过跑车及下面动滑轮的总数，此处为9； 代入数据，W2=12.89KN (3) 后牵引索自然张力W3 式中：—牵引索单位长度重量即=2*3.28/Cos19.92=0.07KN/m x—后牵引索最大跨度即409.8m f—后牵引索跨中垂度，取L/10即44.3m 代入数据，W3=33.17KN 牵引索总牵引力W=W1+W2+W3=172.9 KN 1.2 1.2牵引索最大拉力牵引索最大拉力T T引引 牵引索最大拉力:T=(W+x)(2-ηn) 式中：n—牵引索穿过滑车的数量，本处共3个；其余字母意义同上。

代入数据：T =（172.9+409.8*0.07）*(2-0.963)=224.8 KN 因牵引索在天车上端部安装动滑轮一个走2线,故T引=μT 即T引=0.53*224.8=119.14 KN 1.3 1.3 牵引索拉力安全系数牵引索拉力安全系数K K1 1 K1=[TP]/T引 式中：TP—牵引索破断拉力即494KN 代入数据：K1=494/119.14=4.15＞[4～5]的要求 1.4 1.4 牵引索接触应力牵引索接触应力σσ引引和安全系数和安全系数K K2 2 K2=σp/σz 式中：σp—牵引索的破断应力即1770 Mpa σz—牵引索接触应力按下式计算 T引—牵引索拉力即：119140N FK—牵引索金属截面积即：319.5mm2 EK—牵引索弹性模量即：75600Mpa d—牵引索钢丝直径即1.3mm D—牵引索绕过的滑轮直径即250 mm 代入数据:σz=766.02 Mpa K2=1770/766.02=2.31＞[2～3]的要求。

 5 5、驱动装置电动机功率计算、驱动装置电动机功率计算 1.1 1.1 起重索卷扬机功率计算起重索卷扬机功率计算 起重索系卷绕在驱动装置的起重卷筒上,其稳定运行状态下的静功率N为: N = VTq/102η(KW) 式中：V—起重索卷入速度,本处为0.5m/s Tq—起重索拉力，即4194 Kg η—驱动装置传动机械效率，查表η=0.96 代入数据:N=21.4KW, 实际采用JK6电动卷扬机,额定拉力60KN、额定速度30m/min、电动机功率22KW 1.2 1.2 牵引索卷扬机功率计算牵引索卷扬机功率计算 牵引索是通过驱动装置的牵引筒来驱动的，静功率N为: N=VT引/102η 式中：V—牵引索卷入速度,本处为0.5m/s T引—牵引索拉力，即11914 Kg η—驱动装置传动机械效率，查表η=0.96 代入数据:N=60.8KW, 实际采用JK16电动卷扬机,额定拉力160KN、额定速度30m/min、电动机功率85KW。

6 6、锚碇及塔架稳定性计算、锚碇及塔架稳定性计算 6.1 6.1右岸重力式锚碇稳定性计算右岸重力式锚碇稳定性计算 重力式锚碇主要是依靠自重起稳定作用,因右岸埋深较浅,在检算稳定时不考虑土压力,如下图： （1）抗滑稳定系数K1为： 式中：f—混凝土与土壤的摩擦系数，近似取0.5 T—承载索重载时最大张力,即2725.11KN T2—承载索张力垂直分力,即584.01KN a—承载索水平角，本处为：23.1° G—混凝土总重量,约7804KN,锚碇混凝土与植入岩体锚杆连接锚固力约为: 25根*40KN=1000KN,总计约:8804KN 代入数据:K1= 1.64＞1.5满足要求 （2）抗拔稳定系数K2为： 字母意义同上，代入数据:K2=8.2＞1.5满足要求 （3）抗倾覆稳定系数K3为： 式中: a—承载索最大张力到锚碇前趾平距，即：4.5*Cos23.1°=4.14m b—锚碇重心到锚碇前趾平距，本处为7.7m 其余字母意义同上，代入数据K3=6.0＞1.5满足要求。

6.2 6.2左岸桩式锚碇抗滑稳定系数左岸桩式锚碇抗滑稳定系数K K1 1计算计算 由于左岸锚桩埋深超过3米属深埋式锚碇,需计算土坑壁的被动土压力作用, 其抗滑稳定系数K1为： 式中: G—混凝土总重量,2.5*2.5*15*24=2250KN T—承载索张力即重载时即2725.11KN a—承载索水平角，本处为：18.5° f—混凝土与土壤的摩擦系数，近似取0.5 Ep—被动土压力，21408 KN，计算如下: 其中:γ—土壤容重,取19KN/m3 ω—土壤内摩擦角,取40° h—锚桩与土坑壁的接触高度取14m L—锚桩宽度即2.5m 代入数据:EP=21408 KN，代入数据:K1=8.6＞1.5满足要求 6.3 6.3万能杆件塔架稳定性验算万能杆件塔架稳定性验算 左岸采用N型万能杆件塔架高度12m,为正方形截面,边长235cm，顶部放置转轮式索鞍。

用万能杆件组拼的钢塔架是一个多次超静定的空间结构体系，构造较为 复杂，外力因素较多，计算比较复杂，本处采用简化计算 （1）塔架轴向承压应力σ： 作用于塔架的垂直荷载主要有承载索、起重索、牵引索张力的垂直分力: 式中:P—作用与塔架的竖向力，即重载时承载索垂直分力VB=1192.37KN, 起重索、牵引索 垂直分力V=(119.14+41.94)*sin25.63°=69.68K，即P=1192.37+69.68=1262.05 KN A—万能杆件塔架立柱净截面积，本处每根立柱由4根N1杆件组成（∠100*100*12等边角钢） A=4*22.8*4=319.2cm2 代入数据σ=1262.05*103/319.2*102=39.54 Mpa 容许压应力[σ]为： 式中: [σ压]—A3材质角钢容许压应力，取140Mpa φ—轴向受压构件纵向绕曲折减系数，根据长细比λ查表,λ=μL/i 其中：μ—压杆的长度系数，万能塔架一端固定，一端自由μ为2 L—塔架高度，即1200cm i—塔架惯性半径，塔架截面为边长235cm的正方形，即i=0.289a=0.289*235=67.92cm 代入数据：λ=2*1200/67.92=35.34 查钢结构设计规范表φ=0.94则 [σ]=0.94*140=131.6 Mpa 则塔架承压应力稳定系数K=[σ]/σ=131.6/39.543=3.3＞1.3满足要求。

2）塔架的抗倾覆稳定验算 塔架抗倾覆稳定验算考虑立柱脚锚固螺栓抗拔力，假定塔架为刚体，且在不设风缆、不考虑风载的情况下，检算塔架稳定系数K稳： 式中: M稳—稳定力距，即M稳=∑V*a/2=1636.57*2.35/2=1922.96 KN/m 其中：∑V-作用于塔架上的竖直力之和，包含承载载索重载时张力垂直分力、 牵引索、起重索张力垂直分力、垂塔架自重96KN、半幅即8个立柱脚锚固螺栓抗拔力278.52KN(螺栓直径24mm、净截面积316.5mm2、容许拉应力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倾—倾覆力距，即M倾=∑H*η*h=2595.63*0.04*12=1245.89 KN/m 其中：h—水平力作用点距地面的距离，取12m η—转轮式索鞍滑轮效率,本处取0.04 ∑H-作用于塔架上的水平力之和, 包含承载载索重载时张力水平分力、牵引索、起重索张力水平分力, 即H=2450.4+(119.14+41.94)*Cos25.63°=2595.63 KN 代入数据：K稳=1922.96/1245.89=1.54＞1.3满足要求。

6.4 6.4锚环锚固长度计算锚环锚固长度计算 一般施工现场收紧主索、固定牵引索及起重索端头等时，需在锚碇上设置圆 钢锚环，本外预埋直径φ50mm钢筋锚环，其埋入混凝土的长度La计算如下： 式中： a—钢筋外形系数，光面取0.16 fy—钢筋抗拉强度设计值，A3，210N/mm ft—混凝土抗拉强度设计值，C30，1.43N/mm d—钢筋直径，50mm K—修正系数，直径大于25mm易扰动，机械锚固措施（1.1*1.1*0.7=0.847） 代入数据：La=995mm，实际锚固长度为2000mm，满足要求第三章第三章 缆索起重机施工情况介绍缆索起重机施工情况介绍 第一节第一节 缆索起重机施工顺序缆索起重机施工顺序           缆索起重机施工主要包括土建部分混凝土锚碇、塔架基础施工、安装部分施工、万能杆件塔架拼装等，安装部分主要包括主索、起重索、牵引索、天车安装等。

缆索起重机施工工序如下图： 架设其余五根主索架设牵引索架设起重索安装下吊架及配重检查整改试 吊全站仪测量、监测设备吊运、营运安装天车主索垂度及相对矢度调整、右岸锚头锚固合格不合格架设第一根主索左岸锚桩桩基及塔架基坑开挖施工左岸水泥、砂石等材料倒运塔架拼装及索鞍安装架设第一根主索架设临时工作缆搭设工作平台、安装循环绳右岸锚碇基坑开挖勘测及放样右岸锚碇连接锚杆及钢筋绑扎施工右岸锚碇及塔架砼浇筑施工 右岸卷扬机设备、配电线路安装塔架基础及锚桩砼浇筑主索左岸侧合金锚头加工临时工作缆两岸锚桩施工左岸锚桩钢筋绑扎施工 第二节第二节 基础部分施工基础部分施工 右岸锚碇、塔架基坑、锚桩孔均采用人工配合小型空压机配YT-28钻爆破开挖，右岸混凝土基础属大体积混凝土结构，为避免水化热引起裂缝，混凝土分两层浇筑，每层横向设直径φ25mm薄壁钢管11根连接通水，进行混凝土降温处理，水泥采用PC32.5硅酸盐复合水泥，混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运送、电动混凝土拖泵输送入仓。

左岸锚桩采用人工挖孔桩爆破方式成孔，混凝土护壁为15cm厚C20混凝土，混凝土浇筑材料采用临时工作缆从右岸吊运过江，然后用马匹二次倒运到锚桩旁，用小型强制式搅拌机拌和，溜槽配合串筒入模，插入式振捣器振捣施工照片如下：右岸锚碇基坑开挖右岸锚碇砼浇筑左岸锚桩孔桩开挖                                               左岸锚桩钢筋绑扎左岸材料吊运                                                     左岸材料马匹倒运左岸塔架基础砼施工                                                                   左岸塔架拼装左岸锚桩砼施工                                                                     右岸锚碇索鞍 第三节第三节 安装部分安装部分 一、准备工作 安装绳索前，除地锚、塔柱、索鞍、塔柱缆风索安装完毕并检查合格外，还要做好塔顶施工平台、绳索转向设备、挂索施工的卷扬机及其锚碇设施、滑车组、绳索连接件及夹具、放索架、滑轮架以及钢索的检验等准备工作。

缆索起重机所用钢丝绳，应有出厂质量证明书，进场后由试验人员逐根进行检验，其技术要求符合相关国家标准的规定 二、缆索架设顺序　 缆索起重机“三索”挂设顺序：主索→安装跑车→牵引索→起重索 三、缆索架设方法 (1)承重主索架设：主索挂设前先架设临时承重索和临时牵引索 A、架设临时承重索：承重索架设前,在右岸缆索起重机上游侧约6米位置处,安置5T双滚筒卷扬机一台,两岸锚桩采用锚固于基岩上直径1.5m的圆柱形钢筋砼锚桩,将钢丝绳端头作成一个套环与锚桩进行连接,钢丝绳套环用索夹卡结 先导索采用细尼龙绳人工坐溜索直接牵引拖拉过江，然后再用先导索拽拉 φ10钢丝绳过江，钢丝绳过江后一端穿过左岸转向滑轮再牵引到右岸卷扬机，一端与φ16钢丝绳连接，利用卷扬机将φ16钢丝绳拖拉过江，同样方法再将φ22钢丝绳牵引过江，通过左岸转向滑轮将绳索两端与右岸卷扬机相连形成往返连续牵引系统，最后将φ40临时承重索钢丝绳牵引过江，采用卷扬机调整其垂度后，两端固定在圆柱形钢筋砼锚桩上，完成临时承重索架设 B、临时牵引索 临时承重索架设完毕后，将φ22先导索通过左岸转向滑轮与右岸卷扬机相接，形成往返连续牵引系统，该索架设时应按≥2倍的跨径长度下料。

C、安装滑轮架，架设主索 将主索通过滑轮架悬挂于临时承重索上，牵引索与滑轮架用索夹捆扎，在牵引过程中滑轮架与牵引索不产生相对移动人工在右岸根据前进速度及时进行放索，在拖拉过程中每隔一定距离安装一个滑轮架承托主索，过江后将主索合金锚头与左岸锚桩拉杆连接，然后用20T手拉葫芦走六线将右岸主索锚头与拉杆连接，完成第一根主索过江工作，其余五根用相同的方法进行 六根主索固定后，按照设计空索垂度进行主索矢度一致性调整工作，主索矢度的一致性越高，诸索的受力越均匀，现场采用免棱镜全站仪直接测量主索跨中及标志处矢度，由于主索悬于高空中相对高差测量受风力影响较大，故调整过程中利用早晨6：30～9：30点钟风力较小的时间段对主索进行观测，架设完成后的六根主索同一断面处相对矢度公差均控制在±13cm以内 主索过江前，需提前做好主索合金锚头工作，锚杯采用45号钢铸造，锚杯铸体采用Zn-Cu合金，锌98%、铜2%，合金热铸，制作工艺如下：备料→钢丝绳整理（散丝、直丝）→清洗钢丝表面油脂→酸洗→浸锌→固定套筒体及钢丝绳→套筒体根部处理→套筒体预热→熔融合金、测量温度→浇注合金→补注合金→冷却→质量检查。

（2）安装跑车 跑车通过临时承重索吊运到江右岸锚桩处,利用工作架滑车组吊安装跑车可分为三大吊进行安装,先吊装一组走行轮置于主索上，并稳妥捆绑固定，防止跌落；后吊装另一组走行轮置于主索上，并用型钢将两组走行轮连接；再吊装上挂架及起重定滑轮组           安装跑车时，注意使同索上的走行轮对正一致，各走行轮对应平行、对齐，不得有歪扭现象，轮槽与轨索应吻合 （3）挂设牵引索 该缆索起重机在跑车两端走行轮下方纵向连接工字钢上各安装一个滑轮, φ28牵引索一端穿过滑轮及左岸转向滑轮后固定在左岸锚桩上,另一端穿过右岸16T卷扬机固定在右岸锚碇预留的锚环上,卷扬机卷筒、跑车及两端固定端共成形成一个闭合环，由右岸16T双卷扬机做循环牵引 （4）挂设起重索 穿绕起重索在右岸塔顶工作平台上进行，下挂架吊钩置于右岸下方便道上，起重索一端按设计穿绕下挂架起重滑轮组后将绳头引入右岸6T起重卷扬机，并在储绳筒内余留圈数不小于3圈另一端用临时牵引索连接拖拉至江左岸临时固定，启动起重卷扬机收放起重钢丝绳，长度调整合适后，切断左岸多余部分，穿过塔架固定在锚桩上，解除临时固定装置，安装限位装置，上、下挂架净距不得小于1m，起重索挂设完成。

（5）下挂架安装平衡重 开动牵引卷扬机，使跑车移至靠近右岸塔架位置，将起重索下挂架用脚手架固定在离地1～2米位置处，下挂架调至水平状态然后穿起重绳，安装平衡重为减少平衡重体积,采用铸铁块进行配重,两侧用螺栓、销轴可靠连接固定，并对个别位置采用加钢板进行焊接,配重箱体要摆放对称，受力均衡，使下挂架起落时平稳自如 （6）全面检查调整               缆索起重机安装完毕，对两岸锚桩、塔架安全可靠性；绳索连接、绳夹的规格、数量、间距进行检查，滑轮应转动灵活，与钢丝绳吻合良好，制动可靠，容绳量满足要求，钢丝绳松放至最大使用状态，滚筒上不得少于4圈；同组轨索须相互平行，跑车走行顺畅、不偏斜、不磨挂轨索；下挂架起落自如并保持水平、卷扬机、电力线路等全面进行检查调整右岸索鞍与拉杆 右岸临时牵引绳 放主索 主索过江右岸塔架转向滑轮 主索过江主索过江右岸牵引                                        主索临时固定收主索进行垂度调整                                                   天车安装天车走行轮                                                天车下挂件及平衡重安装天车走行轮                                                              左岸完工照片天车立面                                                                    右岸操作室 第四节第四节 缆索起重机试吊缆索起重机试吊 试吊工作在塔架及地基基础、索鞍、缆风索、锚碇设施、主索、牵引索、起重索、跑车、卷扬机及其电气设备等经全面检查并在天车空载往返运行一次确认合格签证后进行。

试吊前，在主索、塔架、跑车及锚碇设备上标记出观察点、位移点等，并观测初始数据作好记录 （1）试验荷载 静载试验：最大起吊重量为1.25倍的额定载荷，即25OKN，离地面10～20cm，悬空不少于10min，考核起重机的强度及其结构承载力，卸载后起重机不允许出现裂纹，永久变形，连接松动及对起重机性能和安全有影响的损坏 动载试验：最大起吊重量为1.1倍的额定载荷，即220KN，进行起升、天车运行及根据设计要求进行组合动作各机构动作灵活、制动性能可靠，结构和机构不应损坏，连接无松动 上述试验不得少于3次，缆索吊试吊按设计吊重75%Q—100%Q—(110)125%Q进行加载，按不同重量分三次试吊过江，试吊采用自制型钢加工而成的铁笼（4m*2.0m*2.0m），50Kg袋装水泥进行配重，偏差不大于0.5%,其中吊笼重1.7T （2）试吊步骤　 2.1空载试运转：跑车空载往返运行一次，检查塔架螺栓、主索、缆风绳、锚桩、电力设备及卷扬机运转情况是否正常  2.2荷载试吊：试吊按设计吊重75%Q—100%Q—(110)125%Q将静载与动载同时各进行一次往返，即先按不同配重将吊物提高离地面10～30厘米高度，置于跨中静载30分钟左右时间，检查主索垂度、塔顶位移、拉杆套筒、滑车、钢丝绳有无跳槽，卷扬机齿轮有无裂纹、断齿，吊钩有无裂纹等，确认符合规范要求无异常后,启动电机,做重复起重、运行、停车、反转等动作往返一次，各部件动作灵活，工作平稳可靠、各零部件无裂纹、松动现象，电气设备灵敏可靠，主索垂度符合设计要求，然后进行下一吊重试验。

跑车在右岸原地起升、跨中、距左岸塔架50～30m重点位置时，必须加强观测塔柱及地锚位移，并做好记录 （3）现场检测项目 在试吊过程中，技术人员负责对缆索起重机各部件进行检查与监测,主要检查项目如下:项 目检验内容与要求检验方法备注主索垂度承载索垂度与安装垂度变化值，并且六根主索的垂度应相同每级动载试吊前后，用全站仪直接观测左岸塔架塔架垂直度偏差应小于0.5‰,允许位移为塔高的1/400～1/600 用全站仪采用直接观测主要受力构件主要受力构件(塔架、塔架与墓础、地锚等处)不得有明显可见的连接缺陷和腐蚀、变形和位移、开裂等缺陷外观检查，必要时用涂红油漆法检查表面裂纹主要受力部位(塔架、地锚等)和重要部位(梯子、栏杆、走台等)或关健部位(钢丝绳套筒、减速器、制动器等)的连接和固定螺栓不得松动卷扬机基座连接焊缝无明显可见的裂纹等缺陷目测或用钢尺检查吊钩吊钩固定牢靠转动部位应灵活，表面光洁，无裂纹、剥裂等缺陷，有缺陷不得焊补外观检查，手动实验钢丝绳钢丝绳的规格、性能应符合设计要求，穿绕正确用绳卡连接处，绳卡数量应满足：钢丝绳直径小于30mm,不少于5个，直径30～46 mm，不少于7个。

用合金压缩法连接时，套筒两端不得有断丝，套筒不得有裂纹钢丝绳断丝数不得大于总根数的5%，钢丝绳直径减少量应不大于公称直径的7%钢丝绳不允许有扭结、压扁、弯折、笼状变形、断股、波浪弯，钢丝或绳股、绳芯挤出，绳芯损坏等现象，钢丝绳应润滑良好，运动中不应与金属构件摩擦卷扬机储绳筒内余留圈数不小于3圈，卷筒壁不应有裂纹或其它缺陷外观检查，用游标卡尺在垂直绳断面测相互交叉两个方向的绳径，取最小值滑轮轮缘无缺损，滑轮槽表面应光滑不应有损伤钢丝绳的缺陷润滑良好，转动灵活应有防止钢丝绳跳出轮槽的装置，且不得损坏槽底直径磨损减少量不大于钢丝绳直径的50%.外观检查，目测或用钢尺检查制动器与齿轮制动器杆件应无变形，零件无磨损，弹黄表面不得有裂纹、伤痕、锈蚀现象液压制动器不应漏油制动轮摩擦面与摩擦片之间应接触均匀，且不得有影响制动性能的缺陷或油污制动器调整适宜，开闭灵活，制动平稳可靠制动轮应无裂纹或破损，与摩擦片压合良好，不应有固定摩擦片铆打引起的划痕摩擦垫片磨损量应不大于原尺寸的50%o齿轮应啮合平稳，无裂纹、无断齿外观检查，目测或用游标卡尺检查缆索起重机试吊主要检测项目表 试吊照片如下：试吊装水泥                                                      第一次加载运行仪器监测                                                跨中升降加 载                                            卸货平台位置起落试验 （4）试吊结果 通过试吊对整个缆索吊系统进行了较为全面的测试，试吊期间线路保险烧断一次、6T卷扬机刹车系统调整两次，提高了作业人员风险意识,并取得了以下基本数据：试吊全景 4.1确定了左岸卸货平台位置及净高:通过试吊观察,吊重在靠近左岸塔架时,主索仰角不断加大,在距塔架平距32米位置时,仰角达32°31′30″，比空索状态增加约12.6°,牵引索张力不断增加,塔架向山体侧位移增速加快,此位置主索标高距原地面净高为12.6米，卸货平台位置比原设计位置下移约9米。

为保证安全,对左岸卸货平台进行了下移 4.2 左岸卸货平台吊勾自由下降配重问题:通过试吊,在距左岸塔架平距34米处时,将配重系统加至9.5T,吊勾才能自由上下，比原设计6T增加了3.5T; 4.3 通过对监测数据分析：对左岸塔架用工字钢斜撑进行了加固处理 因较长钢丝绳为柔性体，承载索任一截面假设只受拉力且相等，根据下图及试吊试验分析，左岸塔架有向山体倾覆的可能，在临江侧增设风缆索，靠山侧加设钢支撑以稳定塔架左岸塔架加固如下图：左岸塔架钢支撑加固后图片 第一节第一节 设备吊运设备吊运 对试吊中存在问题进行整改合格后，按最大吊重再运行一次，合格后方能投入使用 2011年2月14日17：15～18：20缆索起重机将斗山DH150LC-7型挖掘机顺利吊至江左岸卸货平台，15日完成摘钩，中午挖机开始左岸便道施工 2月20日、4月16日、4月26日分别将DH215-9挖机、经岩金刚自卸车、柳工ZL50C装载机等设备吊运过江，照片如下：第四章第四章 设备吊运及运营管理设备吊运及运营管理缆索起重机自左岸向右岸全景图挖机捆绑挖机起升起升后静载检查提升至要求高度跨江运行监测左岸落地第二台挖机吊运图一第二台挖机吊运图二装载机起升图一装载机起升图二红岩金刚自卸车自卸车吊运图一自卸车吊运图二左岸自卸车运物资1#便道成型段图片1#便道茶地沟隧道支洞 第二节第二节 缆索起重机运营管理缆索起重机运营管理            根据《特种设备安全监察条例》、《起重机械安全监察规定》缆索起重机施工前应向施工所在地的质量技术监督部门办理安装告知后方可施工。

在投入使用前或者投入使用后30日内，使用单位应当按照规定到县（市）级特种设备安全监督管理部门登记，操作人员必须经特种设备安全监督管理部门考核合格，取得国家统一格式的特种作业人员证书，方可从事相应的工作 缆索起重机运营半年多来，项目部主要做了以下几方面工作： （1）成立了专门的缆索起重机运营班组 在缆索起重机旁修建彩钢板房十间，成立了由七人组成的运营班组，专门负责缆索起重机的运营管理 （2）建立健全缆索起重机使用安全管理制度 制定了《缆索起重机安全操作规程》、《缆索起重机维护保养规程》、《日常使用记录制度》、《缆索起重机事故应急救援预案》等制度由项目部安质部每周定期对缆索起重机进行检查 （3）加强过程监控　　 项目部技术人员每周对两岸监测点进行数据测量，发现异常及时整改由县气象局给两岸塔架安装了避雷针，项目部购置测风仪进行风速测量，保证雷雨、六级以上大风天气不进行起吊作业 安质部定期对操作人员进行安全技术培训，保证其掌握操作技能和预防事故的知识，增强安全意识运行过程中一名操作人员专门进行巡视，保证运行安全配备符合安全要求的索具、吊具，加强日常安全检查和维护保养，定期更换滑车等易损件，保证索具、吊具安全使用。

操作规程牌运行过程检查右岸操作室操作规程牌第五章第五章 缆索起重机经济效益评价缆索起重机经济效益评价              卡拉杨房沟水电站交通专用公路建设环境差，设计主线离现有道路较远施工难度极大且要面临设备跨过雅砻江的问题，针对该问题业主、监理和施工单位考虑便道布置的困难以及工期投资等方面的原因，通过现场多次踏勘最终决定使用缆索吊起重机方案，该方案比原便道方案缩短工期三个多月，节约投资约800多万元 由于缆索起重机运营受天气、机械故障影响比较大，加之设计时对主索磨损没有检查、润滑装置、天车无自锁装置，长期运营会带来很多不可预见的安全风险，项目部在今后的运行当中将加强日常维护与保养工作、不断完善与改进设计方案、提高监测手段，确保正常运转 如此大跨度、大仰角、大起重量的缆索起重机在雅砻江上的成功实施可为其他类似工程提供一些借鉴 汇报完毕，谢谢大家                                                                                             四川卡杨项目部 2011年7月。