桥梁施工缆索吊机承载索的设计研究
武汉市江汉三桥60t缆索吊机设计与施工总结
武汉市江汉三桥60t缆索吊机设计与施工技术总结目录一、概述二、缆索系统计算1、承重索计算2、起重索计算3、牵引索计算4、压塔索、缆风索计算5、塔架、扣索、锚索计算6、锚碇计算三、缆索吊机试吊四、缆索吊机的安装施工一、概述1、缆索吊机的主要设备和机具有：承重索、起重索、牵引索、压塔索、缆风索、扣索、塔架（包括索鞍）地锚、滑轮、电动卷扬机及跑车等。
详见江汉三桥缆索吊机总布置图（图号LD一001）。
1、承重索横跨桥渡支承于两塔架的索鞍上，吊运拱肋和其它构件的跑车支承于承重索上。
承重索根据吊运构件的重量、垂度、计算跨径（两塔索鞍中心距离）等因素进行截面计算。
承重索承重后的最大垂度控制在fmax=L/14~L18承重索安全系数为：K=3.0~4.0，对新索可取K=3.0江汉三桥缆索吊机的一组承重索选为：6φ52钢芯钢丝绳（6x37+7x7），共设两组，上、下游各设一组，中心间距19.0m。
载重控制垂度取为：fmax=L/14=290.126m/14=20.723m计算跨径为：95.0m（汉阳）+290.126m+134.0m（汉口）2、起重索用于控制吊运构件的升降（即垂直运输），其一端缠绕于卷扬机滚筒上，另一端跨过塔架固定于起重卷扬机对岸的锚碇上，这样，当跑车在承重索上来往运行时，可保持跑车与吊钩间的起重索长度一致，不要同时开动起重卷扬机。
江汉三桥缆索吊机的起重索选为：φ26麻芯钢丝绳（6x37+1，交互捻）采取定5动4走8 的方式穿绕，跑头过塔架顶索鞍进汉阳岸的起重卷扬机，固定端过塔架顶索鞍进汉口岸锚碇与预埋件连接。
3、牵引索用于牵引跑车沿桥跨方向在承重索上移动（即水平运输）。
江汉三桥缆索吊机牵引索选为：φ28麻芯钢丝绳（6x37+1，交互捻），走2，采用对拉方式牵引。
4、缆风索有两种：一种是保证塔架纵横向的稳定，另一种是保证拱肋安装就位后的横向稳定及桥中线准确。
塔架用的缆风一般为后缆风及侧向缆风。
江汉三桥缆索吊机的塔架为空间桁架结构，自身是很稳定的，因此不设侧向缆风，只设后缆风及跨中缆风（即压塔索），其作用是平衡承重索吊得产生的水平力，控制塔顶位移。
缆索起重机
平移式缆索起重机示意图
（4）辐射式(单弧动式)缆索起重机 这种缆索起重机型式相当于一半是固定式，一半 是平移式。在一岸设有固定的支架，另一岸设弧 形轨道上运行的支承车，主要机电设备及机房一 般设置在固定支架附近的地面上。辐射式缆机工 作的复盖范围为一扇形，如图4所示。 和平移式相比，辐射式缆机布置灵活性大、轨道 基础工程量小、设备造价也相对低一些。
摆塔式缆索起重机示意图
（3）平移式缆索起重机 这是在各种缆索起重机中应用最为广泛的型式。 其支承承载索的构架带有运行机构，分别在两岸 平行的轨道上同步移动。平移式缆机工作的覆盖 范围为一矩形，只要加长两岸轨道的长度，便可 增大矩形覆盖面的宽度，扩大工作范围。 平移式缆机在各种缆机中轨道基础的工程量最大， 缆机本身的构造相对比较复杂，造价也较高。
四．设计、制造和使用 自缆索起重机列入国家特种设备监督管理范围以 来，随着管理力度的加大，产品质量和安全性能 在不断提高。通过调研了解发现仍然存在一些问 题： 设计：大型和特大型的缆索起重设备的设计规范 或基本规范；中小型缆索起重机的设计不规范， 一些施工企业根据自身工程施工需要制造拼装缆 索起重装置，根本谈不上设计，只能是凭经验而 已；
缆索起重机
基础设施建设工地特殊型式起重机械检验技术 2009年5月
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。
大跨度拱桥缆索吊装施工稳定性研究
施工难度较大，吊装过程中稳定性问题不易把控等问题。
采用合理的施工方案对缆索吊装过程中整体拱桥缆索吊装施扣塔刚度、扣索刚度等对于吊装系统的稳定影关键施工阶段下结构的稳定影响和拱肋吊装及成桥状态下结构稳定性变化。
介绍了缆拱肋吊装分析以及缆索提高缆索吊装系统的整云南西双版纳澜沧江黎明大桥主桥采用飞燕式无推力中承式钢箱系杆拱桥，跨径布置为65++（3×29+3×梁桥，右幅北岸引桥为先简支后结构连箱拱的起吊平台及锚碇位置，确定索塔为双塔三跨式跨径为186m+485m+190m。
塔高根据各构件的高度及吊装要求确定为北岸134.118m。
由于南北岸索塔承台处存在高程差，为使得塔顶的高程一致，从而确定南岸索塔高为129.238m。
（图1）主索采用2-8Φ60mm钢丝绳（8×36WS+PWRC主索公称强度1960MPa），缆索吊装系统设计起吊净吊重为2×150t。
起重索一端缠绕于一岸的卷扬机滚筒上，另一端在两塔之间经过跑车的滑车组，缠绕于对岸的起重卷扬机卷筒上，由两台卷扬机承载一台跑车。
主索、起重索、牵引索规格如表1所示。
图1缆索总体布置载的倍数。
进行屈曲分析后取结构的前三阶稳定系数，索塔的一阶稳定系数在5、72.2索塔施工为增强索塔体系的刚度，索塔立柱采20×16mm 螺旋钢管作为主承重结构，钢管采用钢材制作。
每岸索塔均由2肢塔柱构成，每肢塔柱根钢管，顺桥下布置2排，间距6.0m ，横桥下布置间距2×4.5m 。
钢管间纵向、水平、平联连接均采用钢，与主钢管通过节点板采用10.9级M27高强螺栓连接，组成格构体系。
钢管立柱接头采用法兰盘连接，其特点在于北岸索塔模型（a ）拱肋吊装（1/4）一阶失稳模态（b ）拱肋吊装（合拢后）一阶失稳模态失稳模态特征面外失稳面外失稳面外失稳面外失稳面外失稳面外失稳面外失稳面外失稳面外失稳（a ）一阶失稳模态（b ）二阶失稳模态（c ）三阶失稳模态图37道横联作用下前三阶失稳模态（c ）成桥状态下一阶失稳模态图4各阶段一阶失稳模态Value Engineering4拱肋吊装稳定分析缆索吊装系统试吊工作完成后按照各构件的观测情况判断是否需做出相应的调整，经专家现场确认后即可进行吊装工作。
缆索吊装设备简介及受力分析改--论文
缆索吊装设备简介及受力分析Engineerlzk / *********一、引言缆索吊装是桥梁施工的常用方法之一，是大跨度拱桥无支架施工的主要方法。
此种吊装方案主要适用于高差较大的垂直及纵向运输，尤其适用于深谷、河流湍急以及受通航限制的河道上的桥梁施工。
本文结合贵毕公路三板桥（铪箱型拱桥）的成功实例，对索塔的安装、跑车及承码架、牵引及起重等设备的构造特点作比较详细的介绍。
同时，由于主索是缆索吊装设备的承重设备，其设备的选用及安装后成型的效果将直接影响到缆索吊装的成功与否。
因此，本文亦根据缆索吊装设备的塔高、地锚位置、计算跨度、主索垂度及吊重等对主索进行内力分析和安全度验算的计算方法作了介绍。
二、缆索吊装设备的构造及安装缆索吊装设备根据其使用性质可分为吊装梁式桥的缆索吊装系统、吊装拱桥的缆索吊装系统及一般情况下的机具材料的运输用缆索吊装系统等三种形式。
每种系统均由主索、跑车、起重索、牵引索、起重及牵引卷扬机、主索地锚、索塔、风缆等主要部件组成。
其中吊装拱桥的缆索吊装设备除了上述各部件之外，还有扣索、扣索排架、扣索地锚、扣索卷扬机等部件。
本文就其中最简单的机具材料运输用缆索吊装设备的构造及安装简要介绍如下。
1.总体布置见图1。
2.索塔：采用西安筑路机械厂生产的万能杆件拼装。
其截面为200×200cm，贵阳岸塔高7×4m=28米，毕节岸塔高8×4m=32米，塔顶索鞍采用两片[40槽钢拼装再辅以单滑轮组成。
塔身拼装形式为：立柱采用⑴号件、横撑采用⑷号件、斜撑采用⑶号件、水平斜杆采用⑸号件、节点板采用⑾及⒀、⒅号件。
其形式如下图：3.钢丝绳该吊装设备所有绳索设备均选用6股37丝麻芯钢丝绳。
其中主索规格为Φ47.5，起重索为Φ17.5，牵引索为Φ21.5，承码索为Φ11。
①主索：由于吊重较轻，故选用1根Φ47.5麻芯钢丝绳。
安装时通过卷扬机牵引工作索而到达对岸，此时应注意设置捎绳以防止主索因自重而下坠入谷或入水。
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。
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。
大吨位缆索吊机设计及施工技术研究
大吨位缆索吊机设计及施工技术研究发布时间：2021-03-12T07:12:17.216Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年25期作者：廖杰[导读] 以南浦溪特大桥施工为实例，结合大桥施工内容、工艺流程及现场地质地理情况，重点从缆索吊机设计、施工、运行管理等方面进行相关技术研究，为以后类似桥梁工程施工提供借鉴。
中铁二局第五工程有限公司四川成都 610091摘要：以南浦溪特大桥施工为实例，结合大桥施工内容、工艺流程及现场地质地理情况，重点从缆索吊机设计、施工、运行管理等方面进行相关技术研究，为以后类似桥梁工程施工提供借鉴。
关键词：桥梁建设；缆索吊机；设计；施工；运行管理1 工程概况南浦溪特大桥位于泰顺县南浦溪镇岭头村附近，跨越飞云江水库库区和峃院线，桥位两侧地势陡峭，沟谷切割较深，呈V字形。
桥梁配跨为4×20+258+4×20m，主桥采用主跨258m上承式钢管混凝土拱桥，引桥采用简支梁桥，主桥和引桥均采用钢-砼组合梁，桥计算矢高约56.08m，桥长444.96m。
2 总体施工方案鉴于南浦溪特大桥结构形式及地理地形条件限制，大桥建设拟采用缆索吊机辅助现场进行施工，共设计4组缆索吊机，其中单组净吊重为106t缆索吊机2组，主要用于架设桥梁构件有主拱肋、钢立柱、钢盖梁、工型梁、桥面板等，其中最大吊重为主拱肋约98.7吨，单组净吊重5t缆索吊机2组，主要用于小型机具及辅助材料吊装。
根据南浦溪特大桥单件吊装构件最大重量、构件作业范围、起升高度、吊装内容及相应施工组织要求，缆索吊机整体布置跨径为135m+480m+120m，索道承重索最大吊装垂度42m，矢跨比为1/11.4，索塔高66m和56m，横向宽30m，纵向宽6m，整个缆索吊机的塔架采用吊塔及扣塔分离形式，缆索吊机布置如下图。
3.4索塔系统设计（1）索塔结构缆索吊机索塔设计为组合式结构，由索塔管结构、索塔万能杆件横梁及索塔塔顶分配梁共三部分组成，塔架高度主要通过承重索最大垂度、桥面板高程、承重索至吊钩所需最小距离、吊钩以下吊索及构件高度、构件通过拱顶的安全高度确定，最终文成岸塔架总高为66m，泰顺岸塔架总高为56m，索塔基础采用固结形式。
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- 础E卢 osß
(7)
r> r>
悬链线文献 [6] 计算结果本文计算结果 理论值计算值误差1% 计算值误差1%
中跨安装垂度元 1m 全索段安装索长/m
基金项目:国家自然科学基金项目 (50875030) ;湖南省教育厅项目 (07C091 ) 作者简介:许红胜(1 974-) ，男，江苏无锡人，副教授，博士，主要从事大跨度钢结构研究工作。 E-mail: hongsheng74@
163.
com 。
838
重庆交通大学学报(自然科学版)
第 28 卷
engineeri吨， the p缸'ameters
of load-bearing cable is put forward. A case
study of cable crane with tower is carried out on Beipanjiang Bridge of highway from Shanghai to Ruili in Yunan. Through accuracy of the formulation is verified , which offers significant reference to the design and the application of cable cranes in the large-span bridge construction. Key words: large-span bridge; cable crane; load-bearing cable; formulation; suspension bridge
4
吊重特点，对其承重索的计算进行了专门的分析研
究。参数为 :q1 =q1 =q.1 =q.2 =2.472 月 =q. =2.472;
(zuoL ι= 乓'1 +乓-+豆fL)(5)
COS~ß1
cos~ß
EK =95
α)()
COS~ß2
文献 [6J 公式计算结果与本文公式计算结果进行了比 较，并利用悬链线理论进行了校核计算。比较结果如 表 10
第 28 卷第 5 期
2009 年 10 月
重庆交通大学学报(自然科学版)
JOURNAL OF CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)
Vol. 28
No.5
Oc t. 2009
桥梁施工缆索吊机承载索的设计研究
许红胜颜东煌冉贸学 2
(1.长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙 410076;2. 贵州省公路桥梁工程总公司，贵州贵阳 55∞03)
司+叫
几)
q;2 L;
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y -'-! -旦豆豆 r 凡+ 2(L-x)~n (n + qx L \ 1 " ;~时 l Lcos2β Qxt Qx 忑孕川
第 5 期
许红胜，等:桥梁施工缆索吊机承载索的设计研究
839
(ι -C052pcos3FI-cm怡l +tEA) = 3rJ:.L + 血)(民-豆豆 cm4βcos ß)
根据悬索的抛物线理论，元集中荷载和有集中荷 载时，悬索的索长及垂度计算公式如 (la) _(1 C)[5]:
23 h Q L L. 2~ iL3 5=L+ 一+一....:L二一一 =L+ 一b{ß+~二一一 2L . 24H c阻挡 2 't:; fo' • 24H2co年
2
2
(1 a)
5=L+ 一tgβ+
XU Hong-sheng
1
, YAN
Dong-huang
1
, RAN
Mao-xue
2
(1. School of Civil Engineering & Architecture , Changsha University of Science & Technology , Hunan Changsha 410076 , China; 2. Road & Bridge Engineering Group of Guizhou Province , Guizhou Guiyang 550003 , China) Abstract: The calculation of the load-bearing cable should be more accurate , because the span of cable crane used in bridges construction becomes larger and larger. For the most frequenùy used setting up scheme of cable cranes used in the largerspan bridge construction , the tension force formulation of load-bearing cable is deduced with the consideration of all loadbearing cables as a whole , and the way to calculate the main design the comparison of the results got from the practice
H___ - H tJS=Zft三芦+立 e(t - ι)5
~K' 且 VVUI-'
3.2
张力状态方程
式中 ， EK 是选用钢丝绳的实测弹性模量 ;A 是选用 钢丝绳的钢丝截面积。 根据基本假定 1) ，将方程 (3) 中右边项的索长 用弦长替代，其误差是很小的。据此将方程 (3 )的
右边项展开后得到关系式 (4):
义参见图 20
为了推导承重索的张力状态方程，必须研究承 重索不同受力状态之间的关系(以下推导中，用下
标 1 、下标 2 表示左右边锚跨)。将中跨承重索处于
图 I 北盘江大桥缆索吊机系统布置{单位 :m)
最大张力 Tm皿的状态作为第 1 状态(设计控制状
3
承载索计算理论
桥梁施工缆索吊机承重索的工作垂度→般为
摘要:随着桥梁施工缆索吊机跨度不断加大，其承载索的计理论需要更加精细化;针对大跨桥梁施工最常采用的
缆索吊机布置方案，将各跨承载索作为一个整体，推导了承重索的张力状态方程并给出了主要设计参数的确定方
法，提高了承载索的计算准确性。结合沪瑞国道北盘江特大桥采用的有塔架缆索吊机工程实例，通过实际应用的
结果比较，验证了推导公式的准确性。对特大跨度桥梁施工中施工缆索吊机的设计及应用提供了有益地参考。
1
引
在桥梁的建设过程中，存在大量的吊装施工作
状态方程及主要设计参数确定方法，对大跨度桥梁
施工中施工缆索吊机的设计及推广应用提供有益地
业。随着桥梁跨度的不段增大，固定式起吊设备已
参考。
难以满足要求。在这种情况下，在水电施工领域广 泛采用的缆索吊机在大跨度桥梁建设中得到了越来 越广泛地应用 [1 刑。桥梁建设中对缆索吊机的起吊
收稿日期 :2009
沪瑞国道北盘江特大桥为主跨 636 m 的简支钢
材于粱地锚式悬索桥。结合工程的实际特点，将缆索
吊机承载索的锚固设置与主缆重力式锚键相结合， 利用大桥的主索塔作为缆索吊机的塔架;缆索吊机
的工作跨设计与大桥主跨相同为 636 m ，承载索工
-05 -20; 修订曰期 :2009 -06 -18
作垂度 1115 ;两侧边锚跨跨度均为 214 m ，承载索两 支点高差 80.2 m; 设计起吊重量 1400 kN 。如图 1 。 636m 01 , 214m
气鞍
公式 (la) 表示元集中荷载时索长计算公式;公
式(1 b) 表示有集中荷载时索长计算公式;公式(1 c) 表示有集中荷载时垂度计算公式。公式中参数的含
表 1
MPa;A =0.02631 m2 ;Q = 1 9∞ kN 。对
将公式 (4) 、公式 (5) 代人公式 (3) ，整理后可以
得到三跨单吊跨缆索吊机承重索的张力状态方程如
式 (6):
H: + α H: - b
承载索安装参敬计算结果比较
=0
(6)
EvAcos 3 ß α= 击豆.!:.(民+民) - Hmax
2
布置方案
不同于水电行业中缆索吊机类型多样，在大跨
桥梁施工中采用的缆索吊机主要是有塔架缆索吊 机，而其中以三跨单吊跨(中间起吊运输跨、两侧边 锚跨)布置为最多，四跨双吊跨(中间两个起吊运输
重量的要求一般远高于水电施工中的要求 [3) 而桥
梁建设中采用的缆索吊机的型式相对单纯，因此桥 梁施工缆索吊机有一定的行业特殊性。作为缆索吊
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(1 b)
Z 古忑5 + L e(t - t.)5 = 古JX
H___ -H
(二!..-.+土 +~)+eÂt( ~ +土+主) =
COsßl
cosß ∞sß2' 飞 co斗。1 ∞#∞哺2 H一一 一旦旦一一-王K，
跨、两侧边锚跨)布置也比较常见 [4) 。缆索吊机常
采用转轮式索鞍，使承载索能在索鞍中前后滑动，以
保证塔架受力 [5) 。
机的支承构件，承载索系统是缆索吊机的核心部分， 其设计质量直接决定了缆索吊机的运营可靠性。 随着桥梁施工缆索吊机跨度不段加大，其承载 索的计算理论需要更加精细化。结合沪瑞国道北盘 江特大桥采用的有塔架缆索吊机工程实例，针对大 跨桥梁施工最常采用的缆索吊机布置方案，展开缆 索吊机承载索的优化设计研究，给出承载索的张力