工程货运索道工作索工况计算
索道受力计算
索道受力计算摘要：1.索道受力计算的概述2.索道受力计算的基本原理3.索道受力计算的步骤和方法4.索道受力计算的实际应用和意义正文：一、索道受力计算的概述索道受力计算，顾名思义，是指对索道（也称为缆索或钢缆）在运行过程中所受到的各种力的计算。
索道广泛应用于交通工具、起重设备、桥梁等领域，因此，对其受力情况进行精确计算至关重要。
这有助于确保索道的安全性能，防止因力矩失衡导致的事故发生。
二、索道受力计算的基本原理索道受力计算的基本原理主要包括以下几点：1.弹性力学原理：弹性力学是研究物体在外力作用下发生形变，当外力去除后能恢复原状的性质的学科。
索道受力计算中，需要根据弹性力学原理分析索道的形变程度和恢复能力。
2.静力学原理：静力学是研究物体在平衡状态下受力情况的学科。
在索道受力计算中，需要分析索道在平衡状态下各力的作用情况，以确保索道的安全性能。
3.动力学原理：动力学是研究物体在运动状态下受力情况的学科。
在索道受力计算中，需要考虑索道在运动过程中所受到的各种动力和阻力，以确保索道的稳定性能。
三、索道受力计算的步骤和方法索道受力计算的步骤和方法主要包括以下几点：1.确定计算模型：根据索道的实际结构和受力情况，确定合适的计算模型。
常见的模型包括简支梁模型、固定梁模型、连续梁模型等。
2.确定受力分析：根据索道的工作条件，分析索道受到的各种力，包括拉力、压力、支持力、摩擦力、动力等。
3.列方程求解：根据力学原理，列出方程组，求解索道在各个位置的应力、应变、挠度等。
4.检验强度：根据索道的材料性能和安全系数要求，检验索道的强度是否满足设计要求。
四、索道受力计算的实际应用和意义索道受力计算在实际应用中具有重要意义，主要表现在以下几点：1.确保索道安全：通过精确计算索道在运行过程中的受力情况，可以确保索道的安全性能，防止因力矩失衡导致的事故发生。
2.优化设计方案：根据索道受力计算结果，可以对索道的结构、材料、尺寸等进行优化，以提高其性能和安全性能。
架空货运索道工作索及鞍座受力计算程序(单索)
《架空货运索道工作索及鞍座受力计算程序--单索》
直接数据 设 使用 计 桩号 索道 型式 荷 载 P ×× 单索 2 跨 高 距m 差m l0 h 初 始 中 挠 S0 0 弦倾角 α #### 21 ° 18 ° 间接数据 计算结果：承载索 计算结果：牵引索 无荷 上鞍 上支 下支 荷重 挠度 最大 最大 拉力 水平 无荷线 荷重 规格 每米 破断 最大 最大 安全 规格 破断 安全 座承 点拉 点拉 水平 增加 拉力 牵引 系数 拉力 长 比 mm 自重 力t 升角 弧垂 系数 mm 力t 系数 载索 力t 力t 拉力 系数 t 力t t 夹角 Tu Td λ0 H0 Lw H max Φc T m Υ max n r q Tc f Ac Φ q Tq T qma Aq ju #### #### #### #### 288.9 #### #### #### #### #### #### #### 437.2 #### #### #### 28 27.5 40.2 #### #### 9.3 2.1 14 14 10 10 1.6 6.4 1.7 5.9
x
计算结果：单个鞍座荷载 上鞍 座荷 载 Zu 14.7 9.9单索 2.2 414 133 0.1 ####
26 23.7 37.5 #### #### #### 2.9
果：单个鞍座荷载 下鞍 座承 载索 夹角 jd 140 140 下鞍 座荷 载 Zd 13.1 8.9
十吨工作索道塔架计算报告
高度变化系数 1 1.25 1.42 1.56 1.67 1.77 1.86 1.95 2.02 2.09 2.15
风载体型系数根据《建筑结构荷载规范》计算得：
风载体型系数
万能杆件顺桥向
0.83
万能杆件横桥向
0.83
吊装杆件
1.3
地形地理条件系数取值 1.3。
4、工况选择
塔架取以下几种最不利工况进行计算： 工况一：塔架拼装完成后，起重小车位于跨中位置，顺桥向九级风载。
142 5.3 27.8 238.5 0 0 0
144 0 0
10.9 0 0 0
146 0 0
222.6 0 0 0
148 -5.3 -17.2 26.7 0 0 0
桁架内力 桁架 最大内力 2N1 22.67t N4 0.875t N3g 1.24t N5 4.026t
梁单元应力 梁单元 最大应力 塔顶横梁 43.8MPa
GK =基础自重和基础上的土重；
A =基础底面面积；
郑州岸：
Pk =
FK
+ GK A
=
300 4+24331 =157.33KN 3 3
/
m2 =157.33kpa
fa =wr • frk
fa --修正后的地基承载力特征值;
frk --岩石饱和单轴抗压强度标准值； wr --折减系数，根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和 组合，由地区经验确定，无经验时，对完整岩体可以取 0.5，对较完整岩体 可取 0.2-0.5，对较破碎岩体可取 0.1-0.2. 郑州岸塔架基础位置岩石较破碎、节理发育，同时还掺杂土夹石，卵石 居 多 ， 密 实 程 度 属 于 中 等 密 实 ， 根 据 公 路 桥 涵 设 计 规 范 表 3.3.3-2 ， fa =650-1000kpa，根据折减安全系数，郑州岸 fa =300kpa。 郑州岸： Pk =157.33kpa fa =300kpa ，满足要求。 地基承载力值根据实际地质情况试验确定是否满足设计要求。
货运施工索道工作索计算软件开发与应用
在计算程序中可以利用矩阵型式列表命令 Table [expression，{i， m，n}]//MatrixForm 生成精度可 以调整的无荷状态以及有荷状态线形各点坐标数 组 ，将 数 组 使 用 命 令 Export["file"， expr，".xls"]导 入 到指定的 excel 文件中， 通过变换后在 AutoCAD 等 绘图软件中利用 line 或 spline 命令生成工作索线形
图 1 工作索选型设计计算软件结构
基金资助项目： 国家电网公司重大科技创新专项（AKZ3060649） 收稿日期： 2008-08-12 作者简介： 白雪松(1975—)，男，硕士，从事电力施工技术研究工作。
·42·
电力建设
第 30 卷
计计算软件，以提高施工索道设计精度和效率，保证 施工安全。
1 工作索计算软件结构
货运施工索道工作索计算软件是针对输电线路 施工用索道的技术结构特点开发的， 主要包括单跨 单荷重、单跨多荷重、多跨无荷重以及多跨多荷重 4 种计算情况。 软件主要结构如图 1 所示。
2 开发环境
2.1 Mathematica 简介 Mathematica 是 美 国 Wolfram Research 公 司 开
无荷状态参数
抛物线理论值 悬链线理论值
14 056.4
14 056.4
409.434
409.435
0.032
0.032
15 113.3
15 101.8
14 202.5
工程货运索道工作索工况计算
索道工作索工况计算摘要：在地形复杂的山区进行输电线路工程的建设，如何确保物料的有效运输是制约工程进度的主要问题。
货运架空索道是目前解决物料运输最经济、最便捷的方式之一。
在索道架设的过程中，施工队往往为了赶工期而仅依靠经验架设，忽视了对工作索的工况计算和校核，为索道的安全运行带来了一定隐患。
本文通过实例计算，希望能够对现场实际工作提供一些帮助。
关键词：多跨单循环索道承载索牵引索返空索概述：本文以施工中应用较多的“多跨单循环索道”为研究对象，该型索道适用于最大载重量不超过2t，中间支架不超过7个，每跨跨度不超过600m，全长不超过3000m的远距离物料运输。
本文仅针对多跨索道中最不利载荷档的单件运输展开计算。
图1、多跨单循环索道运输现场布置示意图1-始端地锚； 2-圆木支点； 3-索道牵引机； 4-承载索； 5-返空索；6-牵引索； 7-运输货车； 8-支架； 9-滑车； 10-终端地锚工作索工况计算：多跨单循环索道工作索由承载索、牵引索、返空索组成。
承载索是在运输过程中承载货车及物重的钢丝绳。
一般采用同向捻“6×7钢丝+1纤维芯”型钢丝绳，其公称抗拉强度按1670MPa计算，安全系数取2.7。
牵引索是牵引货车在承载索上运行的钢丝绳。
一般采用同向捻“6×19钢丝+1纤维芯”型钢丝绳，公称抗拉强度仍为1670MPa，安全系数取4.5。
返空索是承载空载货车重力的钢丝绳，其材质与承载索完全相同，安全系数同样取2.7。
计算实例模型：现有一段三跨单循环索道，如图2所示，AB段跨度为100m、高差为80m；BC段跨度为400m、高差为100m；CD段跨度为150m、高差为50m。
承载索取公称直径Φ20mm的钢丝绳，牵引索取Φ10mm的钢丝绳，返空索取Φ14mm的钢丝绳。
索道最大单件载重质量为600kg。
其工作索基本工况计算如下。
图2 实例断面示意图一、承载索1、计算流程图2、计算及校核（1）求最大载荷时的计算载荷P计maxP max计=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++⨯αcos2LqPPKmaxmaxmax牵车冲式中：K冲——冲击系数，取1.31；P m ax——最大载荷重量，kN；P车——货车载荷重量，kN；q牵——牵引索每米自重，kN/m；Lm ax——最大档跨度，m ；α——高差角，度；根据图2，有LH BCBCtan =α=0.25，可推导出cos α=0.97，Ф10牵引索的自重q 牵为3.62*10-3 kN/m,最大载重质量为600kg ，即5.88kN ，货车自重3kg ，即0.03kN ，于是有：kN 2.7897.024001062.33.008.851.31-3max P =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯++⨯=计 （2）求无载荷时最大档的水平张力T aαcos 8S Lq T maxmaxa承=式中：S 0——中央弛度比，取0.05；Ф20承载索的自重q 承为13.72*10-3 kN/m ，于是有：kN 4.11497.005.084001072.133aT=⨯⨯⨯⨯=-（3）求最大载荷时最大档的水平张力T b利用如下状态方程求解:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--L P q L q P 3124cos L E S q 24T cos L E S q T T T max max max 2max 3max2max2203max 2max 20b 2b 计承承计承承承承承承αα式中： S 承——承载索截面积，cm 2； E 承——承载索弹性模数，kN /cm 2；由于承载索选用公称强度为1670MPa 的钢丝绳，可知E 承=167 kN /cm 2，Ф20钢丝绳截面积为3.14cm 2，于是有：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯------4002.78102.713400102.7132.7831247.904001674.13102.7134.114247.904001674.13102.71314.14362326223262b 2b T TTb=24.54 kN（4）求最大载荷时各支架支点处最大张力T max最大载荷时，各支架支点处张力为：Ti∑++=H qP T i2max 2b 承计式中：H i ——承载索第i 支支架支撑点到最大档低侧支架支撑点的高差，第i 支支架较最大档低侧支架高度高时取正值，反之取负值；于是有：kN 04.2601072.1372.84.5423221T =⨯⨯++=- (按照本例，第1支支架即为最大档低侧支架，因此高差为0)kN 41.271001072.1372.845.243222T=⨯⨯++=- 经比较，kN 1.427T T 2max ==（5）承载索强度校核根据公式K TTmax承破> 校核式中：T 破——承载索额定破断拉力，kN ； K 承——承载索安全系数，取2.7； 承载索选用公称强度1670MPa 、公称直径Ф20钢丝绳，其额定破断拉力为221kN ，于是有：=41.272218.06>2.7，强度合格。
Q GDW 1418-2014 架空输电线路施工专用货运索道施工工艺导则
II
Q/GDW 1418—2014
架空输电线路施工专用货运索道施工工艺导则
1 范围
本标准规定了架空输电线路施工专用货运索道的施工工艺流程、施工准备、索道架设、索道试运行 与验收、索道运行与维护、索道拆除等方面的基本要求。 本标准适用于架空输电线路施工专用货运索道的施工。
2
规范性引用文件
输电线路工程索道运输施工工法
输电线路工程索道运输施工工法1.前言输电线路施工基础材料、铁塔设备、瓷瓶、金具和施工工具等需要运输到使用位置，传统的方法是，使用汽车运输到公路的尽头（俗称：大运），然后再采用人力或马帮驮运的方式运输到使用位置（俗称：小运）。
溪洛渡～牛寨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ回500kV送出线路工程三标段，此标段地形以高山大岭为主，其中有32基塔没有小运道路可利用，修筑盘山道路要损毁大面积地表植被和经济作物，占用大量土地，修路投资额巨大，且不符合国家环保、土地和林业政策要求。
如果修筑简易的马帮小运道路运输，施工效率低，运输周期长，所以，云南省火电建设公司首次采用架空货运索道施工，形成施工工艺标准，并在云南大关县220kV 甘顶～大关变输电线路施工、云南镇雄县直流输电线路施工和云南省盐津县500kV 牛寨～甘顶变输电线路施工中应用，使输电线路工程索道施工的设计、安装和运输水平得到进一步提升，总结形成本工法。
2.工法特点2.1起终点间线路可成直线，运距最短，所以砂子、石子和水泥每天可运输15m³，塔材每天可运输12t，所以运输效率高。
2.2可跨越峡谷、山梁，与修筑运输道路相比，生态破坏最小，施工费用低。
2.3与传统的马帮运输或人力搬运相比，劳动强度低。
3.适用范围本工法适用于，输电线路建设施工中，杆塔设计在高山峻岭，小运距离较长，修筑盘山的马帮道路困难且费用高，配合输电线路的施工。
4.工艺原理4.1把索道起点和终点之间的承载索和返空索收紧腾空，两端用圆木地锚锚固，在中间地形凸起和承载索、返空索高度不够的位置，架设支架，将牵引索、反空索和承载索支撑起，动力机构安装在起始位置，牵引索通过动力机构提供动力，通过起点和终点的转向滑车形成一个闭合环。
4.2运行时承载索和反空索不动，而牵引索在动力机构卷扬机的带动下来回运动，运载货车1---始端地锚2---驱动装置3---始端支架4---承载索5---返空索6---牵引索7---中间支架8---货车9---终端支架10---高速滑车11---终端地锚1234579681011固定在牵引索上，通过运载货车上的滑车在承载索上移动，从而带动货物移动，货物到达卸货点后暂停卸货，再把货车装于反空索上返回到上货点，周而复始地运输。
索道设计说明
索道设计说明一、基本参数的设计二、索道种类和形式的确定三、支架的设定和计算四、承载牵引索的选择一、基本参数的设计1.1货运索道工作制度(1)工作日数取N=300天(2)每日运行小时数n=19. 5h (三天作业)运输不均匀系数c=l. 51. 2货运索道每小时运量日运量£令勢小时运量4- 42.39%n/八1. 3小车及容积货车型号：DS-10-0. 5型V有效= 0.4X0.9", =0.36”,(满载系数y=o.9) 人有效R = 0.36x1.&=0.64&1.4发车时间4 每小时发车数他=〒=65.42次a发车间隔彳600(s)-55.035如货车间距 A = vt = 2.5 叹 x 55.03s = 137.575〃? = 137.58/n二、索道种类及形式的确定单索循环索道三、支架的设定与计算支架高度H、=4m H2 = 8/n H. = 10/n H, = lOwH5 = 6m H& = 8/?i H1 = 4m H& = Sm支架间距(高差)A = 115加側=4m) l\= 130加他=-5m)【3 = 130〃?(力3 = 4m) l4 = 150m(A4 = —5m) l s = 160m(A s = 6m)l6 = 14O/?7(/?6 = —5m) /7 = 17O〃2(/?7 = 6m)/8 = 160〃?(/\ = —3m)l9 = 150/?Z(/?9=—3m)四、承载牵引索的选择4.1取最小张力与荷重比系数NN=300 天n=19. 5hV有效=0・36 m3选择七、驱动轮、滚轮、垂直导向轮直径和包角的货车运行阻力的计算八.运载索的各特征力的计算5.3拉近重锤配重w' = 2t a = 2T m.m = 7632 N x 2 = 15.264 KN六、驱动轮，滚轮，垂直导向轮直径与包角的选择6.1托索轮，压索轮直径与包角2取20托索轮 D = 20 d。
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索道工作索工况计算
摘要：在地形复杂的山区进行输电线路工程的建设，如何确保物料的有效运输是制约工程进度的主要问题。
货运架空索道是目前解决物料运输最经济、最便捷的方式之一。
在索道架设的过程中，施工队往往为了赶工期而仅依靠经验架设，忽视了对工作索的工况计算和校核，为索道的安全运行带来了一定隐患。
本文通过实例计算，希望能够对现场实际工作提供一些帮助。
关键词：多跨单循环索道承载索牵引索返空索
概述：本文以施工中应用较多的“多跨单循环索道”为研究对象，该型索道适用于最大载重量不超过2t，中间支架不超过7个，每跨跨度不超过600m，全长不超过3000m的远距离物料运输。
本文仅针对多跨索道中最不利载荷档的单件运输展开计算。
图1、多跨单循环索道运输现场布置示意图
1-始端地锚； 2-圆木支点； 3-索道牵引机； 4-承载索； 5-返空索；6-牵引索； 7-运输货车； 8-支架； 9-滑车； 10-终端地锚
工作索工况计算：
多跨单循环索道工作索由承载索、牵引索、返空索组成。
承载索是在运输过程中承载货车及物重的钢丝绳。
一般采用同向捻“6×7钢丝+1纤维芯”型钢丝绳，其公称抗拉强度按1670MPa计算，安全系数取2.7。
牵引索是牵引货车在承载索上运行的钢丝绳。
一般采用同向捻“6×19钢丝+1纤维芯”型钢丝绳，公称抗拉强度仍为1670MPa，安全系数取4.5。
返空索是承载空载货车重力的钢丝绳，其材质与承载索完全相同，安全系数同样取2.7。
计算实例模型：
现有一段三跨单循环索道，如图2所示，AB段跨度为100m、高差为80m；BC段跨度为400m、高差为100m；CD段跨度为150m、高差为50m。
承载索取公称直径Φ20mm的钢丝绳，牵引索取Φ10mm的钢丝绳，返空索取Φ14mm的钢丝绳。
索道最大单件载重质量为600kg。
其工作索基本工况计算如下。
图2 实例断面示意图
一、承载索
1、计算流程图
2、计算及校核
（1）求最大载荷时的计算载荷P计max
P max
计=
⎪⎪
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
+
+
⨯
α
cos
2
L
q
P
P
K
max
max
max
牵
车
冲
式中：K冲——冲击系数，取1.31；P m ax——最大载荷重量，kN；
P车——货车载荷重量，kN；q牵——牵引索每米自重，kN/m；
L
m ax
——最大档跨度，m ；
α——高差角，度；
根据图2，有L
H BC
BC
tan =
α=0.25，可推导出cos α=0.97，Ф10牵引索的自
重q 牵
为3.62*10-3 kN/m,最大载重质量为600kg ，即5.88kN ，货车自重3kg ，即
0.03kN ，于是有：
kN 2.7897.024001062.33.008.851.31-3max P =⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⨯⨯⨯++⨯=计 （2）求无载荷时最大档的水平张力T a
α
cos 8S L
q T max
max
a
承
=
式中：S 0——中央弛度比，取0.05；
Ф20承载索的自重q 承
为13.72*10-3 kN/m ，于是有：
kN 4.11497
.005.084001072.133a
T
=⨯⨯⨯⨯=-
（3）求最大载荷时最大档的水平张力T b
利用如下状态方程求解:
⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣
⎡⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--L P q L q P 3124
cos L E S q 24T cos L E S q T T T max max max 2max 3max
2
max
2
203max 2max 20b 2b 计承承计承
承
承
承承承
αα
式中： S 承——承载索截面积，cm 2
； E 承——承载索弹性模数，kN /cm 2
；
由于承载索选用公称强度为1670MPa 的钢丝绳，可知E 承=167 kN /cm 2
，Ф20钢丝绳截面积为3.14cm 2
，于是有：
⎥⎦⎤⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯------4002.78102.713400102.7132.7831247.904001674.13102.7134.114247.904001674.13102.71314.143623
26223262b 2
b T T
T
b
=24.54 kN
（4）求最大载荷时各支架支点处最大张力T max
最大载荷时，各支架支点处张力为：
T
i
∑++=
H q
P T i
2
max 2
b 承
计
式中：H i ——承载索第i 支支架支撑点到最大档低侧支架支撑点的高差，第i 支支架较最大档低侧支架高度高时取正值，反之取负值；于是有：
kN 04.2601072.1372.84.5423
221
T =⨯⨯++=- (按照本例，第1支支架即为最大档低侧支架，因此高差为0)
kN 41.271001072.1372.845.243222
T
=⨯⨯++=- 经比较，kN 1.427T T 2max ==
（5）承载索强度校核
根据公式
K T
T
max
承破
> 校核
式中：T 破——承载索额定破断拉力，
kN ； K 承——承载索安全系数，取2.7； 承载索选用公称强度1670MPa 、公称直径Ф20钢丝绳，其额定破断拉力为221kN ，于是有：
=41
.27221
8.06>2.7，强度合格。
即承载索选取Ф20钢丝绳满足各项受力要求。
二、牵引索
1、计算流程图
2、计算及校核
（1）求牵引载荷重量P
牵
kN 63.62
400
1062.33.008.853max
max
2
L
q P P P =⨯⨯++=+
+=-牵
车
牵
（2）求最大载荷个数N
α
αcos L cos L N
max
max
i i ∑⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛=
（结果舍尾取整） 已知8.0100
80
L
H tan AB
AB
1==
=
α,可得78.0cos 1
=α
；
33.0150
50
L
H tan CD
CD
3==
=
α,可得95.0cos 3
=α
；于是有：
69.197
.040095.0150
97.040078.0100N
=++=
，所以最大载荷数为1。
（3）求牵引力T
牵
()max i sin N P T
α⨯⨯=牵牵
由图2可知，αsin 1
最大，为0.63，于是有：
kN 18.463.0163.6T
=⨯⨯=牵
（4）求摩擦阻力T
摩
()
αcos N P K T
i min
⨯
⨯⨯=牵摩摩
式中：K 摩——摩擦系数，取0.05； 由图2可知，αcos
1
最小，为0.78，于是有：
kN 26.078.0163.605.0T
=⨯⨯⨯=摩
（5）求无载荷时水平张力T
张
α
cos S .518L
q T max
max ⨯⨯⨯=
牵
张
kN 9.4297.005.0.518400
1062.33T =⨯⨯⨯⨯⨯=-张
（6）求最大牵引力T max
kN 93.649.226.081.4T T T T
max
=++=++=张摩牵
（7）牵引索强度校核
根据公式
K T
T max
牵破
> 校核，式中：
T
破
——牵引索额定破断拉力，kN ； K 牵——牵引索安全系数，取4.5； 牵引索选用公称强度1670MPa 、公称直径Ф10钢丝绳，其额定破断拉力为
55.1kN ，于是有：
95.793
.61
.55=>4.5，强度合格。
即牵引索选取Ф10钢丝绳满足各项受力要求。
三、返空索
返空索的计算及校核过程同承载索基本相同，限于篇幅，不再赘述。
结论：
在实际的施工中，现场技术员应根据具体工况条件进行计算，不应依赖以往经验冒然施工。
通过科学地计算及校核，能够保证索道在运输过程中的安全、稳定运行，对物料的有效运输提供了坚实的保障，为确保工程进度起到了积极的促进作用。