缆索起重机不同跨距下的配重计算和分析

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l 前 言缆索起重机是水利水电施工的-种常用重要设备。当这些缆索起重机转用于其他水电站项目施工时，其跨距往往有所不同，缆索上的拉力随之发生变化，缆索起重机塔架后部的平衡配重量就必须进行相应的调整。因此，准确计算配重量对缆索起重机的正确安装及安全运行具有重要指导意义。

由水电三局承建的甘肃大峡水电站，根据施工组织设计，需要安装 1台缆索起重机。为了降低施工成本，决定将原来在安康水电站使用的缆索起重机转用到大峡水电站施工使用，本文就这1台缆索起重机主辅塔塔架后部所需配重量进行计算分析 ，获得准确的配重数据 ，从而有利于做好缆索起重机转用的各项工作，适量及时地准备配重数量，以达到节约施工成本，提高经济效益的目的。

2 计算和分析思路按照缆索起重机的设计规范要求，为了平衡缆索起重机架空绳索系统的巨大拉力作用在塔架顶部所引起的倾覆力矩，必须在塔架后部设置数百吨的配重来平衡倾覆力矩。为此，分析塔架上84 2013(09)建筑机械化所受到倾覆力矩及稳定力矩，首先需要分析塔架受到的所有外力情况，重点分析承载索对塔架产生的拉力 (水平力及垂直力 )；然后根据缆索起重机的设计条件及大峡水电站施工时安装条件，分别计算出2种条件下承载索最大的水平力及最大的垂直力；再按照力矩平衡原理，计算出大峡水电站施工现场缆索起重机塔架后部安装的配重数量 ，从而保证整个缆索起重机的安全、稳定、正常运行，以发挥缆索起重机的最大效益。

图1 缆索起重机塔架受力图 图中： 、 是过江电缆对塔架产生的水平拉力及垂直压力； 、 是牵引索及提升索对塔架产生的水平拉力及垂直压力； 承载索对塔架产生的最大水平拉力及垂直压力；Q是配重； 是塔架的重量。

按照起重机设计规范，校验起重机的稳定性是按额定起重量的 125%计算集中载荷。其稳定系数 ≥1.15，令KI.15，对塔架来说，根据力矩平衡原理∑ 稳1.15ZM倾 (1)∑ 稳：( )B1 1《 2 0令 ( )则∑ 稳 VB1QB2WB0 (2)ZM 倾 Hob 。 ho令MaGhHgh0ZM倾 ho (3)把式 (2)、(3)代入式 (1)得l 1 2WBo1.15( 。 h0) (4)只要计算出原来设计的 和 以及新项目安装条件下的 和 ，就可以计算出新项目塔架后部需要的配重量。

2.2 缆索起重机的承载索受力分析缆索起重机的承载索是最重要的部件，它所受到的拉力和垂度是 2个重要参数。承载索张紧于 2个塔架之间，除承受均匀分布的自重外，还承受小车集中载荷所产生的拉力，在进行承载索的计算时，可将其承受的载荷分成两部分来考虑 ：-部分是将承载索 (含承码及工作绳 )质量的重力，视为分布于承载索上的均布载荷；另-部分则是将所载的小车(含吊钩下滑轮组、所吊重物等)质量的重力视为作用于无重量的承载索上的集中载荷。由于承载索垂度小，因此承载索可以视为-抛物线 (图2)。

图2 承载索受力分析图根据起重机设计有关规定，为了便于计算承使用&管理 Use& Management载索的均布载荷，设承载索的曲线长度为 ， 近似等于AB之间的连线。所以有SL/cosfl。式中：三--承载索的跨距，即两塔支承点之问的水平距离 (m)； --两塔支承点之间的连线与水平线的夹角 (。)。如果承载索单位长度重量为q。(kg/m)，则承载索重 G1(N)g1L/cosflGl/cosp。其他钢丝绳单位长度重量为 q (kg/m)，则承载索重 G2(N)g /cosG2/cosfl。

如果集 中载荷 作用在塔架支点A和 ，其垂直分力为 、 ，水平分力为 、 ，且 ，H为承载索的拉力 丁的水平分力，从A、B两点连线到承载索的垂直距离为垂距 。承载索分别在塔架的A、B两支点产生的垂直分力为 和 ，可由下式计算。

- co P ( - / 。 t (5)-- 4-cosflP/L/L- t (6)山 其中，G作用在承载索上的静载荷 (t)；Pm作用在承载索上的集中载荷 (t)； 。 承载索最大拉力的水平分力 (t)；L承载索的跨距 (m)；X集中载荷 P 距离A点的距离。

承载索垂度为 。 时 ，承载索上最大拉力的水平分力由下式计算Hm L(G/cos2Pm)/ (7)由 (1)、(2)、(3)式可知，承载索垂距 与承载索拉力的水平分力 成反比，而且当 、G、工、 、Pn1已知时，就可以计算出 、 、 。 。

3 缆索起重机出厂条件已 知：A塔、B塔 高 度 h 均 为 25m。A塔与 B塔轨道安装等高程；承载索跨距 为620m；A塔 配 重 Q1A295.46t，B塔 配重 QIB369.32t；轨距为 B1 16.9m。集中载荷P 起 吊重物 起 吊勾 横 梁重 起 吊勾 滑轮 组重 提升钢索重 起吊勾的两个运行小车重200067812381240421027366(kg)。

2根提升索、4根牵引索、4根承载索、2根控制电缆之单位长度合计为 72.37(kg/m)；28个承码重量为 28×75.712120kg(出厂设计为28个承码，每个承码重 75.71kg)。

建筑机械化2013(09)85Use&Management 使用＆管理则静载荷 GL X Eqc承码重量46.99(t)，集中载荷为P ：27.3660.25×2032.366(t)为 0。；最大垂距为fm 620 X 5%28(m)；集 中载荷 距离A支点的水平距离L/2：310m。

则把I厂m G、L、 、Pm代入公式 (5)、(6)、(7)得Ⅳ1 3 0 9.2 3(t)； V1A：3 9.6 8(t)；H39.68(t)把 ho25m，A塔 配 重 QlA 295.46t，B塔 配 重 Q1B369.32t；B1B2 16.9m，。

309.23t， AV1B39.68t分 别 代 人 l 2 o1.15( h)得A 塔 ：M A39.68×16.9295.46×16.9 A X 16.91.15×(309.23×25M。lA) (8)B塔：M l B39.68×16.9369.32×l6.9 B×16.91.15×(309.23×25 1B) (9)4 缆索起重机在大峡水电站现巢装条件已知：A塔、B塔高度 h。均为25m。两塔架安装轨道高程差为 5m；两塔跨距为420.96m；轨距为B 16.9m，根据两塔之问的跨距需要安装19个承码。设 A塔配重为 Q。 、B塔配重为Q ，则静载荷 G31.90(t)；集中载荷为P 32.366(t)； 为 2.56。；最大垂距为 420 X 5%19(m)；集中载荷 Pm距离 支点的水平距离L/2 210.48m。

则把 、G、L、 P2 代人公式 (5)、(6)、(7)得H2 267.7(t)；V2A44.1 2(t)；V2B32.15(t)把 ho25m，BlB216.9m， 267.7t，A44.12t，v2B32.15t分别代入公式 (4)M VB1QB 2WB01.1 5( ×h0)得A塔： 2A44.12 X 16.9Q2A×16.9 A×16.91.15×(267.7×25 2A) (10)86 201 3(09)建筑机械化B 塔： 2B32.15 X 16.9Q2B×16.9 B×16.91.15×(267.7×25M2B) (11)5 塔架后部的配重计算塔架的重量 及相应的重心位置，原生产厂说明书上-般不提供，分别计算比较麻烦〖虑到 及相应的重心位置没有变化 ；且 、 、、 变化不大，因此可以认为近似不变，式(8)、(10)、(9)、(11)中有：M M 2 ，1BNO2B， A A， B B， lAM22A，M 2lBM 2B。

则 (8)～(10)得：Q：A220(t)；(9)～(1 1)得：Q2 306(t)所以，在大峡水电站施工现场缆索起重机安装条件下，需要给缆索起重机 A、B两塔架后部分别安装配重220t和306t。

6 结束语缆索起重机在转用到新的施工项目时，确定缆索起重机塔架后部的配重量，对缆索起重机的安全性、稳定性、正常运行至关重要，本文介绍这种简捷计算方法，供大家参考。

承蒙教授级高工顾斯照同志对本文指导，在此表示衷心的感谢。 圈[