跨河缆索吊装施工方案培训资料.docx

第一章 工程简介
1、编制依据
1.************大桥施工图设计文件
2.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
3.《路桥施工计算手册》
4.《钢结构设计规范》GBJ17-88
5.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86
6.《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95
7.《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-91
2、工程说明
本工程是************跨越渠江的一座特大桥，其主桥为双飞雁中承式拱桥，边跨＋主跨＋边跨为：65+256+65，主跨为钢管砼桁架式悬链线无铰拱，边跨为工字型钢筋砼无铰半拱；其广安岸（以下称西岸）引桥为6跨30米预应力钢筋砼连续T梁，其前锋岸（以下称东岸）引桥为1跨30米预应力钢筋砼简支T梁。
其下部构造中0#为重力式U型桥台；1#、、2#、3#、4#、5#、6#、9#为桩柱式桥墩；7#、8#为主桥墩，采用桩与大承台结合；10#为埋置式肋板轻型桥台。0#、1#、2#、3#、9#、10#均在陆地上，施工较为简单。而4#、5#、6#、7#（主桥墩）、8#（主桥墩）均在水中，施工较为复杂；为保证顺利施工，在4#、5#、6#施工时采用搭设钢管桩平台与冲击钻机钻孔桩结合；7#（主桥墩）施工时采用圆形钢围堰；因8#（主桥墩）靠岸很近，采用筑岛围堰。
为保证水中施工机械设备、材料等（如圆形钢围堰、钻机、钢筋、砼）运至指定位置，故设置两套35吨缆索吊机用于空运机械设备和材料。
第二章 缆吊施工方案
1、缆索吊机系统简介
************大桥下部结构水中部分采用缆索吊施工，根据现场条件和后面的施工计算，该缆索跨分布由西至东依次为：134.56m+510.5m+77m。设两组主索，一组主索为8根Ф39(6×37S+FC)，每根破断拉力为860KN的钢丝绳，另一组主索为4根Ф56(6×37S+FC)，每根破断拉力为2003KN的钢丝绳；两组主索中心间距为20.2m；每组主索上设两个跑车和2个吊点，每个吊点设计吊重30t，两个吊点能够承受60t的吊重。
主塔架采用贝雷架拼装组成，西岸主塔架布置在1号与2号桩之间离2号桩5米处，塔高左49米、右52米，主塔下33米截面为8组贝雷桁架片，上19米截面为6组贝雷桁架片；东岸主塔架布置在9号与10号桩之间离9号桩5米处，塔高左46米、右43米，主塔截面为6组贝雷杵架片。
主索地锚：西岸地锚位于公路后山腰上，地质情况好，基本为弱风化砂岩，采用桩式地锚；东岸地锚位于土基上，地质清况较西岸差，采用桩基承台地锚，主索直接捆绑于桩头上。
主索：一组采用8根Ф39 (6×37S+FC)，另一组采用4根Ф56(6×37S+FC)，
牵引索：采用Ф26钢丝绳走“2”的方式穿绕，相应两岸各锚碇前配10t牵引卷扬机各两台，全桥共4台。为了使同一主索上的两台跑车同步运行，在两跑车连两根Ф22的短钢丝绳。
起重索：采用Ф19.5钢丝绳走“6”的方式穿绕，两端分别缠绕于两岸的起重卷扬机滚筒上，一个跑车对应一套起重设备。
2、缆索吊机施工流程
根据设计文件，结合本工程实际，确定本项目缆索吊机施工过程如后：
方案确定
基础施工
拼装主塔
主索安装
牵引索、起重索安装试 吊
缆索吊机调试
试 吊
正常吊装运输
缆索系统拆除
主塔拆除

缆索吊机流程图

缆索吊机施工过程示意图

3、缆索起重机设计
根据设计文件，可知实际吊装重量为35吨，本缆索起重机按起重量为36吨设计。

3.1缆索系统
3.1.1主吊系统设计
1、主吊装系统选索及布置
主吊装系统主跨径510.5ｍ，后锚端跨径分别为134.56m（西岸）、77ｍ（东岸）。西岸后锚端其水平线夹角θ＝7.297゜，东岸后锚端其水平线夹角θ＝27.351゜。
2、缆索吊机设计参数及计算结果

3、卷扬机选择
※4台5t慢速滚筒卷扬机（线速度恒定）——起吊；
※4台10t慢速滚筒卷扬机（线速度恒定）——牵引。
3.1.2吊具设计
拱肋吊装系统吊具包括缆索跑车、起吊滑车组、吊点分配梁、吊点、夹具等结构。全桥布设二组主索，每组上设置两套吊具共计4套。吊具数量、规格汇总如下表。

1、缆索跑车设计
※设计依据及技术指标
① 承重主索8Φ39mm及4Φ56mm；起吊索Φ19.5mm.
② 跑车轮直径与主索直径的关系D/ d=400/39=10.3及D/ d=600/56=10.7（一般要求D/d在10—15范围内）符合要求，因此跑车轮直径取400mm 及600mm。
③ 单个跑车承受的竖向力T＝223.2KN
④ 各部位应力安全系数K≥2.0
⑤ 滑车的滑轮内嵌入柱式流动轴承
※跑车结构设计（跑车结构设计另见附下详图）
2、起吊滑车组设计
※设计依据及技术指标
① 起吊绳走线数8线。
② 起吊绳直径Φ19.5mm。
③ 滑车组直径与起吊绳直径之比为D/d=250/19.5=12.8 (一般要求D/d在10—15范围内)符合要求，因此滑车组滑轮直径取250mm。
④ 滑车组滑轮内嵌入柱式滚动轴承
⑤ 滑车组承受的竖向力为208.2KN
⑥ 各部位应力安全系数K≥2.0
※起吊滑车结构设计（起吊滑车组结构设计另见附下详图）。

跑车吊点示意图

3.2索塔系统
3.2.1索塔塔体的组拼设计
索塔设置于两岸，索塔强度和稳定性通过计算满足使用要求。
3.2.2索塔塔顶索鞍的设计及布置
1、索鞍布置
索塔塔顶索鞍包括吊装主索、牵引索、起吊索等索鞍。所有索鞍均采用单轮滚动结构形式。在贝雷横桁架索塔塔顶采用I25c工字钢铺设成两层分配梁，在工字梁上按相应的位置安置索鞍，并将索鞍与工字梁固定。
索鞍布置结构见塔顶构造图。

2、索鞍设计
※设计指标及技术标准（以吊装主要受力控制设计）
① 主索直径Φ39mm及Φ56mm(现以最不利的情况考虑)
② 单索垂直压力T＝159KN及T＝322KN
③ 索鞍轮直径D与主索直径Φ之比为：D/Φ＝400/39＝10.3及D/Φ＝600/56＝10.7
④ 滑轮嵌入轴承式滑动轴承
⑤ 索鞍轮接触应力安全系数K1≥2.0
⑥ 滑动轴承钢销抗剪安全系数K2≥3.0
※索鞍结构设计（以吊装主索索鞍为例
索鞍结构见上图。
3.2.3缆风索的布置
横向抗风索采用Φ19.5的钢丝绳，在吊装索塔的左右两侧各布置四组（每组2Φ19.5钢丝绳）。一端系与塔顶，一端与缆风锚碇连接。缆风索单根Φ19.5mm钢丝绳的初张力为50KN。
3.3主索锚固系统
3.3.1主索地锚总体设计
1、地质条件
西岸地锚位于公路后山腰上，地质情况好，岩石裸露，基本为弱风化砂岩；东岸地锚位于土基上，地质情况较西岸差，组成由亚粘土、弱风化砂质泥岩、弱风化砂岩为主。地表面至地下2至5米为亚粘土，力学性质较差，承载力低。
2、基础类型及锚固方式
※主索地锚基础型式
根据吊锚所在地质情况，西岸采用桩式地锚，东岸采用桩基承台地锚。
※主索索股锚固方式
桩式吊锚主索套在承台上部的桩头上。
3、主索地锚总体布置（见总体布置图）
4、主要材料
※混凝土：采用25号砼。
※钢材：Ⅰ、II级钢筋。
3.3.2地锚基础设计
1、设计荷载
主索锚碇基础设计荷载及内力表：

2、地锚结构设计
※尺寸设计（见下图）

※锚块构造
影响锚块尺寸的主要因素有：主缆拉力、锚固框架安装标高、锚索布置等。
在根据以上因素初步拟定其结构尺寸后，进行主缆力及自重作用控制截面的抗剪能力验算，并结合地形与上部构造物等因素，对构造进行细化，最终确定锚碇尺寸。
4、施工方案
4.1.1缆索起重机构成及功能
缆索起重机由缆索系统、主塔和稳定系统组成。缆索系统由主索、牵引索、起重索、跑车吊点及主地锚等构成；主塔由塔脚、塔身及索鞍等几部分组成；稳定系统由前后风缆、侧风缆、八字风缆及风缆地锚等构成。
1、缆索系统
整体布设：根据缆吊计算，全桥共设两套吊装系统（单套起重量36t）。主吊系统4个吊具按承重30t设计。缆索系统的主索采用8根Φ39钢丝绳及4根Φ56钢丝绳，设计吊装重量为36t。每段构件由一套两吊点抬吊，两点间用钢丝绳连接，确保两套牵引系统同步运行。主索道上的两个吊点串联后由一套牵引绳联动，串联间距为拱肋的捆绑点间的水平距离，牵引索采用Φ26钢丝绳走2线，两岸各用一台10t慢速双筒卷扬机作牵引动力（一岸收，另一岸放），循环牵引。
承重主索：塔架主跨为510.5m，后锚端跨径分别为134. 56m（西岸）、77m（东岸）。全桥共设两套主索吊装系统，由1套8Φ39mm钢丝绳及1套4Φ56mm钢丝绳组成，单根长度为820 m，重载垂度为上游L/13.8及下游L/13.8，空载垂度为上游L/18.5及下游 L/18.3。钢丝绳抗拉强度为1700Mpa。
起重系统：每套主索上布置2个吊点，全桥共4个，每个吊点采用Φ19.5的钢丝绳（抗拉强度为1700Mpa）走8线。钢围堰节段用两套主索系统上的4个吊点抬吊。每个吊点采用1台8t慢速双筒卷扬机作动力，全桥共4台。
牵引系统：全桥共四个跑车，每个跑车采用Φ26的钢丝绳（抗拉强度为1700Mpa）走2线作为牵引。每个跑车采用1台10t慢速双筒卷扬机作动力，全桥共4台。
主索地锚：两岸主索地锚均采用桩式地拢，地拢横向间距20.2米。全桥共设4个桩式地拢。
2、主塔
主塔架采用贝雷架拼装组成，西岸主塔架布置在1号与2号桩之间离2号桩5米处，塔高52米，主塔下33米截面为8组贝雷桁架片，上19米截面为6组贝雷桁架片；东岸主塔架布置在9号与10号桩之间离9号桩5米处，主塔截面为6组贝雷杵架片。塔顶设索鞍平台。主塔用于支撑缆索系统。
3、稳定系统
主塔稳定系统由前后风缆、侧风缆、前后八字风缆及风缆地锚等构成。前风缆布置一组（每组2Φ19.5mm）钢丝绳，后风缆布置两组（每组2Φ28mm）钢丝绳；侧风缆布置一组（每组2Φ19.5mm）钢丝绳；前八字风缆布置两组（每组2Φ19.5mm）钢丝绳，后风缆布置两组（每组2Φ19.5mm）钢丝绳。总共16根缆风索用于稳定主塔。
4.1.2缆索起重机的安装及试吊
1、缆索起重机现场平面布置
现场总体布置分为缆索系统、稳定系统、主塔，其中缆索系统包括主索、起重索、牵引索，稳定系统包括前后风缆、侧风缆、前后八字风缆及风缆地锚等，主塔包括基础、塔身、索鞍。其布置图见附图所示。
2、缆索起重机的安装
在施工方案或批后方可进行本道工序。
塔体安装：主塔由贝雷片组成，在安装地点采用扒杆直接分片叠加拼装。
缆索安装：采用细钢丝绳带动粗钢丝绳来回牵引的方法安装缆索。先将存放在西岸Φ6.2的细钢丝绳人工坐船牵引到东岸（注意此时必须绕过塔架顶索鞍）进10t起重卷扬机，西岸联结Φ26的牵引索；利用东岸10t起重卷扬机收紧Φ6.2的细钢丝绳带动Φ26的牵引索进10t牵引卷扬机（此时东西两岸牵引绳均绕过塔顶的牵引轮并两头全部进入卷扬机）；最后利用西东两岸10t牵引卷扬机来回牵引其Φ39mm及Φ56mm的主索，这样缆索就安装完毕。缆索安装完成后利用卷扬机及滑轮组收紧主索直到安装设计垂度后扣紧主索，这样缆索起重机就安装完成。
3、试吊
本桥缆索起重机（单机）最大吊重36t试吊时先对单组缆索起重机进行试吊，然后进行整体试吊，试吊时按照如下原则进行：
※试吊时采用分级逐步加载，每次试吊分四级进行，即按设计吊重的25%→50%→75%→100%逐步加载，即试吊重为9t，18t，27t和36t（不含吊具重量及配重）。每次荷载起吊后持荷时间不得小于 10分钟，须进行全跨范围内的行走，同时对两岸索塔监控观测，含动力系统（卷扬机）测试，以及各部位结构件的观测并记录。
※ 试吊时必须随时观测塔架位移、主索垂度以及后锚情况，发现异常即时停止并分析原因进行处理后才能继续进行。
※根据试吊过程，如实填写各项观测数据，对可能的不安全因素做出针对性整改，已确保正式吊装施工的安全。
因有两组各自独立的主索起吊系统，除每组分别进行单独试吊外，还须模拟实际情况进行各组的组合试验，按以西岸到东岸的方向将各组主索编号为A（上游）、B（下游）（如下图所示）。

主索编号
5、施工组织
5.1工期目标
本计划只包含从基础工程施工、主塔拼装、缆索系统安装、试吊、水中构件吊装、缆索吊机拆除。计划针对实际情况，相应施工组织设计中的计划作了调整。根据本工程实物工程量，计划工期为7个月。为此，设置两个施工进度控制点：
主塔拼装完毕 2007年 11 月 15 日完成；
缆索起重机安装调试 2007年 12 月 20 日完成。

施工进度计划表
工序
9月
10月
11月
12月
08年 1至5月
6月
7月
8月
开始时间
完成时间
基础工程

9.26
11.20
拼主塔

10.1
11.15
安装缆索吊机

11.16
12.15
调试及试吊

12.16
12.20
水中构件吊装

12.20
08.6.20
缆索系统拆除

6.21
8.10

5.2 质量目标
鉴于本分项工程的重要性，在满足项目整体质量目标的前提下，全部达到国家现行的工程质量验收标准和业主要求，一次验收合格率达到100%。
5.3 施工机构
项目组织机构已成立，缆吊作业队设置分支机构，下设起吊落位组、卷扬机组和缆风作业组四个作业组。
具体劳动力资源计划表如下：

劳动力计划表

序号
工种
人数
进场时间
备注
1
钳工
3人
2007．9

2
焊工
2人
2007．9
持证上岗
3
起重工
10人
2007．9
持证上岗
4
辅助工种
20人
2007．9

5
维修电工
2人
2007．9
持证上岗
合计

37人

5.4 主要机械设备的配置
根据实际需要，本次吊装设置两套独立的实际吊重为36t的缆索起重机。
机械设备配置表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
备　　注
1
主索钢丝绳
6×37S+FC-39mm
米
6560
承重主索，共8根，单根长820m，单重5.31kg/m，破断拉力96t
2
主索钢丝绳
6×37S+FC-56mm
米
3280
承重主索，共4根，单根长820m，单重11.78kg/m，破断拉力200t
3
起吊钢丝绳
6×37S+FC-19.5mm
米
6400
(4组吊点)，单根长为1600m，单重1.327kg/m，破断拉力23.95t
4
牵引钢丝绳
6×37S+FC-26mm
米
5600
单根长1400m(4组)单重2.36kg/m，破断拉力43t
5
卷扬机
卷扬机 (10T，慢速)
台
4
牵引卷扬机，配套(容绳量1000m)钢绳卷盘
6
卷扬机
卷扬机 (8T,慢速)
台
4
起吊卷扬机，配套(容绳量500m)钢绳卷盘
7
卷扬机
5T,慢速
台
4
辅助牵引及其它用
8
贝雷桁架

片
414
主塔架
9
索鞍
8轮
个
2

10
索鞍
4轮

个
4

11
吊点
2×4
个
8
吊点包括定滑车组和动滑车组
12
吊点分配梁

根
2

13
缆索跑车
2×8
台
2

14
缆索跑车
2×4
台
24

5.5 生活设施和临时用电的布置
1、生活设施布置
项目部已进场，临时生产用房布置于东西两岸，水电齐全，生活设施布置已较完善。
2、临时用电布置
本工程的用电量主要是在缆索吊进行吊装作业时为最大。
（1）总用电量负荷计算
按负荷性分组系数法进行计算。
施工区域各种机具设备用电量统计一览表。
序号
设备型号名称
数量
设备容量
小计（KW）
1
5 t卷扬机
4
10 KW
40
2
8t卷扬机
4
22KW
90
3
10t卷扬机
4
37KW
150
4
照明

10KW
10
5
手动工具

10KW
10
设备总功率合计
300
考虑到各用电设备满负荷运行并非用时出现（即不在同一施工阶段施工），故确定用电系数采用需用系数法确定。
P=1.05（K1∑P1/COSφ+ K2∑P2+ K3∑P3）
其中：电动机需用系数K1=0.5，∑P1=290KW，COSφ=0.75
电焊机需用系数K2=0.5，∑P2=0KW
照明用电需用系数K3=0.9，∑P3=10KW
则总电力计算负荷：
P=1.05×（0.5×290/0.75+0.5×0+0.9×10）=213KW
所提供的电力总功率为213KW。
（2）临时用电施工
※根据现场用电负荷和工程需要，在施工区东西岸均配置400KW的变压器。
※临时用电施工含配电房、变压器、配电柜、配电箱和线路的安装。协调配合当地供电局安装变压器、配电柜及其线路。从配电柜引入的动力电源采用五芯电缆接入分配电箱、现场开关箱，再接至用电地点，由专业电工进行操作、管理。
※临时用电线路系统根据施工期间用电需求和各种用电设备在施工现场的布置情况进行布置。

第三章 质量、安全保证体系与措施
1、质保体系与措施
1.1质量保证体系
项目经理部依据业主提供招标文件的要求编制了《施工组织设计》，确立了相关的质保体系。
1.2质量保证措施
基于《施工组织设计》的质量保证措施，对本分项工程措施进行专项细化。
1.2.1纠正和预防措施的控制
1、当出现严重不合格品（项）或一般不合格品（项）出现两次（含）以上时，项目经理部应采取纠正措施，以防止类似的不合格品（项）再度发生。
2、当发现潜在的不合格时，项目经理部应采取预防措施，防止不合格品（项）的发生。

1.2.2吊装质量记录
1、项目经理部确保质量记录（包括质量体系记录和竣工资料）的真 实、准确、及时和齐全，且不得随意涂改记录。
2、项目经理部定期对质量记录进行整理、归档，以便于查阅。
3、质量记录由质量部门专门、专人负责管理。
2、安保体系与措施
2.1安全保证体系
项目已确立了相关安保体系，基于吊装作业本身特点，安全防范是工程的重点和难点，予以高度重视，成立专项机构。
1、成立大桥吊装领导小组，由指挥部、监理处、设计单位、施工监控单位、施工单位及港航、海事部门人员组成。
2、项目经理部成立大桥吊装指挥组。指挥组设组长一人，总指挥一人，副指挥3人，成员若干人。
3、吊装指挥组下设吊装作业队、测量小组、安全小组。
吊装作业队下设3个作业小组：①起吊落位组；②卷扬机组；③缆风作业组。
2.2安全保证措施
2.2.1安全思想教育
安全教育要从思想上重视，观念上更新，变“要我安全” ，为“我要安全” 。工程开工前对施工人员进行正规的上岗安全培训，学习国务院及其有关部门、省及地方的有关安全生产和劳动保护方面的法律、法规、规章和技术标准，学习总部有关安全制度，讲解“安全工作责任重于泰山，防患于未然”的道理，同时让施工人员了解安全危险点和控制点，使大家心中有数，处事不惊。宣讲总部有关安全方面的经验教训，通过学习，提高员工的安全意识和主观能动性，自觉遵守安全规定。在工程施工中塑造“工程要安全，人人要安全，人人管安全”的新风，树立安全工作警钟长鸣，常备不懈的思想意识。对于特殊工种要进行专业培训，持证上岗。
2.2.2安全技术保证
1、开工前针对工程实际编制切实可行的安全措施计划，并限期实施。没有安全保障措施的项目，不准开工，直到订出安全保障措施为止。
2、定期召开安全领导小组会议，讨论决定安全生产的重大事项，并不定期地进行安全检查，在生产调度会上分析总结。
3、成立一支随时听从专职安全工程师指挥的紧急救援队，并配备必要的救援工具、设备与通讯联络设施。
4、针对本桥吊装的施工工艺和特点，设立本工区安全关键点和危险点，制定相应的预防措施，使事故“防患于未然”。
5、加强电气设备等的用电安全，采取有效的接地保护措施，严格按规程操作，所有电气设备必须质量可靠，并有可靠的漏电保护与接地装置。施工中临时电源尽量用电缆，避免临时电源乱拉乱接。
6、特殊工种持证上岗，密切配合按操作规程作业，制订安全操作规程。工地内不得饮用服用后可能影响判断力的酒精饮品及其它物品。任何正受这些物品影响的人员均必须立即离开工程施工范围。
7、密切注意天气预报，建立正常的天气预报接收制度，落实好防风防雨措施，保证各作业面，各作业的通讯设施畅通，机械状态良好，防护设备齐全。超过许可风力需对设备进行加固，人、机一律停止作业。
8、开展安全QC小组活动，研究关键工序的安全防护措施，并做好记录标牌。
9组建工地保安队负责整个工地的保安事宜。设两名流动保安队员，24小时巡逻值班。与当地的派出所和边防支队保持联系，及时通报情况，服从配合他们的领导与指挥。建立安全规章、措施。
2.2.3安全措施
1、各拱肋节段接头和横撑接头处悬挂工作平台，平台底部满铺钢板网，四周设围栏并挂铁丝网保护。
2、布置爬梯便于人员上下拱肋，爬梯两侧安装扶手，底部满铺钢丝防护网。
3、人员上下吊塔。通过吊塔上附着的封闭安全防护步梯至吊塔顶。
4、两岸吊装塔架设避雷设施，接地电阻小于4Ω。
5、整个拱肋吊装系统、拱肋各个作业点均设置漏电保护设施。
6、吊塔塔顶、扣塔上索鞍位置周边设防护栏，各操作位置设置操作平台。
7、制定作业组“工作范围”及“操作注意事项”，使全体施工操作人员明确职责。
8、吊装作业工班设专职巡视检查员2人，负责施工过程中吊装全系统各部位的检查。
9、在吊装现场设置专职警卫人员，禁止非工作人员进入现场，保护吊装设施安全。
10、吊装作业前，技术负责人向参加吊装的所有施工人员进行全面细致的技术交底，做到人人心中有数。

第四章 文明施工
1、文明施工和环境保护
运用环境管理体系指导环境保护工作。工程施工期间遵守国家和地方有关控制环境污染的法律法规，对环境保护采取必要的措施，使施工期间受到的环境污染减到最低程度。对此成立以一名项目副经理为组长，各部门负责人为成员的环保领导小组，并与当地环保部门加强联系，使施工区的环境得到较好的保护。。
2、施工措施
1、成立现场文明领导小组，由项目经理担任小组组长，下设专职考评人员，定期对现场文明施工情况进行考证，及时向项目经理汇报并指出有待改进的地方。
2、在施工现场设置施工单位名称牌、安全生产纪律宣传牌、防火须知牌、安全生产天数牌、项目部人员组织牌和施工场地平面布置图。
3、在工作场地设置项目方针目标展开图、项目管理概况图、计划完成形象图、QC阶段活动分析图及工作逐月完成实际进度表。
4、各种原材料及回收物件按施工总平面布置图规定的位置堆放整齐，不侵占道路，并符合安全防火要求，时刻保持施工现场的环境整洁，道路排水畅通。
5、各种施工机械车辆按指定的位置存放，并认真执行。
6、积极配合当地政府搞好社会治安工作，搞好与当地人民群众和政府的关系。工地设立公安室，加强施工现场的治安保卫工作，禁止闲杂人员进入施工现场。

第五章 缆索吊机计算
1、上游缆索吊机计算（主索8根Φ39mm钢丝绳）
缆吊缆索系统分析计算
缆吊一组主索参数对照表:
项 目 用 途
主索
起重索
牵引索
型 号
6×37+1
6×37+1
6×37+1
根数一直径(mm)
8Φ39
2Φ19.5
2Φ26
单位重量(kg/m)
5.308
1.327
2.359
面积(每根)(mm3)
564.4
141.16
250.95
抗拉强度(MPa)
1700
1700
1700
钢丝直径(mm)
1.8
0.9
1.2
单根破断拉力总和(KN)
960
240
427
单根破断拉力 (KN)
787
197
350
备注：参照《路桥施工计算手册》，表中钢丝破断拉力=钢丝破断拉力总和×换算系数，对于型号为6×37+1的钢丝绳的换算系数为0.82。
1.1主索计算
1.1.1 主索荷载
1）主索荷载：主索两岸塔架等高，主索为平坡(即cosβ=1)，作用于主索上均布荷载G由三部分组成。
主 索 g1=5.308×8≈42.464Kg/m
牵引索 g2=2×2.359≈4.718Kg/m
起重索 g3=2×1.327≈2.654Kg/m　
g总=g1+g2+g3=42.464+4.718+2.654=49.836Kg/m
G=g总×L=49.836×510.5=25441Kg≈25.44ｔ
2）作用于主索上的集中荷载P由4部分组成。
① 跑车和定滑轮重 P1=2×1.5=3t
② 吊点重　　　 P2=2×2.5=5t
③ 起重索自重(走“8”布置)
P3=2×8×30×1.327/1000=0.637t
④ 考虑吊重P4=36t
作用于一组主索上的集中力为P总：
P总=P1+P2+P3+P4=3+5+0.637+36=44.64t
1.1.2 最大吊装重量时主索的最大垂度和最大张力
1）最大垂度验算：
在缆索吊装过程中，主索的线形和张力是相互影响的，它们需要采用循环迭代方法来求解。但本次缆索吊装系统的验算，由于主塔的塔高和拱肋的最高高程已基本确定，因此主索的最大容许垂度即可确定：
　　[f]=H塔-H-a-b-c-d
式中：
H塔—塔顶高程，两岸塔顶高程均为276.03m；
　H—水位高程222.5m；
　a—跑车轮至吊点之间的距离取6m；
　b—吊点至钢围堰桁架捆绑点距离（即捆绑高度）取2m；
c—钢围堰桁架捆绑点至钢围堰底面距离取4.5m；
d—钢围堰底面至施工水面距离取0.5m；
　[f] —主索的最大容许垂度。
　故：主索的最大容许垂度[f]＝276.03-222.5-6-2-4.5-0.5＝40.53　m
因此缆索吊装设计方案中将主索最大下垂高度(L/13.8)取为37m＜[f]＝40.53m，能满足吊装高程的要求。
2）最大张力验算：
在主索最大垂度fmax=37m的基础上来进行主缆的最大张力验算，主索中的最大张力的计算方法采用经典的解析法进行。
在最大吊装重量作用下，主索的张力的水平分力的计算公式：

式中：P总－为作用在主索上的最大集中荷载重量；
　　　s－为相应于P总下两跑轮之间的间距，取为s＝14.6m。
所以
主索的最大张力计算公式：

　　式中：－为主跨主索的最大水平倾角，本次计算中位于塔顶索鞍处。由此可以求得：0.1812,因此。
　所以　
　钢丝绳容许的破断拉力[T]=787×8=6296 KN
因此主缆的安装载重系数为，K≥3.0满足要求。
1.1.3 架设空缆时的初始张力和垂度
　　　根据上述最大吊装重量下的主索的线形和张力，可以逆向求出架空缆时的初始张力和初始垂度，求解的方法仍是解析法。
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的水平分力H0的计算公式为：

将此简化为
上式中：－钢丝绳的换算弹性模量，考虑到主索两端锚固端长度较长，主索按三跨计算，，为钢丝绳的弹性模量，因此;
F－所有钢丝绳的面积F＝4517mm2；
P－吊装时最大集中力P＝446.4KN；
P0－跑车空载时的重量P0＝86.4KN；
G－中跨中所有缆索的重量G＝254.4KN；
Hmax－主索中的最大水平分力Hmax=1934KN。
因此，A＝764　KN　B＝1539689987　KN3
由此可以求得H0＝949　KN
2）初始安装时的跨中垂度

由H0＝949KN进而可以求得主缆初始安装时的跨中垂度:
(f/L=1/17.8)
1.1.4 塔前起吊时的主索张力及主索升角
计算在塔前40m起吊最大拱肋时的主索张力及升角，主索鞍两边主索的倾角示意图详见下图。计算方法上述一样，计算公式为：

上式简化为
Px=Pmax=446.4KN ；x=40m代入式中，求得A=764 KN； B＝3378242190 KN3 ,由此可以求得Hx=1284 KN。
相应的主索升角γ计算公式为：

　；；。

1.1.5　主索接触应力和主索应力的验算
1） 主索的接触应力
　　　　主索的接触应力验算按：

接触应力的安全系数：，主索的接触应力能满足要求。
　　2）　主索的主拉应力
主索的主拉应力的计算公式为：

主索主拉应力的安全系数：，主索的主拉应力能满足要求。
1.2起重索计算
1.2.1 起重索绕过绞车端的张力
　由于对于单个缆索是采用两点吊装，其绞车端张力的计算公式为：

跑车中起重索采用钢丝绳走“8”布置，即有效绳数为n=8，转向滑轮c=2，滚动轴承k=1.02
查表得；,
因此起重索的张力为：

1.2.2 起重索安全系数
主拉力安全系数：起重索的主拉力安全系数满足《路桥施工计算手册》中规定的≥[5～6]的要求。
起重索的接触应力验算按
　　　　 （其中D取大于12倍钢丝绳直径，取250mm）
接触应力的安全系数：，起重索的接触应力能满足要求。
1.3牵引索计算
1.3.1 牵引索牵引阻力计算
　1）跑车运行阻力W1

2）起重索运行阻力W2

3）后牵引索的松弛张力W3
(g1为牵引索单位长重量，x1为后牵引索的跨度)

4）牵引索总牵引阻力W

1.3.2 牵引索安全系数计算
牵引索的最大拉力：

拉力安全系数：　牵引索的拉力安全系数满足要求。
1.4主塔所受的外力计算
1.4.1 主塔所受的外力计算
A、主索所传来的荷载
下图为缆索吊装系统塔顶索鞍所受的荷载。由于该缆索吊装系统采用了滑轮索鞍，因此塔顶索鞍两侧主索中主拉力全部相等，即，而该处索的水平倾角分别为：，，。

西岸主塔所受的主索传递的最大竖向力为：

西岸主塔所受的主索传递的最大水平力为：

东岸主索转向处所受的主索传递的最大竖向力为：

东岸主索转向处所受的主索传递的最大水平力为：

B、牵引索和起重索所传来的荷载
牵引索和起重索最大张力分别为：，。
由于牵引索和起重索在主跨内是附着在主缆上的，因此它们在主跨内的水平倾角与主缆基本相同，水平倾角都为。两岸两索的后锚索拉向主地锚，其水平倾角与主索角度一致。因此两岸主塔所承受牵引索和起重索传来的竖向力分别为：
西岸主塔所受的牵引、起重索传递的最大竖向力为：

西岸主塔所受的牵引、起重索传递的最大水平力为：

东岸主塔所受的牵引、起重索传递的最大竖向力为：

东岸主塔所受的牵引、起重索传递的最大水平力为：

C、缆风索所传来的荷载
主塔的横向缆风索采用Φ19.5的钢丝绳（按45°角布置），在索塔的左右两侧各布置两组（塔顶每组1Φ19.5钢丝绳，见平面布置图），缆风索单根Φ19.5mm，钢丝绳的初张力为50KN，纵向缆风索见下图。
因此主塔的缆风绳在塔内产生的竖向力分加别为（由于两边对称因此不产生水平力）：
西岸主塔由缆风索产生的最大竖向力：
；
西岸主塔由缆风索产生的最大水平力（顺桥向）：
；
东岸主塔由缆风索产生的最大竖向力：
；
东岸主塔由缆风索产生的最大水平力（顺桥向）：
；

D、考虑风载的影响
①横向风压：
式中：W0－基本风压值（Pa）[参照《设计桥规》附录三全国基本风压分布图，查得500Pa]；
K1－设计风速频率换算系数，取1.0；
K2－风载体形系数，取1.3；
K3－风压高度变化系数，取1.42；
K4－地形、地理条件系数，取1.3。

②纵向风压的计算：

③塔架迎风面积
西岸塔架的迎风面积：

东岸塔架的迎风面积：

④作用于形心上的风力计算
西岸塔架所受力的风力：

东岸塔架所受力的风力：

E、塔顶索鞍系统所传来的荷载
塔顶索鞍系统所传递的竖向荷载按计。

F、主塔的自重
西岸主塔自重按计；
东岸主塔自重按计；

G、主塔所受的力合计：
西岸主塔所承受的竖向荷载为：

西岸主塔所承受的水平荷载为：

东岸主塔所承受的竖向荷载为：

东岸主塔所承受的水平荷载为：

1.4.2 主塔塔顶位移计算

（1）西岸主塔塔顶位移
经计算塔顶水平力为：Qh=-77 KN
前风缆采用4Φ28mm（6×37+1）钢丝绳，a2=45°；后风缆采用2Φ28mm（6×37+1）钢丝绳，a1=7.30°。
西岸主塔塔顶位移:
δ=Qh/(EA cos3a)
=77/（75600000×4×294.52×10-6×cos345)
=0.488 m
（2）东岸主塔塔顶位移
经计算塔顶水平力为：Qh=250 KN
前风缆采用4Φ28mm（6×37+1）钢丝绳，a3=45°；后风缆采用6Φ28mm（6×37+1）钢丝绳和2Φ39mm（6×37+1）钢丝绳，a4=27.35°。
西岸主塔塔顶位移:
δ=Qh/(EA cos3a)
=250/（75600000×（6×294.52×10-6+2×564.63×10-6）×cos327.35)
=0.389 m

1.4.3 主塔强度及稳定性计算
1、西岸主塔强度及稳定性计算
（1）、强度验算
1）塔架单个塔柱受到的竖向力P：
P=1349 kN=134.9 t
2）强度验算
塔架截面积F=7×25.48×2=356.72 cm2
σ=P/F=134.9/356.72=0.378 t/ cm2 < [σ] = 2.73 t/ cm2 (材质16Mn)
强度满足要求。
（2）、压杆稳定性验算
σ=P/φF≤[σ]或[σm]
式中：
φ—折减系数；
P—井架承受垂直力；
F—井架截面积。
求φ值:
先求λ
查得井架横桥向Ix = 25.48×1352×2×2+25.48×902×2×2+25.48×452×2×2
=2889432 cm4,
顺桥向Iy=7×250500 = 1753500 cm4
取小值I=Iy=1753500 cm4
井架截面积F=7×25.48×2=356.72 cm2
井架回转半径r=√I/F = 70.1 cm
λ=h/r=5200/70.1 = 74.2
查得φ=0.595
将上述数据代入稳定性验算公式中得出：
σ=P/φF
=134.9/(0.595×356.72)
=0.636 t/ cm2 ＜[σ] = 2.73 t/ cm2
经验算塔架满足使用要求。
2、东岸主塔强度及稳定