CN112225084B - 一种大吨位缆索吊机承重系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种大吨位缆索吊机承重系统及施工方法，涉及交通与水利水电工程施工设计技术领域，通过在缆塔侧边设置定滑轮，使承重索的锚跨侧绕过定滑轮后转向锚固于缆塔上端，使承重索上的张力传递至缆塔上，适用于单缆塔、双缆塔等多种缆塔形式，用于单缆塔时，可使承重索的受力模式由双跨变为三跨，用于双缆塔时，可使承重索的受力模式由三跨变为四跨或五跨，可有效减小缆塔顶的纵向水平不平衡力，使缆塔受力更合理；并且，在施工过程中，无需通过设置后风缆来平衡缆塔顶的纵向水平不平衡力，能有效减小缆塔结构的规模并提高施工效率，以及能有效减少锚跨侧锚固系统的空间需求，可较好地满足山区大跨度大吨位缆索吊机承重索承载的要求。

Description

一种大吨位缆索吊机承重系统及施工方法

技术领域

本申请涉及交通与水利水电工程施工设计技术领域，特别涉及一种大吨位缆索吊机承重系统及施工方法。

背景技术

缆索吊机作为大跨度吊装作业特殊设备在交通与水利水电工程施工中被广泛应用，其主要包括承重索、起重索、牵引索、后风缆、通风缆、索鞍、缆塔及锚碇等部件组成，其双缆塔吊装作业典型的布置方式为锚跨+起重跨+锚跨。其中，起重跨根据工程结构施工吊装作业确定，而锚跨则依据地形布置，因而承重索、起重索及牵引索同时在缆塔顶作用时，会存在水平向不平衡力，其一般通过设置后风缆及通风缆予以平衡。

承重索常规布置是单索两端锚跨侧锚固，在缆塔顶通过索鞍转向实现结构连续张力T_i＝T_j)，而由于承重索在索鞍两侧入射角存在较大差异，进而导致了缆塔顶的纵向水平不平衡力较大，即ΔH＝∑T_i·cosα_mi-∑T_j·cosβ_sj较大。其中，参见图1所示，起重跨侧水平分力为∑T_i·cosα_mi，锚跨侧水平分力为∑T_j·cosβ_sj，起重跨侧承重索与水平线夹角α_mi∈[5°,10°]，锚跨侧承重索与水平线夹角β_sj∈[30°,60°]。

缆塔设置可分为无缆塔、固结塔及铰接塔三种形式。其中，无缆塔形式是借助于在工程结构主塔的横梁上布置索鞍实现，因此，缆塔顶的纵向水平不平衡力需由工程结构主塔承受，而缆塔顶的纵向水平不平衡力会造成主塔的根部弯矩增加；固结塔是由其自身承受缆塔顶的纵向水平不平衡力，而该缆塔顶的纵向水平不平衡力会造成缆塔的根部弯矩增加；铰接塔较固结塔而言，虽然释放了塔底弯矩，不过其须通过布置后风缆及通风缆来平衡缆塔顶的纵向水平不平衡力和维持铰接塔的稳定，但是后风缆在平衡缆塔顶的纵向水平不平衡力的过程中，会增大主塔侧的位移，使得缆塔上出现附加应力，进而造成缆塔结构受力增加、结构规模加大、拆装工期加长、风缆的数量呈几何级数的增长，因此，其对锚跨侧锚固系统所需的空间提出了更高的要求。

发明内容

本申请实施例提供一种大吨位缆索吊机承重系统及施工方法，以解决相关技术中缆塔顶的纵向水平不平衡力较大以及通过后风缆来平衡缆塔顶的纵向水平不平衡力而导致的缆塔结构规模大、锚固占用空间大、拆装工期长和风缆数量大的问题。

第一方面，提供了一种大吨位缆索吊机承重系统，所述承重系统用于设在单缆塔上，包括：

第一定滑轮，所述第一定滑轮位于所述缆塔的侧方；

承重索，所述承重索设于所述缆塔上，其包括一起重跨和一锚跨，所述起重跨的锚固端固定于地面上，所述锚跨的锚固端绕过所述第一定滑轮后固定于所述缆塔的上端。

一些实施例中，所述承重系统还包括第一锚碇，所述第一锚碇设于地面上并位于所述缆塔的侧方，所述第一锚碇用于固定所述起重跨的锚固端。

所述承重系统还包括第二锚碇，所述第二锚碇设于地面上并位于所述缆塔的侧方，所述第二锚碇用于固定所述第一定滑轮。

所述承重系统还包括锚固件，所述锚固件固定于所述缆塔的上端，所述锚固件用于固定所述锚跨的锚固端。

第二方面，提供了一种大吨位缆索吊机承重系统的施工方法，包括以下步骤：

在缆塔的侧方安装第一定滑轮；

将承重索设置在所述缆塔上，其包括一起重跨和一锚跨，并将所述起重跨的锚固端固定在地面上，且将所述锚跨的锚固端绕过所述第一定滑轮后固定在所述缆塔的上端。

第三方面，提供了一种大吨位缆索吊机承重系统，所述承重系统用于设在双缆塔上，包括：

第一定滑轮，所述第一定滑轮位于一所述缆塔的侧边；

第二定滑轮，所述第二定滑轮位于另一所述缆塔的侧边；

承重索，所述承重索设于两所述缆塔上，其包括一起重跨和两锚跨，一所述锚跨的锚固端绕过所述第一定滑轮后固定于一所述缆塔的上端，另一所述锚跨的锚固端固定于地面上或绕过所述第二定滑轮后固定于另一所述缆塔的上端。

一些实施例中，所述承重系统还包括第一锚碇，所述第一锚碇设于地面上并位于所述缆塔的侧方，所述第一锚碇用于固定另一所述锚跨的锚固端或用于固定第二定滑轮。

所述承重系统还包括第二锚碇，所述第二锚碇设于地面上并位于所述缆塔的侧方，其用于固定所述第一定滑轮。

所述承重系统还包括两锚固件，两所述锚固件分别固定于两所述缆塔的上端，所述锚固件用于固定所述锚跨的锚固端。

第四方面，提供了一种大吨位缆索吊机承重系统的施工方法，包括以下步骤：

在一缆塔的侧方安装第一定滑轮，并在另一缆塔的侧方安装第二定滑轮；

将承重索设置在两缆塔上，其包括一起重跨和两锚跨，并将一所述锚跨的锚固端绕过所述第一定滑轮后固定在一所述缆塔的上端，且将另一所述锚跨的锚固端固定在地面上或绕过所述第二定滑轮后固定在另一所述缆塔的上端。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：该承重系统适用于单缆塔、双缆塔等多种缆塔形式，用于单缆塔时，可使承重索的受力模式由双跨变为三跨，用于双缆塔时，可使承重索的受力模式由三跨变为四跨或五跨，其不仅可以有效减小缆塔顶的纵向水平不平衡力，使缆塔受力更合理；还能有效减少锚跨侧锚固系统的空间需求。

本申请实施例提供了一种大吨位缆索吊机承重系统及施工方法，通过在缆塔的侧边设置定滑轮，使承重索的锚跨侧绕过定滑轮后转向锚固于缆塔的上端，使承重索上的张力传递至缆塔上，其适用于单缆塔、双缆塔等多种缆塔形式，用于单缆塔时，可使承重索的受力模式由双跨变为三跨，用于双缆塔时，可使承重索的受力模式由三跨变为四跨或五跨，施工简单且可有效减小缆塔顶的纵向水平不平衡力，使缆塔受力更合理；并且，在施工过程中，无需通过设置后风缆来平衡缆塔顶的纵向水平不平衡力，能有效减小缆塔结构的规模并提高施工效率，以及能有效减少锚跨侧锚固系统的空间需求，可较好地满足山区大跨度大吨位缆索吊机承重索承载的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中索鞍处承重索入射角的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种大吨位缆索吊机承重系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种大吨位缆索吊机承重系统的计算跨布置示意图；

图4为本申请实施例提供的一种大吨位缆索吊机承重系统的施工方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种大吨位缆索吊机承重系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种大吨位缆索吊机承重系统的计算跨布置示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种大吨位缆索吊机承重系统的施工方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的多根承重索的第一种布置示意图；

图9为本申请实施例提供的多根承重索的第二种布置示意图；

图10为本申请实施例提供的多根承重索的第三种布置示意图。

图中：1-缆塔，11-第一索鞍，12-第二索鞍，13-缆塔基础，2-第一定滑轮，3-第二定滑轮，4-承重索，5-第一锚碇，6-第二锚碇，7-锚固件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种大吨位缆索吊机承重系统及施工方法，其能解决相关技术中缆塔顶的纵向水平不平衡力较大以及通过后风缆来平衡缆塔顶的纵向水平不平衡力而导致的缆塔结构规模大、锚固占用空间大、拆装工期长和风缆数量大的问题。

参见图2所示，本申请实施例提供一种大吨位缆索吊机承重系统，该承重系统用于设在单缆塔1上，其中，缆塔1固定在主塔的顶部，缆塔1的顶部设置有第一索鞍11，第一索鞍11用于供承重索4穿过并固定承重索4，缆塔1的底部设置有缆塔基础13，缆塔1的横梁上固定有锚固件7，该锚固件7用于固定锚跨的锚固端，主塔的侧边地上设有第二锚碇6；承重系统包括第一定滑轮2和承重索4，第一定滑轮2设置在缆塔1的侧方并固定在第二锚碇6上，其用于供承重索4穿过，并改变承重索4上张力的方向而不改变其大小；承重索4设置在缆塔1上，其为双跨布置，包括一起重跨和一锚跨，起重跨的锚固端穿过第一索鞍11后固定于地面上，锚跨的锚固端绕过第一定滑轮2后固定于锚固件7上，使承重索4上的张力传递至缆塔1上，实现承重索4的受力模式由双跨变为三跨，进而减小缆塔顶的纵向水平不平衡力，并且，在施工过程中，无需通过设置后风缆来平衡缆塔顶的纵向水平不平衡力，能有效减小缆塔结构的规模并提高施工效率，以及能有效减少锚跨侧锚固系统的空间需求，可较好地满足山区大跨度大吨位缆索吊机承重索4承载的要求。

其中，承重索4的数量为多根，承重索4可根据受力需要灵活布置返锚数量，但多根承重索4上的返锚应对称均匀布置使承重索4线刚度一致以使得受力均匀，即ΔH'＝∑T_i·cosα_mi-∑η·T_j·cosβ_sj→0(其中，η为承重索4返锚修正系数，返锚时为2，其它为1)。

优选的，参见图2和图3所示，承重系统还包括第一锚碇5，第一锚碇5设于地面上并位于缆塔1的侧方，第一锚碇5用于固定起重跨的锚固端，即承重索4一端固定在缆塔1的锚固件7上，另一端依次绕过第一定滑轮2、第一索鞍11后固定在第一锚碇5上，使承重索4从原来的双跨式受力模式变为三跨式连续缆索受力模式，进而减小缆塔顶的纵向水平不平衡力，即承重索4的布置方式为一个起重跨+一个锚跨，相应的计算跨布置为一个起重跨+两个锚跨。优选的，承重索4的数量为N，N为正整数。

参见图4所示，本申请实施例还提供一种大吨位缆索吊机承重系统的施工方法，包括以下步骤：

S1：在缆塔1的侧方安装第一定滑轮2；

S2：将承重索4设置在缆塔1上，其包括一起重跨和一锚跨，并将起重跨的锚固端固定在地面上，且将锚跨的锚固端绕过第一定滑轮2后固定在缆塔1的上端。

参见图5和图6所示，本申请实施例还提供一种大吨位缆索吊机承重系统，该承重系统用于设在双缆塔1上，其中，两缆塔1分别固定在并排设置的两个主塔上，两缆塔1的顶端上分别对应设有第一索鞍11和第二索鞍12，两缆塔1的横梁上均设有锚固件7，在主塔的两侧的地上分别固定第一锚碇5和第二锚碇6；承重系统包括第一定滑轮2、第二定滑轮3和承重索4，第一定滑轮2设置在一缆塔1的侧方并固定在第二锚碇6上，第二定滑轮3设置在另一缆塔1的侧方并固定在第一锚碇5上，第一定滑轮2和第二定滑轮3均用于供承重索4穿过，并改变承重索4上张力的方向而不改变其大小；承重索4设置在双缆塔1上，其为三跨布置，包括一起重跨和两锚跨，一锚跨的锚固端穿过第一索鞍11再绕过第一定滑轮2后固定在一缆塔1的锚固件7上，另一锚跨的锚固端穿过第二索鞍12再绕过第二定滑轮3后固定在另一缆塔1的锚固件7上，使承重索4两侧的张力分别通过第一定滑轮2和第二定滑轮3转向后传递至两缆塔1上，即承重索4的一端固定在一缆塔1的锚固件7上，另一端依次绕过第一定滑轮2、第一索鞍11、第二索鞍12、第二定滑轮3后固定在另一缆塔1的锚固件7上，使承重索4从原来三跨式的受力模式变为五跨式连续缆索受力模式，进而减小缆塔顶的纵向水平不平衡力，并可运用多跨连续柔性索结构按悬链线或抛物线理论计算承重索4张力与无应力索长，即该计算跨布置为2个锚跨+1个起重跨+2个锚跨，由传统3跨、6个变量、6个方程变为5跨、10个变量、10个方程，增加了两侧锚跨转向滑轮处承重索4张力连续条件方程与无应力索长方程。

其中，承重索4的另一锚跨的锚固端穿过第二索鞍12后也可直接固定在第一锚碇5上，使承重索4一侧的张力通过第一定滑轮2转向后传递至缆塔1上，即承重索4的一端固定在一缆塔1的锚固件7上，另一端依次绕过第一定滑轮2、第一索鞍11、第二索鞍12后固定在第一锚碇5上，使承重索4从原来三跨式的受力模式变为四跨式连续缆索受力模式，进而减小缆塔顶的纵向水平不平衡力。

参见图7所示，本申请实施例还提供一种大吨位缆索吊机承重系统的施工方法，包括以下步骤：

S1：在一缆塔1的侧方安装第一定滑轮2，并在另一缆塔1的侧方安装第二定滑轮3；

S2：将承重索4设置在两缆塔1上，其包括一起重跨和两锚跨，并将一所述锚跨的锚固端绕过所述第一定滑轮2后固定在一所述缆塔1的上端，且将另一所述锚跨的锚固端固定在地面上或绕过所述第二定滑轮3后固定在另一所述缆塔1的上端。

多根承重索4根据受力需要可灵活布置承重索4的返锚数量，但应对称均匀布置，使承重索4的线刚度一致以使得受力均匀，即多根承重索应根据受力需求关于缆索吊机进行横向、纵向双轴对称的均匀布置。参见图8至图10所示，多根承重索4的返锚数量具体布置方式包括多种，其具体布置形式可根据起重跨与锚跨出绳角度进行灵活布置。其中，第一种：参见图8所示，多根承重索4均设为两端返锚，多根两端返锚的承重索4根据受力需求关于缆索吊机横向、纵向双轴对称均匀布置；第二种：参见图9所示，多根承重索4均设为单端返锚，多根单端返锚的承重索4根据受力需求关于缆索吊机横向、纵向双轴对称均匀布置，参见图10所示，多根承重索4包括单端返锚的承重索4和常规不返锚的承重索4，单端返锚的承重索4与常规不返锚的承重索4根据受力需求关于缆索吊机横向、纵向双轴对称均匀布置，且常规不返锚的承重索4应调整其自身线刚度与单端返锚的承重索4线刚度一致，使多根承重索4变形协调，受力均匀，该布置方式要求返锚承重索4的数量为N，其中，N为正整数。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种大吨位缆索吊机承重系统，所述承重系统用于设在双缆塔(1)上，其特征在于，包括：

第一定滑轮(2)，所述第一定滑轮(2)位于一所述缆塔(1)的侧边；

第二定滑轮(3)，所述第二定滑轮(3)位于另一所述缆塔(1)的侧边；

承重索(4)，所述承重索(4)设于两所述缆塔(1)上，其包括一起重跨和两锚跨，一所述锚跨的锚固端绕过所述第一定滑轮(2)后固定于一所述缆塔(1)的上端，另一所述锚跨的锚固端绕过所述第二定滑轮(3)后固定于另一所述缆塔(1)的上端；

所述承重系统还包括两锚固件(7)，两所述锚固件(7)分别固定于两所述缆塔(1)的上端，所述锚固件(7)用于固定所述锚跨的锚固端；

所述承重索(4)的受力模式为五跨，基于多跨连续柔性索结构按悬链线理论计算所述承重索(4)张力与无应力索长，增加了两侧所述锚跨的所述第一定滑轮(2)、第二定滑轮(3)处所述承重索(4)张力连续条件方程与无应力索长方程。

2.如权利要求1所述的一种大吨位缆索吊机承重系统，其特征在于：所述承重系统还包括第一锚碇(5)，所述第一锚碇(5)设于地面上并位于所述缆塔(1)的侧方，所述第一锚碇(5)用于固定另一所述锚跨的锚固端或用于固定第二定滑轮(3)。

3.如权利要求1所述的一种大吨位缆索吊机承重系统，其特征在于：所述承重系统还包括第二锚碇(6)，所述第二锚碇(6)设于地面上并位于所述缆塔(1)的侧方，其用于固定所述第一定滑轮(2)。

4.一种如权利要求1所述的大吨位缆索吊机承重系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一缆塔(1)的侧方安装第一定滑轮(2)，并在另一缆塔(1)的侧方安装第二定滑轮(3)；

将承重索(4)设置在两缆塔(1)上，其包括一起重跨和两锚跨，并将一所述锚跨的锚固端绕过所述第一定滑轮(2)后固定在一所述缆塔(1)的上端，且将另一所述锚跨的锚固端固定在地面上或绕过所述第二定滑轮(3)后固定在另一所述缆塔(1)的上端。

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