鋼絲繩索承載設計

依據《GB 50127-2007架空索道工程技術規范》和《GB 12141-2008貨運架空索道安全規范》，在索道的設計中，索道承載索必須選擇鋼絲繩制作。而從索道構架整體看，此承載索是一個柔性構件、而只承受拉力，其材料服從虎克定律。同時，在分析其受力時，把支架上承載索鉸點的變形忽略不計，由此可按拋物線理論對承載索受力進行分析計算，求解承載索的張力，垂度、切線傾角，曲率半徑及曲線長度，以解決……承載索的安裝長度問題……計算中其他有關參數等，重載**垂度一般由用戶在任務書中提出。

承載索的設計計算，一般需要考慮既要達到集運貨物產量高、成本低、又要生產安全可靠，這就要進行多方案的設計計算。特別是多跨架空索道計算公式繁瑣復雜，計算工作量大，設計者頗感棘手。下面，以一個單索單跨往復式承載索設計實例，來說明快裝索道承載索及其應用：

用戶任務書：承載索長度220米（水平**距離150米，高度**150米），**貨物載重量：1噸，線路坡度：0～45°，要求設計承載索安裝*快。

在本實例中，當垂度給定時，承載索對載貨小車支持力，主要受兩方面因素影響：一是隨小車滑行過程變化而變化；二是隨上下兩支點安裝高度差變化而變化，理論分析當小車滑行至跨中時 , 承載索產生**撓度和**張力。通過計算兩支點在水平安裝、和45°坡度安裝兩種情況下，承載索在跨中時的張力進行比較，得出，承載索在45°坡度安裝時，張力**。下面給出45°坡度安裝時，承載索產生**張力值的計算過程，如下圖1所示：

1撓度選擇

架空索道承載索的工作垂度ε（跨中**撓度與水平跨度的比值）一般為0.05~0.07，*理想的垂度為0.055~0.06，（在周新年的《架空索道設計》一文中，給出的是0.04～0.06）如果我們選擇*小垂度0.055，計算跨中**撓度f

f=εxL=150x0.055=8.25米。

但考慮到本索道使用的特殊性--即為了保證沿線0～45°地質情況，全部能夠通過障礙物，并綜合考慮支架架設高度，實際計算選擇*小撓度為4米。

即，在兩支點水平安裝時，根據索道支架高度8.4米，吊鉤長度0.4m，假設捆綁索延伸伸長1米計算，如果預留障礙點與被吊物底端間距為0.5米，當地形坡斜面與索道玄平行時，計算通過**被吊物高度H：

H=8.4-0.4-1.0-0.5-4.0=2.9m

被吊物高度不得大于2.9米。

2承載索張力計算

根據力的平衡原則，當載荷集中在中點時，為簡化計算，承載索被完全看成是柔性構件，忽略承載索均載影響，則，

重力的水平分力；(T+t)sinα-Tsinβ=0          

重力的垂直分力；(T+t)cosα-Tcosβ-1=0

其中，T為承載索張力 t 為牽引力  α為載荷點牽引索上段與豎直線的夾角，β為載荷點牽引索下段與豎直線的夾角，1為所需支持力，

如圖，計算： Sinα=75/（752+（75+h）2）1/2

 Cosα=（75+h）/（752+（75+h）2）1/2

Sinβ=75/（752+（75-h）2）1/2

    Cosβ=（75-h）/（752+（75-h）2）1/2

根據馳度計算，當h=4時，帶入計算得，T=12.89噸，t=0.71噸

在本實例中，當牽引索在中點駐留時，牽引索將被完全放開，被吊物依靠滑車與承載索的摩擦力停留，實際承載索上半段承受的**張力將包含荷重分量，即承載索張力和牽引索牽引力，為：T+t=12.89+0.71=13.6噸

3承載索選擇及安裝

根據《GB12141-2008貨運架空索道安全規范》，鋼絲繩應選擇符合GB8918，或YB/T5295要求的鋼絲繩。為減少鋼絲繩重量，選用重要用途鋼絲繩，抗拉強度級別1870Mp，查表得承載索安全系數3.0。

計算鋼絲繩*小破斷拉力T0：T0=3.0X13.6=40.8噸力

選用強度級別1870級填充式鋼絲繩，鋼絲繩*小直徑? 24mm。

查，直徑24mm鋼絲繩重量比約為230Kg/100米，計算220米（不考慮端部制作）鋼絲繩自重，得：G=230Kg/100X220=506Kg

在承載索安裝時，承載索選擇一端固定，另一端張緊的安裝方式。固定端制成環眼，由于承載索放繩時，可能*需要使用承載索的一部分，依據通常方法，為了減少勞動量，只選擇對鋼絲繩環眼端直接放繩。放繩時，鋼絲繩質量較重，且不允許在地面摩擦，和沾染土石污染，一般情況，放繩采用牽引索，通過轉向滑輪牽引，進行有張力放繩（在本設計中，考慮到牽引機重量及搬運困，一般只把牽引機安裝到運輸車能夠方便卸貨的地方）。

       在承載索張緊過程中，為了節約時間，本承載索的張緊不采用配重形式，借用周志剛在“往復式客運索道雙承載索兩端錨固裝置設計”中提到的張緊方法：在該方法中，為了使液壓缸行程盡可能的短，先通過手拉葫蘆逐漸收緊，使之達到一個預估的張緊力，然后，在張緊端采用多個繩卡固定，承載索通過兩組繩夾和兩根長螺桿及張緊架與錨固機架聯接，隨后，通過一個液壓系統張緊液壓缸，拉緊承載索，在承載索繩卡端，連接一個壓力傳感器，測定和顯示承載索實時拉力。