索缆式起重机在施工中的优化设计
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作者: 刘佰军
摘要：建筑施工中，起重设备是必不可少的吊装设备。其中缆索起重机在建筑尤其是桥梁施工中是使用较多的一种起重设备。缆索起重机的优点是使用便捷，吊装范围大，受洪水的的影响小。不足之处是设备部件比较多，使运输安装工作量相对就比较大。本文结合缆索起重机的施工经验进行探讨，结合缆索起重机施工安全等问题对优化设计提出的几点要求。
关键词：索缆式起重机 安全 优化设计
起重机是建筑工程中的重要设备之一，使用不当，会对人身和设备安全带来威胁。所以应该给予足够的重视。由于起重机的设计、制造、安装、拆卸技术都比较复杂，因此工程设计和施工人员要详细了解起重机的有效工作参数，以有效发挥起重机各个工作环节的技术功能。缆索起重机的安装工作量比较大，投入的费用也很高，在设备施工时的优化设计中应注意缆索起重机械主要零部件安装要求和起重机在操作中的防护及对工作人员的要求。
一、缆索起重机械主要零部件安装的安全要求。
在生产现场中，比较常见的缆索起重机械对安全生产影响大的零部件主要包括吊具、钢缆绳、滑轮系列、卷扬筒及减速装置和制动装置等安全设置。
(1)、吊具的制作与使用。吊钩是起重机上的重要部件之一。它的材料一般经过钢锻造、冲压和退火处理，再通过机械加工而成。吊钩也可以用钢铆制，但吊钩绝不可以采用铸造材料。因为铸造材料韧性差，用来做吊钩之类的吊具很容易发生断裂。如果吊钩在使用中一旦发生断裂，会发生重大人身伤亡事故及设备事故。所以吊钩必须是正规专业厂家按技术条件和安全规范生产和制造, 吊钩制作与使用要通过规范的安全技术检验，并由专门的检测机构进行，在现场施工中，安全责任人员要随时检验吊钩的安全状况。达不到要求的吊钩必须禁止使用。
(2)、钢丝绳的制作与使用。在起重机械中钢丝绳有着起升、变幅和牵引作用。在吊装施工中，经常被用作捆绑物料和用作缆风绳等。还可以用作起重机的张紧绳和缆索起重机的支承绳等。所以钢丝绳选用的标准要满足承载能力。安全系数绝不可以低于规定值。钢丝绳使用规格要根据不同的用途来选择，在施工的每个作业班中都应检查钢丝绳使用的安全情况。钢丝绳断丝情况一般容易发生在外层处。当钢丝绳发生直径磨损变小、钢丝表面发生腐蚀现象及钢丝结构磨损破坏达到一定程度时，应及时报修和报废。
(3)、滑轮和滑轮组的作用。滑轮和滑轮组是起重机械上必不可少的部件。滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组合而成的，动滑轮和定滑轮用钢丝绳联系在一起使用就是滑轮组。滑轮组产生的作用是起吊省力。而且可作为减速或增速的装置。动滑轮被两支钢丝承担，当两支钢丝张力需要平衡时，滑轮也可以做为均衡滑轮。在滑轮的安全检查中，要注意检查滑轮的轮轴磨损、滑轮槽壁磨损和径向磨损情况，当达到一定磨损程度时，应及时检修或更换不合格的滑轮。
(4)、卷筒的正确使用。 要合理选用和正确使用起重机上的卷筒。起重机械上的卷筒设备是以钢丝绳来卷绕，使重物起升或下降到所需要的位置。卷筒在作业中，钢丝绳受力后，会使筒壁产生一定的压力，所以应该经常注意检查卷筒设备中部有无裂纹现象。发生质量问题的卷筒应及时报废，以确保安全和高效生产。
(5)、制动器的制作和正确使用。制动器在起重机械的各个机构中是不可缺少的，
制动器在起重机吊钩及吊车走行作业时起到夹持固定物件的作用。尤其是在起重机械作业中起到安全和保险作用，因此，起重机制动器既是生产装置，又是安全装置。动力起重机械的变幅、升降和运行、旋转机构上都有制动器。人工驱动的起重机械，升降机构、变幅机构也都有制动器。在特殊的危险作业中，如运送易燃、易爆等危险物品，以及可能造成重大损失的运行机构。驱动装置上都要装设两部制动器。制动器通常发生故障的原因多为是电器和机械故障，因此除了做好制动器的日常维护和保养外，在作业前一定要把制动器作为机械方面的重点检查项目来进行检查。
二、起重机在操作中的防护及对工作人员的要求
起重机械的种类非常多，所进行作业的物件也种类繁多，起重机在操作中的防护安全问题和对起重机械司机的技术水平都有严格的要求。
(1)起重机械的工作人员都必须经过岗位规范培训，并经过的严格考核，持有操作证可以上岗工作。
(2)工作前应认真检查起重机械设备安全情况。在工作前及时排除隐患和故障。
(3)安装起重机械的地面应平整结实，工作前将起重机械调整到水平状态，风力大于5级时，起重机的长臂应禁止工作。
(4)在吊重作业时，起重机的前方严禁站人。工作结束时，在确认起重机上和周围无人才可以关闭主电源。
(5)起重机不准在吊重状态时行驶。在起重机工作时突然断电的情况下，应立即将所有的控制器扳回零位。
(6) 应尽量避免吊重变幅。当起重臂的仰角很大时，不得将起吊的重物快速放下，以防止产生后倾事故。
三、索缆式起重机优化设计
起重机的使用也存在着一定的局限性。如何更好地发挥索缆式起重机的作用。要根据主索、塔架与缆风系统、锚碇系统、分索器与配重和施工与应用情况来进行优化设计。
(1)主索的设计
主索一般采用固结形式，以直接锚定在锚碇上。主索产生的预应力高强精轧螺纹钢筋可调杆连接作成可调整结构，来进行精调主索的垂度。对缆索系统设计安全系数应根据主索的破断拉力和应力来确定。
(3) 塔架和缆风系统的设计
对塔架系统设计可以分成三部分。其中包括塔架的强度、整体的稳定和局部的稳定计算。塔架系统分为塔底固结与塔底铰接的形式，设计成门型刚架的塔架的特点是横向刚度比较大，能够抵抗横向外力。从理论上来分析，塔身是受纵向风力的，塔顶是受缆索系统而产生的水平力。塔底固结塔架靠塔架自身刚度和有初始力的缆风绳产生的抗力平衡，塔底铰接塔架主要靠有初始力的缆风绳产生的抗力平衡。
(4)对锚碇系统的设计
缆索起重机主锚碇是受力比较大的部位。一般要承受很大的水平力和上拔力，所以在设计时要本着安全、经济的原则，根据地形和地质条件来决定地锚的形式。
(5)对分索器与配重设计
吊钩在自由下落的状态时，起重机的吊钩要加配重块，一般牵引索垂度要小于或等于0.01的分索器间距离，即f≤0.01x。经验修正系数(k)可根据跨度在1.1～1.3之间取值进行设计计算。
(6)施工与应用情况
缆索起重机的使用过程分为施工锚碇、塔架基础，拼装塔架与拉设缆风、吊装索鞍，挂设并调整主索、安装跑车牵引索、起重索，布设卷扬机，试吊和施工应用等几个过程。对起重机械的管理主要指制造和使用两方面。起重机制造厂首先要保证产品不低于行业通用的技术条件水平。对于自制或改造后的起重机，必须具有相当于起重机定点生产厂的技术水平，而且要具备国家规定的相关设计文件和改造方案，并经有关部门批准后方可生产。以切实保证起重机械的质量。
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