1、1第四章桅杆式起重机桅杆式起重机 2第一节第一节 桅杆式起重机的基本结构与分类桅杆式起重机的基本结构与分类 一、基本结构一、基本结构 桅杆式起重机由金属结构、起升系统、稳定系统、动力系统组成。1、金属结构包括：桅杆、基座及其附件组成。主要用来提供起升高度和幅度，并将被吊装设备或构件的重量传递到基础上。如图4-1 3图图4-1 4-1 桅杆金属桅杆金属结构结构4图图4-2 桅杆头部结构桅杆头部结构5图图4-3(a)桅杆基座结构桅杆基座结构16图图4-3(b)桅杆基座结构桅杆基座结构272、起升系统：主要作用是提升被吊装设备或构件，它主要由滑轮组、导向轮和钢丝绳等组成。3、稳定系统：主要作用是稳定
2、桅杆，包括缆风绳、地锚等。4、动力系统：为桅杆式起重机提供动力，常用的主要是电动卷扬机，也有液压装置。8二、分类二、分类 1、按桅杆结构形式分：桅杆可分为格构、按桅杆结构形式分：桅杆可分为格构式和实腹式（一般为钢管）两类（如式和实腹式（一般为钢管）两类（如图图4-1）。）。2、按组合形式分：桅杆可分为单桅杆、按组合形式分：桅杆可分为单桅杆、双桅杆、人字桅杆、门式桅杆和动臂桅双桅杆、人字桅杆、门式桅杆和动臂桅杆五类基本形式。杆五类基本形式。9三、基本工作形式：三、基本工作形式：桅杆式起重机的基本工作形式有如下桅杆式起重机的基本工作形式有如下五种，其它工作形式可以认为是该基本五种，其它工作形式可以
3、认为是该基本形式的变化。形式的变化。1 1、直立单桅杆吊装，主要用于吊装桥式直立单桅杆吊装，主要用于吊装桥式起重机、大型构件等（如图起重机、大型构件等（如图4-44-4）。）。10如图如图4-44-4直立单桅杆直立单桅杆吊装桥式起重机吊装桥式起重机112 2、斜立人字桅杆、斜立人字桅杆（或单桅杆和门式（或单桅杆和门式桅杆）吊装。主要桅杆）吊装。主要用于在建筑物上吊用于在建筑物上吊装小型设备或构件装小型设备或构件（如图（如图4-54-5）吊装过程见动画吊装过程见动画1建筑物设备去对面屋顶去卷扬机图4-5 倾斜人字桅杆吊装设备12动画动画1 斜立人字桅杆吊装过程斜立人字桅杆吊装过程133 3、双桅
4、杆滑移抬吊。主要用于吊装大型、双桅杆滑移抬吊。主要用于吊装大型塔、罐设备（如图塔、罐设备（如图4-64-6）。）。4、扳倒法吊装，主要用于吊装大型塔架、扳倒法吊装，主要用于吊装大型塔架类构件（如图类构件（如图4-7）。）。5 5、动臂桅杆吊装，主要用于在某一范围、动臂桅杆吊装，主要用于在某一范围内有大量中、小设备或构件的吊装。内有大量中、小设备或构件的吊装。（如图（如图4-84-8）。）。14如图如图4-6 4-6 双桅杆滑移抬吊双桅杆滑移抬吊15动画动画2 双桅杆滑移抬吊吊装过程双桅杆滑移抬吊吊装过程16图图4-7 扳倒法吊装扳倒法吊装动画动画3 扳倒法吊装过程扳倒法吊装过程18图图4-8
5、动臂桅杆吊装动臂桅杆吊装主杆副杆主杆副杆变幅滑轮组变幅滑轮组地灵机腰灵机动画动画4 动臂桅杆吊装过程动臂桅杆吊装过程20第二节第二节 实腹式桅杆式起重机的设计与校验实腹式桅杆式起重机的设计与校验 桅杆的设计主要有两项任务，长度确桅杆的设计主要有两项任务，长度确定、截面选择。现分别讨论。定、截面选择。现分别讨论。一、一、桅杆的长度确定桅杆的长度确定 确定桅杆长度时，可分确定桅杆长度时，可分直立直立和和倾斜倾斜两种情况两种情况处理，实际上，直立是倾斜在倾角处理，实际上，直立是倾斜在倾角为零为零的一的一种特殊情况，但为了更明确，仍分别论述。其种特殊情况，但为了更明确，仍分别论述。其它工作形式均可转化
6、成上述两种情况处理。它工作形式均可转化成上述两种情况处理。21 1 1、直立桅杆的长度选择应考虑如下问题：直立桅杆的长度选择应考虑如下问题：（1）工艺要求或现场环境要求被吊装设备或构）工艺要求或现场环境要求被吊装设备或构件被吊起的最大高度。件被吊起的最大高度。（2）被吊装设备或构件的高度。）被吊装设备或构件的高度。（3）吊索拴接方法及高度。）吊索拴接方法及高度。（4）滑轮组的最短极限距离。）滑轮组的最短极限距离。（5）工艺要求的腾空距离。）工艺要求的腾空距离。（6）安全距离。）安全距离。（7）桅杆基础高度。）桅杆基础高度。如图如图4-94-9示，示，22图图4-9 直立桅杆长度计算图直立桅杆长
7、度计算图被吊装结构桅杆结构基础h1h2h3h4h5h6h7被吊装结构桅杆结构基础h1h2h3h4h5h6h723图中：图中：h1 设备就位高度，即工艺要求或现设备就位高度，即工艺要求或现场环境要求被吊装设备或构件被吊起的场环境要求被吊装设备或构件被吊起的最大高度。最大高度。h h2 2 工艺要求的腾空距离。一般不小工艺要求的腾空距离。一般不小于于300。h h3 3 吊索和滑轮组在铅垂线上的投影，吊索和滑轮组在铅垂线上的投影，对于的确定，必须考虑：对于的确定，必须考虑：24 吊索的捆绑长度，必须根据施工实际情况确定，其原则是方便工人施工。滑轮组的最短极限距离和一定的安全裕度，安全裕度一般取为5
8、00，滑轮组的最短极限距离可查表。滑轮组的偏角（与铅垂线的夹角）h4 桅杆头部长度，一般取为桅杆头部长度，一般取为500 25桅杆总长为：L=hL=h1 1+h+h2 2+h+h3 3+h+h4 4对于桅杆总长的最后确定，还必须注意：计算出的L值，必须考虑一个安全裕度，一般为500 桅杆计算长度必须向大的方向圆整，以便于施工。如果桅杆基础较高，则应减去基础高度，如果基础高度不大，而厂房高度又无严格限制，则可忽略基础高度。262、倾斜桅杆的长度计算、倾斜桅杆的长度计算 倾斜桅杆的长度计算时，除了要考虑上述各项参数外，还要考虑被吊装设备或构件的几何尺寸、桅杆倾斜的角度、桅杆的直径等，进行投影关系计
9、算投影关系计算和通过性能计算通过性能计算，取二者中的较大者为桅杆长度。如图4-10示。27图4-10 倾斜桅杆长度计算图图中：桅杆有效长度为l h1 基础高度h2 腾空高度h3 设备高度h4 吊索高度h5 滑轮组最短 极限距离H6 吊环或捆绑 绳长度 Llh1h2h3h4Rah5h628（1）按投影关系有：）按投影关系有：（2 2）按通过性能有：）按通过性能有：123456coshhhhhhl123sincoshhhRal29 式中：a 设备外沿至桅杆轴线的距离，它包括：设备外沿至桅杆外沿的间距（不小于300）和桅杆的半径。R 设备半径。上述二者取较大者，并加一安全裕量后圆整，为桅杆的有效长度
10、，再加上头部长度（一般为500），即为桅杆总长L。30二、钢管式桅杆的截面选择与校核二、钢管式桅杆的截面选择与校核 1、破坏特点：、破坏特点：（1 1）、细长压杆，其破坏形式是失稳破）、细长压杆，其破坏形式是失稳破 坏；坏；（2 2）、所以在截面选择时，应按稳定条）、所以在截面选择时，应按稳定条件选择件选择。312、设计方法与步骤设计方法与步骤（1）、设计方法：）、设计方法：桅杆是受压形式是偏心压杆，桅杆是受压形式是偏心压杆，即除了即除了承受压力，还要承受偏心弯矩，计算时，承受压力，还要承受偏心弯矩，计算时，应按压弯组合进行，但工程实际中，对应按压弯组合进行，但工程实际中，对于钢管式桅杆，为了
11、简化计算，常将其于钢管式桅杆，为了简化计算，常将其简化成轴心受压进行计算，而将其许用简化成轴心受压进行计算，而将其许用应力减小。应力减小。32 因此，对于因此，对于实腹式桅杆式起重机，有两种实腹式桅杆式起重机，有两种设计计算方法：设计计算方法：简便计算：将偏心压杆简化成轴心压杆进行简便计算：将偏心压杆简化成轴心压杆进行 计算，同时将许用应力降低计算，同时将许用应力降低200200300Kg/cm300Kg/cm2 2精确计算：按压弯组合进行设计计算。精确计算：按压弯组合进行设计计算。实际上，工程实际中，为保证安全，不管按实际上，工程实际中，为保证安全，不管按哪种方法进行设计计算，一般均将设计值
12、控哪种方法进行设计计算，一般均将设计值控制在制在800Kg/cm800Kg/cm2 2 900Kg/cm900Kg/cm2 2左右。左右。33（2）、设计步骤：）、设计步骤：受力分析与计算，计算出桅杆的内力（轴受力分析与计算，计算出桅杆的内力（轴力、弯矩），并画出内力图。力、弯矩），并画出内力图。按经验初选截面。（或按教材附录初选）按经验初选截面。（或按教材附录初选）计算初选截面的截面特性和长细比。计算初选截面的截面特性和长细比。查表查出稳定折减系数。查表查出稳定折减系数。按公式进行校核。按公式进行校核。如满足要求，选择完成，如不满足要求，如满足要求，选择完成，如不满足要求，重复上述过程。重复
13、上述过程。343、受力分析与内力计算、受力分析与内力计算 受力分析简化如图受力分析简化如图4-11所示。（以倾斜桅杆所示。（以倾斜桅杆为例）为例）图中：图中：Q计计 桅杆计算载荷，注意，应包括设备、桅杆计算载荷，注意，应包括设备、索、吊具的重量。索、吊具的重量。S 跑绳拉力，可认为与桅杆平行。跑绳拉力，可认为与桅杆平行。T 缆风绳等效拉力。缆风绳等效拉力。G 桅杆自重桅杆自重35图图4-11 倾斜桅杆受力分析图倾斜桅杆受力分析图 桅杆与铅垂桅杆与铅垂线线 的夹角的夹角 缆风绳与水缆风绳与水平面的夹角平面的夹角TSQq36（1）、载荷组合）、载荷组合 按照钢结构设计规范（按照钢结构设计规范（GB
14、500172003）的规）的规定，对各类钢结构应按定，对各类钢结构应按“极限概率状态极限概率状态”进行进行设计，其设计表达式为：设计，其设计表达式为：0()GGKQQKf37式中：式中：0结构重要性系数，对安全等级为一级、二结构重要性系数，对安全等级为一级、二级、三级的结构构件分别取不小于级、三级的结构构件分别取不小于1.1、1.0、0.9，对于桅杆结构，取不小于，对于桅杆结构，取不小于1.1。G“恒载荷恒载荷”或或“永久载荷永久载荷”分项系数，在分项系数，在吊装工程中，取吊装工程中，取1.2。Q“活载荷活载荷”或或“可变载荷可变载荷”分项系数，在分项系数，在吊装工程中，取吊装工程中，取1.4
15、。38 “恒载荷恒载荷”或或“永久载荷永久载荷”标准值在桅杆结构截标准值在桅杆结构截面或连接中产生的应力。面或连接中产生的应力。“活载荷活载荷”或或“可变载荷可变载荷”标准值在桅杆结构截面标准值在桅杆结构截面或连接中产生的应力。或连接中产生的应力。钢材钢材“强度设计值强度设计值”，是钢材的屈服点（，是钢材的屈服点（fy）除以）除以抗力分项系数的商，对于抗力分项系数的商，对于Q235Q235，1.087yffGKQKf39 在吊装工程中，被吊装的设备或构件是运动的，在吊装工程中，被吊装的设备或构件是运动的，滑轮组跑绳是运动的，缆风绳的拉力是随着被吊滑轮组跑绳是运动的，缆风绳的拉力是随着被吊装的设
16、备或构件的运动而改变的，所以被吊装的装的设备或构件的运动而改变的，所以被吊装的设备或构件的重量（包括索、吊具重量）、滑轮设备或构件的重量（包括索、吊具重量）、滑轮组跑绳拉力和缆风绳的拉力等是组跑绳拉力和缆风绳的拉力等是“活载荷活载荷”或或“可变载荷可变载荷”，由于在吊装过程中，桅杆不可避，由于在吊装过程中，桅杆不可避免地会因各种原因产生运动或振动，所以桅杆自免地会因各种原因产生运动或振动，所以桅杆自重也可以偏安全地看成是重也可以偏安全地看成是“活载荷活载荷”或或“可变载可变载荷荷”，在计算桅杆内力时均应乘上，在计算桅杆内力时均应乘上1.4的分项系数。的分项系数。40 具体计算时应注意，滑轮组跑
17、绳拉力和缆风绳具体计算时应注意，滑轮组跑绳拉力和缆风绳的拉力既是选择滑轮组、钢丝绳和卷扬机的依据，的拉力既是选择滑轮组、钢丝绳和卷扬机的依据，又是设计桅杆截面的依据，在计算滑轮组跑绳拉又是设计桅杆截面的依据，在计算滑轮组跑绳拉力和缆风绳的拉力时，被吊装的设备或构件的重力和缆风绳的拉力时，被吊装的设备或构件的重量（包括索、吊具重量）一般不应考虑量（包括索、吊具重量）一般不应考虑“活载荷活载荷”或或“可变载荷可变载荷”分项系数分项系数 ，以免滑轮组、钢，以免滑轮组、钢丝绳和卷扬机等选得过大，而在计算桅杆截面时，丝绳和卷扬机等选得过大，而在计算桅杆截面时，分别乘上分别乘上 。QQ41（2）、）、载荷
18、设计值计算载荷设计值计算 、计算载荷设计值、计算载荷设计值 0jdQQKQjQ、滑轮组跑绳拉力设计值、滑轮组跑绳拉力设计值 0jQSS42、缆风绳的拉力设计值、缆风绳的拉力设计值 0jQTT、桅杆自重设计值、桅杆自重设计值 0jdQqKq43（3）、轴力计算）、轴力计算 设计桅杆截面时，一般需要计算桅杆设计桅杆截面时，一般需要计算桅杆的顶部、吊耳处、中部和底部轴力，令的顶部、吊耳处、中部和底部轴力，令其分别为：其分别为：、1N2N3N4N44顶部轴力顶部轴力 ：01cos(90)jNT1N吊耳处的轴力吊耳处的轴力 2N211coscosjjjNNQlqS式中：式中：l1 桅杆头部长度桅杆头部长
19、度 45桅杆中部轴力桅杆中部轴力 3N32cos2jqLNN桅杆底部轴力桅杆底部轴力 4N43cos2jqLNN46图图4-12 桅杆轴力图桅杆轴力图N1N2N3N447(2)、弯矩的计算、弯矩的计算 可分别按各力单独作用于桅杆时产生的可分别按各力单独作用于桅杆时产生的弯矩进行计算，然后叠加。具体过程为弯矩进行计算，然后叠加。具体过程为作业，请同学们自己做。作业，请同学们自己做。注意：桅杆自重是均布载荷注意：桅杆自重是均布载荷 叠加后的弯矩图如图叠加后的弯矩图如图4-1348图图4-13 桅杆弯矩图桅杆弯矩图M吊494、截面初选、截面初选（1）、按经验或按教材表附录）、按经验或按教材表附录5初
20、选；初选；（2）、）、查出：查出：截面面积截面面积 F F 最小惯性半径最小惯性半径 i i 计算出计算出 长细比长细比 Li50式中：式中：为两端支承系数，为两端支承系数，两端铰支：两端铰支：=1 =1 一端固定、一端自由：一端固定、一端自由：=2=2两端固定：两端固定：=0.5 =0.5 一端固定、一端铰支：一端固定、一端铰支：=0.7=0.7 一般，桅杆取为两端铰支。一般，桅杆取为两端铰支。51当：当：6161时，小柔度杆，按强度进行时，小柔度杆，按强度进行计算。计算。6161时，中、大柔度杆，按稳定时，中、大柔度杆，按稳定条件进行计算。条件进行计算。按按查表，查出轴心受压折减系数查表，
21、查出轴心受压折减系数 525、截面校核：、截面校核：按简便计算法按简便计算法（轴心压杆）（轴心压杆）式中：式中：A A为许用应力减少量，一般取为许用应力减少量，一般取200200300Kg/cm300Kg/cm2 2 NZ为桅杆中部轴力。为桅杆中部轴力。ZNAF53 上式如满足，设计结束；如不满足，上式如满足，设计结束；如不满足，重新初选截面，进行校核。重新初选截面，进行校核。实际工程中，设计值实际工程中，设计值 一般控制在一般控制在800Kg/cm800Kg/cm2 2 1000Kg/cm1000Kg/cm2 2左右。左右。如必须按压弯组合进行计算，其具体如必须按压弯组合进行计算，其具体方法
22、见格构式桅杆的校核。方法见格构式桅杆的校核。ZNF54例例 题题 1 如图示，某工地采用倾斜桅杆吊装一如图示，某工地采用倾斜桅杆吊装一设备，已知设备重（包括索、吊具）为设备，已知设备重（包括索、吊具）为 50KN，外形尺寸为：长，外形尺寸为：长宽宽=632.5 m，基础高，基础高6.5m，如假定缆风绳的等效拉，如假定缆风绳的等效拉力为力为20KN，请按简便法设计一根钢管式桅，请按简便法设计一根钢管式桅杆。杆。55Th1h2h3h4h5Ra56解：解：一、确定桅杆长度一、确定桅杆长度1、按投影关系、按投影关系已知：已知：h1=6.5m h2=0.3m h3=2.5m(1)、确定吊索长度、确定吊索
23、长度h4吊索栓接方法设计如吊索栓接方法设计如图示图示150004557由图示几何关系知：由图示几何关系知：h4=1.5m(2)、确定滑轮组长度、确定滑轮组长度h5 根据设备重量，选择根据设备重量，选择H82G滑轮组，单跑滑轮组，单跑头顺穿，查表，得其最短极限距离（钩到钩）头顺穿，查表，得其最短极限距离（钩到钩）为为2000，考虑，考虑500安全距离，则：安全距离，则：h5=2.5m58令：按投影长度求得的桅杆有效长度为：令：按投影长度求得的桅杆有效长度为：取为取为14m。1l1234510cos6.50.32.5 1.52.513.77cos15hhhhhlm592、按通过性确定桅杆有效长度、
24、按通过性确定桅杆有效长度（假定桅杆直径（假定桅杆直径为为400）令：按通过性确定的桅杆有效长度为令：按通过性确定的桅杆有效长度为取为取为17.5m。2l123200sincos1.50.30.26.50.32.5sin15cos1517.36hhhralm60两者比较，取桅杆有效长度为两者比较，取桅杆有效长度为17.5m,加上桅杆头部长度加上桅杆头部长度500,则：则：桅杆总长桅杆总长 L=17.5+0.5=18.00m符合材料的出厂规格。符合材料的出厂规格。61二、桅杆的截面选择二、桅杆的截面选择1、滑轮组跑绳拉力计算、滑轮组跑绳拉力计算（1）、计算载荷）、计算载荷 Q计计=K动动Q=1.1
25、5 0=55 KN查表选查表选H82G滑轮组，分支数为滑轮组，分支数为4，导向轮为，导向轮为2。查表，得载荷系数为查表，得载荷系数为：=0.287则滑轮组的跑绳拉力则滑轮组的跑绳拉力S为为:S=Q计计=0.28755=15.8 KN622、桅杆受力分析与计算、桅杆受力分析与计算（1）、桅杆受力）、桅杆受力分析如图示：分析如图示：查教材附录查教材附录4，初选，初选2738 的无缝钢管，其的无缝钢管，其截面特性为：截面特性为：截面积截面积 F=66.7cm2 惯性半径惯性半径 i=9.37cm 自重自重:q=0.5228KN/mTSQq63（2）、载荷设计值计算：）、载荷设计值计算：计算载荷设计值
26、：计算载荷设计值：01.1 1.4 1.1 5084.7jdQQKQKN 滑轮组跑绳拉力设计值滑轮组跑绳拉力设计值：01.1 1.4 15.824.33jQSSKN64 缆风绳的拉力设计值：缆风绳的拉力设计值：01.1 1.4 2030.8jQTTKN 桅杆自重设计值：桅杆自重设计值：01.1 1.4 1.1 0.52280.886jdQqKqKNm65（3）、轴力计算）、轴力计算 顶部轴力：顶部轴力：00001cos(90)30.8 cos(901530)21.78jNTKN 吊耳处轴力：吊耳处轴力：21100coscos21.7884.7cos150.5 0.886 cos1524.331
27、28.35jjjNNQlqSKN66 桅杆中部轴力：桅杆中部轴力：0320.886 18cos128.35cos1522136.05jqLNNKN桅杆底部轴力：桅杆底部轴力：0430.886 18cos136.05cos1522143.75jqLNNKN67桅杆轴力图桅杆轴力图N1=21.78N2=128.35N3=136.05N4=143.75683、截面校核（按简便算法）、截面校核（按简便算法）（1）、长细比计算：）、长细比计算：18 1001929.37Li查表（教材附录查表（教材附录5）得轴心压杆折减系数为：）得轴心压杆折减系数为：0.21569（2）、截面校核：）、截面校核：3213
28、6.05 100094.90.215 6670NNmmF符合要求符合要求70第三节 格构式桅杆的设计计算课程设计要用，要求自己看。71第四节第四节 稳定系统的设计计算稳定系统的设计计算桅杆稳定系统包括缆风绳和地锚两大部分。桅杆稳定系统包括缆风绳和地锚两大部分。一、缆风绳的设计计算缆风绳的设计计算：一一、缆风绳的缆风绳的布置形式布置形式1 1、倾斜桅杆、倾斜桅杆缆风绳的缆风绳的布置（图布置（图4-144-14）2 2、直立单桅杆、直立单桅杆缆风绳的缆风绳的布置（图布置（图4-154-15）3 3、直立双桅杆、直立双桅杆缆风绳的缆风绳的布置（图布置（图4-164-16）4 4、动臂桅杆、动臂桅杆缆
29、风绳的缆风绳的布置（图布置（图4-174-17）72图图4-14a 4-14a 倾斜桅杆倾斜桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(顶视图顶视图)吊装方向桅杆主缆风绳12354450450450450图图4-14b 4-14b 倾斜桅杆倾斜桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(立体图立体图)74图图4-15a 4-15a 直立单桅杆直立单桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(顶视图顶视图)123456874-15b 4-15b 直立单桅杆直立单桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(立体图立体图)76图图4-16a 4-16a 直立双桅杆直立双桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(顶视图顶视图)12463571325746图图4-16b
30、 4-16b 直立双桅杆直立双桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(立体图立体图)78图图4-17a 4-17a 动臂桅杆动臂桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(顶视图顶视图)0300120123468579图图4-17b 4-17b 动臂桅杆动臂桅杆缆风绳的缆风绳的布置布置(立体图立体图)80二二、缆风绳的设计计算缆风绳的设计计算 ：缆风绳拉力分缆风绳拉力分“工作拉力工作拉力”和和“初拉力初拉力”两部两部分分。1、初拉力初拉力（1）、概念：）、概念：指的是桅杆在没有工作时，缆风绳预先拉指的是桅杆在没有工作时，缆风绳预先拉紧的力。它决定了桅杆头部在工作时偏移量的紧的力。它决定了桅杆头部在工作时偏移量的大小。
31、大小。81（2）、初拉力的确定）、初拉力的确定 理论公式：见教材，目前不成熟。理论公式：见教材，目前不成熟。按经验公式进行。在大多数吊装精度按经验公式进行。在大多数吊装精度要求不高的情况下，能满足要求。要求不高的情况下，能满足要求。初拉力计算的经验公式：初拉力计算的经验公式：a、取主缆风绳的工作拉力的取主缆风绳的工作拉力的15%20%。82b、按钢丝绳的直径确定：按钢丝绳的直径确定：d d 22mm时，时，T初初=1吨吨 22mm d 37mm时，时，T初初=3吨吨 d 37mm 时，时，T初初=5吨吨C C、取钢丝绳的自重的、取钢丝绳的自重的50%100%最常用的是最常用的是a a。（按主缆
32、风绳的工作拉力的。（按主缆风绳的工作拉力的百分比取初拉力）百分比取初拉力）832、工作拉力：工作拉力：（1）、概念：）、概念：桅杆式起重机在工作时，缆风绳所承担的载桅杆式起重机在工作时，缆风绳所承担的载荷。荷。（2 2）、特点：）、特点：布置方式较多；根据具体情况计算。布置方式较多；根据具体情况计算。肯定有一根处在吊装平面内。（主缆肯定有一根处在吊装平面内。（主缆 风）风）84（3）、计算法则）、计算法则 所有缆风绳的拉力转化为在吊装平面内的所有缆风绳的拉力转化为在吊装平面内的等效拉力等效拉力T T，因此，各力在这个垂直平面内形成，因此，各力在这个垂直平面内形成平面汇交力系。根据力系平衡，可以
33、计算出缆平面汇交力系。根据力系平衡，可以计算出缆风绳的等效拉力风绳的等效拉力T T，然后，按一定比例将这个等，然后，按一定比例将这个等效力效力T T分配到各缆风绳上，即得到主缆风绳的工分配到各缆风绳上，即得到主缆风绳的工作拉力作拉力TzTz。这个分配比例与缆风绳的工艺布置。这个分配比例与缆风绳的工艺布置有关。可以查表。有关。可以查表。85（4）、计算过程）、计算过程 如图如图4-14，缆风绳，缆风绳与水平面的夹角为与水平面的夹角为，规定：规定：一般情况下：一般情况下：300特殊情况下：特殊情况下：450LGQ STE2E1j86根据力矩平衡，有：根据力矩平衡，有：12cos()sin()sin
34、()cossin2jjTLTELQlQSEG 21sin()cossin2cos()sin()jjLQlQSEGTLE 87主缆风绳工作拉力主缆风绳工作拉力T工工为：为：T工工=T式中，式中，为分配系数，根据缆风绳的布置为分配系数，根据缆风绳的布置形式，查表（教材表形式，查表（教材表2-7-1，2-7-2）。）。主缆风绳总拉力主缆风绳总拉力Tz为：为：Tz=T工工+T初初88（5）、缆风绳的选择）、缆风绳的选择 所有缆风绳必须一律按主缆风绳的总拉力所有缆风绳必须一律按主缆风绳的总拉力Tz选取。选取。不允许：主缆风绳的受力大，选直径大的钢丝不允许：主缆风绳的受力大，选直径大的钢丝绳，其他缆风绳的
35、受力小，选直径小的钢丝绳，其他缆风绳的受力小，选直径小的钢丝绳。绳。89例例 题题 2 试求例题试求例题1的缆风绳拉力，并选择缆风绳规的缆风绳拉力，并选择缆风绳规格型号。（所有参数均取计算结果）。格型号。（所有参数均取计算结果）。解：解：由例题由例题1，已知：，已知：桅杆总长度：桅杆总长度：L=18m；有效长度有效长度:l=17.5m桅杆截面为桅杆截面为:2738;桅杆自重桅杆自重:G=52.28Kg/m 18 =941Kg滑轮组跑绳拉力滑轮组跑绳拉力:S=1.58t计算载荷计算载荷:Q计计=5.5t90例例 题题 2吊耳偏心距：吊耳偏心距：E2=300；缆风盘偏心距：缆风盘偏心距：E1=30
36、0。1、缆风绳布置：、缆风绳布置：按按5根布置；根布置；2、受力分析如例、受力分析如例 题题2图示。图示。LGQ STE2E1j91例例 题题 23、有效拉力计算、有效拉力计算按公式：按公式：将数据代入公式得：将数据代入公式得：T =2.25t21sin()cossin2cos()sin()jjLQlQSEGTLE 92例例 题题 24、主缆风绳工作拉力的确定：、主缆风绳工作拉力的确定：查表（教材表查表（教材表2-7-1）得：）得：分配系数分配系数=0.828 则则:主缆风绳工作拉力主缆风绳工作拉力T工工为为:T工工=T=0.8282.25 =1.86t93例例 题题 25、主缆风绳初拉力的确
37、定：、主缆风绳初拉力的确定：按工作拉力的按工作拉力的15%20%取，太小，取为最小值取，太小，取为最小值T初初=1t6、主缆风绳总拉力的确定：、主缆风绳总拉力的确定：T主主=T工工+T初初 =1.86+1=2.86 t94例例 题题 27、主缆风绳的选择：、主缆风绳的选择：查表（手册表查表（手册表2-15）选）选 619+1，b=1400MP钢丝绳，安全系数取钢丝绳，安全系数取3.5直径为直径为15.58、其它缆风绳的选择：、其它缆风绳的选择：其它缆风绳一律与主缆风绳相同。其它缆风绳一律与主缆风绳相同。95二、地锚的计算二、地锚的计算1、作用：、作用：地锚的作用是固定缆风绳，将缆风绳的拉地锚的
38、作用是固定缆风绳，将缆风绳的拉力传递到大地。以保持桅杆的稳定和正常工作。力传递到大地。以保持桅杆的稳定和正常工作。2、种类、种类、目前常用的地锚种类有：全埋式、半埋式、目前常用的地锚种类有：全埋式、半埋式、活动式和利用建筑物数种。活动式和利用建筑物数种。963、全埋式地锚的设计计算全埋式地锚的设计计算（1）、结构）、结构 全埋式地锚是将横梁横卧在按一定要求挖全埋式地锚是将横梁横卧在按一定要求挖好的坑底，将钢丝绳拴接在横梁上，并从坑前好的坑底，将钢丝绳拴接在横梁上，并从坑前端的槽中引出，埋好后回填土壤并夯实即成。端的槽中引出，埋好后回填土壤并夯实即成。97（2 2）、特点）、特点全埋式地锚可以承
39、受较大的拉力，适合于重全埋式地锚可以承受较大的拉力，适合于重型吊装；型吊装；须破坏地面，不适合用于地面已处理好，或须破坏地面，不适合用于地面已处理好，或地下埋有地下管、线的扩建工程；地下埋有地下管、线的扩建工程；横梁材料不能再次使用，浪费较大；横梁材料不能再次使用，浪费较大；地锚强度的计算主要是验算其水平稳定性、地锚强度的计算主要是验算其水平稳定性、垂直稳定性和横梁强度。垂直稳定性和横梁强度。98（3）、垂直稳定性计算）、垂直稳定性计算计算简图如图计算简图如图4-18示示T1T2hHbB1TG图图4-18a 全埋式地锚全埋式地锚 （剖面）（剖面）图图4-18b 全埋式地锚全埋式地锚 （立体图（
40、立体图）100图中：图中：T T 缆风绳拉力，它可分解为水平分力缆风绳拉力，它可分解为水平分力T T1 1，垂，垂直分力直分力T T2 2；缆风绳与地面夹角；缆风绳与地面夹角；B B 地锚的上口宽；地锚的上口宽；b b 底部宽度；底部宽度；H H 地锚深度；地锚深度；L L 横梁长度；横梁长度；101H H 横梁高度；横梁高度；1 1 土壤抗拔角；土壤抗拔角；G G 土壤重量。土壤重量。在水平分力的作用下，横梁压紧在土壤上，在水平分力的作用下，横梁压紧在土壤上，当横梁在垂直分力的作用下有上拔趋势时，产生当横梁在垂直分力的作用下有上拔趋势时，产生摩擦力摩擦力f f。1fT102式中：式中：为摩擦
41、系数，一般取为摩擦系数，一般取0.40.40.50.5垂直稳定性按下式校核垂直稳定性按下式校核:式中：式中：K为稳定安全系数，一般取为稳定安全系数，一般取 22.5 2GfKT103（4）、水平稳定性计算）、水平稳定性计算计算简图如图计算简图如图4-18该项主要校核土壤的抗压能力。按下式进行：该项主要校核土壤的抗压能力。按下式进行：式中：式中：为土壤在为土壤在H深度的抗压强度。可按深度的抗压强度。可按下式进行计算：下式进行计算：1HTh L H104式中：式中：土壤容重，可查表土壤容重，可查表 c 土壤凝聚力，可查表，应土壤凝聚力，可查表，应注意注意 单位的换算。单位的换算。土壤的内摩擦角，可
42、查土壤的内摩擦角，可查表。表。20000tan(45)2tan(45)22HHc 01054、活动式地锚的设计计算活动式地锚的设计计算（1）、结构）、结构 活动式地锚是在一钢质托排上压放块状重物活动式地锚是在一钢质托排上压放块状重物如钢锭、条石等组成，钢丝绳拴接于托排上。如钢锭、条石等组成，钢丝绳拴接于托排上。（2 2）、特点）、特点 承受的力不大，但不破坏地面，适合于改、承受的力不大，但不破坏地面，适合于改、扩建工程。扩建工程。计算其强度时需要计算其水平稳定性和垂直计算其强度时需要计算其水平稳定性和垂直稳定性。稳定性。106（3）、垂直稳定性计算）、垂直稳定性计算 计算简图如图计算简图如图4
43、-19TT1T2GlL图图4-19a 活动式地锚活动式地锚 图图4-19b 活动式地锚（立体图）活动式地锚（立体图）108 地锚破坏时，可能在垂直分力的作用下，沿地锚破坏时，可能在垂直分力的作用下，沿着托排尾部的着托排尾部的A点倾翻，所以有：点倾翻，所以有：K K取取2 22.5 2.5 2G lKTL109（4）水平稳定性计算）水平稳定性计算 地锚破坏时，可能在水平分力的作用下，克地锚破坏时，可能在水平分力的作用下，克服摩擦力而滑动，所以有：服摩擦力而滑动，所以有：式中：式中：为摩擦系数，一般取为摩擦系数，一般取0.5，K取取22.5 21()GTKT1105、利用建筑物做地锚、利用建筑物做
44、地锚 在工程实际中，还常利用已有建筑物在工程实际中，还常利用已有建筑物作为地锚，如混凝土基础、混凝土柱等，作为地锚，如混凝土基础、混凝土柱等，但这类利用已有建筑物前，必须获得建但这类利用已有建筑物前，必须获得建筑物设计单位的书面认可。筑物设计单位的书面认可。111例例 题题 3 按例题按例题2的条件设计一全埋式地锚，假设地的条件设计一全埋式地锚，假设地质条件为可塑亚沙土。质条件为可塑亚沙土。解：解：由例题由例题2，已知：，已知：主缆风绳的拉力为：主缆风绳的拉力为：T主主=2.86 t主缆风绳与水平面夹角：主缆风绳与水平面夹角：=300由本题假定，查表（教材表由本题假定，查表（教材表2-8-1）
45、得可塑亚沙土）得可塑亚沙土的特性为：的特性为：112例例 题题 3 容重：容重：=1.710-3Kg/cm3=1.7t/m3 内摩擦角内摩擦角 0=220 凝聚力凝聚力:c=0.08 Kg/cm2=0.8 t/m2 计算抗拔角计算抗拔角:1=230(1)、受力分析简图如例题图、受力分析简图如例题图主缆风绳的拉力的水平分力和垂直分力分别为：主缆风绳的拉力的水平分力和垂直分力分别为：T1=2.86cos300=2.48 tT2=2.86sin300=1.43 t113例题例题3图图T1T2hHbB1TG114例例 题题 32、地锚结构设定：、地锚结构设定：（1）、横梁采用工地常用规格木材，其尺寸为
46、：）、横梁采用工地常用规格木材，其尺寸为：长长宽宽高高=1500250250，四根，即：，四根，即：L=1.5m；h=0.5m；b=0.5m；（2）、根据经验，暂取地锚深度）、根据经验，暂取地锚深度 H=1.5m（3）、地锚上口宽度）、地锚上口宽度B为：为：B=b+Htan 1=0.5+1.5tan230 =1.14m115例例 题题 33、土壤重量计算：、土壤重量计算：G=V=1.7（B+b）H0.51.5 =3.14 t4、摩擦力、摩擦力f的计算：的计算：f=T1=0.52.48=1.24 t5、垂直稳定性校核：垂直稳定性校核：116例例 题题 3 垂直稳定性合格垂直稳定性合格6、水平稳定
47、性校核、水平稳定性校核23.14 1.2432.51.43GfT122.483.30.5 1.5Ttmh L117例例 题题 3土壤在土壤在1.5m深度下的抗压强度：深度下的抗压强度：2000000200tan(45)2tan(45)2222221.5 1.7 tan(45)2 0.8 tan(45)227.98HHct 118例例 题题 3 水平稳定性合格水平稳定性合格,该地锚合格。其各部分尺寸为：该地锚合格。其各部分尺寸为：L=1.5m；h=0.5m；b=0.5m；H=1.5m 1HTh L119作作 业业一、思考题：一、思考题：1、桅杆式起重机由哪些基本系统组成？各系统桅杆式起重机由哪些
48、基本系统组成？各系统的作用是什么？的作用是什么？2、桅杆式起重机分成哪两大类？、桅杆式起重机分成哪两大类？3、桅杆式起重机有哪些基本工作形式？这些工、桅杆式起重机有哪些基本工作形式？这些工作形式各适用于哪些场合？作形式各适用于哪些场合？4、确定桅杆长度时需考虑哪些问题？、确定桅杆长度时需考虑哪些问题？5、桅杆的破坏特性是什么？、桅杆的破坏特性是什么？120作作 业业6、对钢管式桅杆的截面加强应怎样做才合理？、对钢管式桅杆的截面加强应怎样做才合理？7、钢管式桅杆的截面选择有哪些基本方法？、钢管式桅杆的截面选择有哪些基本方法？8、缆风绳的布置的基本方式有哪些？、缆风绳的布置的基本方式有哪些？9、对
49、缆风绳的布置有哪些基本要求？、对缆风绳的布置有哪些基本要求？10、缆风绳适合选用哪种型号的钢丝绳？其安全、缆风绳适合选用哪种型号的钢丝绳？其安全系数不得小于多少？系数不得小于多少？121作作 业业11、能否对主、副缆风绳选用不同直径的钢丝绳？能否对主、副缆风绳选用不同直径的钢丝绳？为什么？为什么？12、地锚的种类基本的有哪些？地锚的种类基本的有哪些？13、如采用建筑物做地锚，应做哪些工作？如采用建筑物做地锚，应做哪些工作？14、全埋式地锚的特点有哪些？适合哪些场合？全埋式地锚的特点有哪些？适合哪些场合？15、活动式地锚的特点有哪些？适合哪些场合？、活动式地锚的特点有哪些？适合哪些场合？122作
50、作 业业二、计算题：二、计算题：1 1、如图，采用一直立桅杆吊装一、如图，采用一直立桅杆吊装一10t10t桥式起重机，桥式起重机，已知设备（包括索、吊具）重为已知设备（包括索、吊具）重为100KN100KN，吊装高度，吊装高度为为12m12m，设备高，设备高3m3m，跨度，跨度21m21m，门式刚架厂房，门式刚架厂房，采用两套滑轮组对称吊装，试采用简便计算方法采用两套滑轮组对称吊装，试采用简便计算方法设计一钢管式桅杆。设计一钢管式桅杆。(假设缆风绳对桅杆产生的轴假设缆风绳对桅杆产生的轴力为力为55KN)55KN)123作作 业业 1 图图桅杆被吊装设备h4h3h2h1124作作 业业2、某工地
