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桥梁工程:最常用的索具——钢丝绳的安全使用

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最后修订:
2017-08-15 11:27:02
索具 钢丝绳 桥梁

摘要:  1、钢丝绳如何分类及其适用条件:  钢丝绳的分类可按绳芯、捻绕次数(单捻和双捻)、绳股的捻向(右向捻和左向捻)、捻绕方法(同向 ...

  1、钢丝绳如何分类及其适用条件:
 
  钢丝绳的分类可按绳芯、捻绕次数(单捻和双捻)、绳股的捻向(右向捻和左向捻)、捻绕方法(同向捻、交互捻和混合捻)、绳股断面形状(圆形股和异型股)等有多种分类方法。
 
  ⑴钢丝绳常见的分类方法是按捻绕方法分类,其优缺点和适用条件:
 
  ①同向捻钢丝绳的优点是:绳子比较柔,容易曲折,它和滑轮式卷筒凹槽的接触面比较大,因此压力较小,磨损较轻。但其缺点是:各股子绳和钢丝都扭转了一定角度,使钢丝绳本身具有一个回转反拨的趋势,在吊重时会使重物旋转,非常危险;其次,同向捻的钢丝绳易于扭结,纠缠,给工作带来很多麻烦,故一般只用于拖拉绳和牵引装置上,不适用于起重机和滑车上。
 
  ②交互捻的钢丝绳消除了同向捻钢丝绳的缺点。
 
  它的优点是:各根钢丝绳的载荷分布比较均匀,因而钢丝绳之强度较高;扭转纠缠的倾向较小,工作安全性大,各股子绳不易分开。故在建筑施工机械和起重吊装作业中广泛采用。
 
  ③混合捻钢丝绳性能更好一些,但制造麻烦,成本较高,故只在特殊场合才用,平时很少见。
 
  ⑵有时也常根据绳芯的不同来选用钢丝绳。按绳芯的不同,钢丝绳可分为麻芯、棉芯、石棉芯和金属芯4种。
 
  ①用浸油的麻或棉纱作绳芯的钢丝绳比较柔软,容易弯曲,但不能受重压和在较高温度下使用。
 
  ②石棉芯的钢丝绳可以适用于较高温度下工作。
 
  ③金属芯的钢丝绳可以在较高温度下工作,而且耐重压,但钢丝绳太硬不易弯曲。
 
  2、如何选用钢丝绳
 
  钢丝绳在使用过程中受拉伸,弯曲、挤压,钢丝之间存在着相对磨擦。正确地选用钢丝绳对保证起重机机械及起重吊装作业的安全生产有着非常重要的意义。
 
  ⑴选用钢丝绳的基本原则:①吊装作业中必须使用交互捻的钢丝绳。②常用作缆风绳的钢丝绳为6×7(6股、每股7丝),此钢丝绳的刚性大、绕曲性差。③用于吊索和卷扬机上,一般用6×19钢丝绳。④高速转动的起重机械和穿绕滑轮组的钢丝绳用6×37.
 
  (因为在钢丝绳直径相同的情况下,钢丝绳每股丝数越多,则钢丝越细,钢丝及钢丝绳就越柔软,进而其挠性也就越好)。
 
  ⑵钢丝绳的破断拉力:所谓钢丝绳的破断拉力即是将整根钢丝绳拉断所需要的拉力大小,也称为整条钢丝绳的破断拉力。用Sp表示,单位kg.
 
  求整条钢丝绳的破断拉力值,常用两种方法:
 
  ①查表法:根据钢丝绳的规格型号从金属材料手册中的钢丝绳规格性能表中查出钢丝绳破断拉力总和ΣS值,再乘以相应的整条钢丝绳破断拉力换算系数ф值,即:Sp=ΣS×ф。常用钢丝绳的换算系数如下:1×7,1×19为0.9;6×19、6×24为0.85;6×37为0.82(查金属材料手册)。
 
  为什么要乘以换算系数?实际上钢丝绳在使用时由于搓捻的不均匀,钢丝之间存在互相挤压和摩擦现象,各钢丝受力大小是不一样的,要拉断整根钢丝绳,其破断拉力要小于钢丝破断拉力总和,因此要乘以一个小于1的系数。即换算系数ф值。
 
  ②经验估算法:用查表法求钢丝绳破断拉力,必须首先查钢丝绳出厂铭牌,先弄清规格型号,再查金属材料手册或有关手册,然后再换算。但在工地上往往不知道钢丝绳的规格型号,也无手册可查。这时可采用经验公式估算:即ΣS=Kd2;Sp=Kd2ф
 
  式中:
 
  K——经验系数,取52.5kg/mm2
 
  d——钢丝绳的直径(mm);
 
  用此经验公式估算计算的结果,误差较小,在工地上完全可以采用。
 
  ⑶钢丝绳的安全系数和允许拉力
 
  安全系数(n):钢丝绳的允许拉力应低于钢丝绳破断拉力的若干倍(一般实际工作中是3~14倍),而这个倍数就是钢丝绳的安全系数。它表明了钢丝绳有使用过程中的安全可靠程度,因此合理的选择钢丝绳的安全系数(表格\钢丝绳的安全系数表。doc),要根据荷载情况、使用的频繁程度等因素决定。
 
  钢丝绳的允许拉力(Pmax):为了保证吊装作业的安全,钢丝绳根据使用时的受力情况,规定出所能允许承受的拉力,叫钢丝绳的允许拉力。即Pmax=Sp/n.
 
  ⑷钢丝绳直径的选择
 
  钢丝绳的选择除根据使用上的特点和要求选择类型和结构型式外,更主要的是应从有足够的强度,能承受最大载荷,同时又不浪费的原则出发选择钢丝绳的直径。
 
  从公式:Sp=Kd2ф和Pmax=Sp/n可推导出钢丝绳的最小直径d的计算,这里不做推导。
 
  (选择钢丝绳直径的计算过程中,如不知道钢丝绳的规格时,可取ф=0.85计算)。
 
  3、钢丝绳的绳端如何固定
 
  钢丝绳在使用过程中,钢丝绳的侧端是需要固定的,利用一些专用连接件,将钢丝绳头与机构部件、起重吊勾、卡环等连接固定,连接方法一定要保证连接牢固可靠、装卸方便,又不致损伤钢丝绳和过分降低钢丝绳的强度。
 
  钢丝绳常用的端部固定方法有卡接法、编接法和楔形锥套固定法等。在施工现场以卡接法较为普遍,即把钢丝绳的端部变成环圈,用钢丝绳卡子夹紧的一种方法,但必须按下列规定要求操作:
 
  ⑴根据钢丝绳的粗细按规定选用如图所示的钢丝绳卡子,依据《金属材料手册》中钢丝绳卡子(绳夹)规格表选择卡子的规格和数量;
 
  ⑵每个钢丝绳卡子间距大约为钢丝绳直径的(6~8)倍左右。钢丝绳的末端距第一个卡子最少应留有(140~160)mm的长度;
 
  ⑶使用钢丝绳卡子时应将U形部分卡有短绳头(即活头)一边;
 
  ⑷卡子拧紧程度,应使钢丝绳原来高度压扁1/3左右,保证钢丝绳受拉力后,直径虽然稍有减少,但不会产生脱扣(为了便于检查接头是否可靠和容易发现钢丝绳是否有滑动,可在最后一个夹头后面大约500mm处再卡接一个夹头,并将绳头放出一个“安全弯”。4、钢丝绳的报废条件:
 
  ⑴钢丝绳断丝达到《钢丝绳结构》(GB1102—74)规定的断丝数值时应报废。常用6×19、6×37钢丝绳的报废断丝数。
 
  如钢丝绳的外表面出现磨损,报废断丝数应按规定的报废断丝数乘以折减系数确定。
 
  ⑵钢丝绳表面钢丝被腐蚀、磨损超过钢丝直径的40%以上;
 
  ⑶钢丝绳断股;
 
  ⑷钢丝绳直径减少达7%或更多时;
 
  这样当接头的钢丝绳发生滑动时,“安全弯”首先被拉直,这时就应立即采取措施处理。
 
  ⑸在使用钢丝绳卡子前后都要检查螺栓丝是否损坏。不使用时要涂油防锈妥善保管。
 
  ⑸钢丝绳出现变形:波浪型、笼状畸变、钢丝挤出等;
 
  ⑹钢丝绳扭结、塑性变形;
 
  ⑺绳芯脱出和损坏;
 
  ⑻受到电弧等高温灼伤。
 
  例:一根6×19的交互捻钢丝绳,断丝数为10根,同时又发现外层钢丝绳磨损量达钢丝直径的20%,问这根钢丝绳是否应当报废?
 
  解:根据钢丝绳结构报废标准表查得出该钢丝绳报废标准的断丝数为12根。同时,表面磨损为20%,查折减系数表相应折减系数为0.70,故降低后报废标准为12×0.70=8.4根,而该钢丝绳现已有10根断丝数,故应立即报废不得使用。