全 文 ：第 v|卷 第 u期
u s s v年 v 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1v| o‘²1u
¤µqou s s v
林业索道在山区水利吊装工程上的应用 3
周新年tl 张正雄ul 郑丽凤vl 罗仙仙xl
k福建农林大学 南平 vxvsstl
王 勇wl
k福建省松溪县林业局 松溪 vxvxssl
摘 要 } 利用索道设备 o创新改造成三线承载索增力式的吊装索道 o运用悬链线理论进行索道设计 o为水利
部门完成吊装 z qu·重肋条拱渡槽的任务 ∀为林业索道的应用和发展 o闯出了一条新途径 ∀该类吊装索道适
用于山区水电 !水利和交通 !建筑等部门工程建设中较大预制构件或较重设备的吊装工程 ∀
关键词 } 吊装索道 o三线承载索 o悬链线理论 o水利工程
收稿日期 }ussu p s{ p us ∀
基金项目 }福建省教育厅科学基金资助项目k„ssutyl ~福建省自然科学基金资助项目k∞||sstl ∀
3 tl !ul !vl !wl !xl为作者排序 ∀
ΑΠΠΛΙΧΑΤΙΟΝ ΟΦ ΦΟΡΕΣΤΡΨ Ρ ΟΠΕ ΩΑΨ ΟΝ ΤΗΕ ΩΑΤΕΡ ΧΟΝΣΕΡ ς ΑΝΧΨ
ΗΟΙΣΤ ΕΝΓΙΝΕΕΡΙΝΓ ΟΦ ΜΟΥΝΤΑΙΝ ΑΡΕΑ
«²∏÷¬±±¬¤±tl «¤±ª«¨ ±ª¬¬²±ªul «¨ ±ª¬©¨ ±ªvl ∏² ÷¬¤±¬¬¤±xl
k Φυϕιαν Υνιϖερσιτψοφ Αγριχυλτυρε ανδ Φορεστρψ Νανπινγ vxvsstl
• ¤±ª≠²±ªwl
k Φορεστρψ Βυρεαυ οφ Σονγξι ΧουντψoΦυϕιαν Προϖινχε Σονγξι vxvxssl
Αβστραχτ } ¤®¬±ª∏¶¨ ²©¨´ ∏¬³°¨ ±·¶o·«µ¨ 2¨¯¬±¨ ·µ¤¦®µ²³¨ ¤±§¶¤√¬±ª ¤¯¥²∏µ«²¬¶·µ²³¨ º¤¼ º¤¶¦µ¨¤·¬√¨ ¼¯ µ¨°¤§¨ q׫¨
µ²³¨ º¤¼ º¤¶§¨¶¬ª±¨ §¥¼∏¶¬±ª¦¤·¨±¤µ¼·«¨²µ¼o©²µ·«¨ ¤¦¦²°³¯¬¶«°¨ ±·²©¤¶¶¬ª±°¨ ±·²©«¨¤√¼µ¬¥¤µ¦¤´ ∏¨§∏¦·©²µ·«¨ º¤·¨µ
¦²±¶¨µ√¤±¦¼ §¨³¤µ·°¨ ±·qŒ·µ∏¶«¨§²∏·¤±¨ º º¤¼©²µ·«¨ ¤³³¯¬¦¤·¬²±¤±§§¨√¨ ²¯³°¨ ±·²©©²µ¨¶·µ¼µ²³¨ º¤¼q׫¨ «²¬¶·µ²³¨ º¤¼
«¤§¬·¶¤§√¤±·¤ª¨ ¤±§°¤§¨ ¬·¨¶³¨¦¬¤¯ ¼¯¶∏¬·¤¥¯¨¬±·«¨ «²¬¶·²©ªµ¨¤·³µ¨©¤¥µ¬¦¤·¨§¦²°³²±¨ ±·¶²µ«¨¤√¼ ¨´ ∏¬³°¨ ±·¶¬±·«¨
±¨ª¬±¨ µ¨¬±ª¦²±¶·µ∏¦·¬²±²©§¨³¤µ·°¨ ±·o¶∏¦«¤¶°²∏±·¤¬±¤µ¨¤º¤·¨µ¤±§¨¯ ¦¨·µ¬¦¬·¼oº¤·¨µ¦²±¶¨µ√¤±¦¼¤±§·µ¤©©¬¦¤±§¥∏¬¯§2
¬±ªq
Κεψ ωορδσ} ‹²¬¶·µ²³¨ º¤¼o׫µ¨ 2¨¯¬±¨ ·µ¤¦®µ²³¨ o≤¤·¨±¤µ¼·«¨²µ¼o • ¤·¨µ¦²±¶¨µ√¤±¦¼ ±¨ª¬±¨ µ¨¬±ª
t 问题提出
福建省松溪县的六墩水利设施 o其设计流量 w °v#¶pt o水渠全长 xv ®° o总投资 wzs万元 o起点是浙
江省庆元县马蹄岙水电站 o沿途经过旧县 !河东 !城关 v个乡镇 o由东向西横穿整个松溪小平原 ∀在经过
旧县黄泥坑处 o为两山夹一沟 o原来是采用/导洪管0 o其直径是 t qy ° o长 ust ° o高差 uz ° o是钢丝网混凝
土结构 ∀高差大 !水压高 o经过几年使用 o/导洪管0的接头漏水严重 ∀特别是管壁的钢丝网烂了 o难以修
复 o严重地影响农业生产 ∀省 !地 !县水利部门经过多次努力 o仍无法解决 o后由福建省水电厅批复 o改为
/渡槽0通水 ∀
渡槽设计采用墩式钢筋混凝土肋条拱装配式结构 o共有 {墩 z孔 o渡槽标高 uz qu ° o长 tx{ ° ~墩距
us ° o拱墩标高 t| qy ° o拱墩采用方整石干砌 o空心结构 ∀规格是 uus¦° ≅ uys ¦° o空心 tus ¦° ≅ uus ¦° o
承重构件是 tw条肋条拱 o每条规格 vx¦° ≅ wx¦°o长 us ° !高 x ° !重 z qu·o钢筋混凝土结构 ∀
u 方案选优
由于渡槽大 !跨度大 !空心的拱墩又高 oz qu·重的肋条拱 o吊装作业难度大 o松溪县又是闽北边远的
山区 o交通不便 o请外地的大型吊装机械 o运输困难 o费用至少 us多万元 o成本高 ~手工作业 o用绞车/土
龙门吊0 o搭架用材多 o且不安全 ∀于是 o提出利用林业索道设备来进行吊装 ∀
根据吊装工程作业条件 o选用 u台制动性能较好 !多功能的闽林 {ut型绞盘机 ∀©u{ °°的钢丝绳
作 v线承载索 ~©tx qx °°的新索作为起重索 ~©t{ °°作捆件索 o支架 !桩柱的护索 ~复式滑车用 ©tt °°
的新索 ∀ Š≥v 型跑车行走轮 y组 ∀索道的转向滑车 !卡子等均按设计备足 ∀
v 索道设计
3 .1 设计要求
完整地进行索道设计计算 ~绘制索道纵断面图 ~当在跨中时 o肋条拱高 x ° o跑车和吊具 u ° o后备高
度k即吊物最低点至渡槽墩顶净空高l要保证大于 t ° o采用全悬空吊装装配式渡槽 ∀
3 .2 索道设计计算
应用悬链线理论k罗桂生等 ot||| ~周新年 ot|{z ~t|{| ~t||u ~t||y ~周新年等 t|||l o编制计算机辅助
设计系统 o输出结果 ∀
给定条件数据 跨距 }Λs € uww qss ° ~弦倾角 }ξ € u qttβ ~无荷中挠系数 }Σs € s qsv ~跨距等分数 }Μ€ us ~
每条承载索的设计荷重 }Π€ vs sss ‘~初选承载索安全系数 }Ν× € u qx ~索道上 !下支点至地面高度 }Ψs €
tu ° ~每条承载索的跑车轮数 }Νs € w个 ∀
每条承载索规格参数 单位长度重力 }θ € uz qw ‘#°pt ~弹性模量 }Ε € tss sss °¤~横截面面积 }Α€
u{| q|x °°u ~钢索钢丝的破断拉力 }Τt € w|u xss ‘~破断拉力降低系数 }Χ× € s q{x ∀
每条承载索设计计算结果 无荷悬索长度 }Λ• € uww qzx ° ~有荷索长 }Λ≠ € uwx qzy ° ~承载索无荷水平拉
力 }Ηs € uz |s| ‘~下支点安装拉力 }Τ÷ € u{ ssx ‘~有荷水平最大拉力 }Η° € twx |x{ ‘~承载索有荷最大
拉力 }Ԑ € twz {z{ ‘~振动波往返一次所需时间 }Σ∞ € w q{| ¶~承载索的实际安全系数 }Νt € u q{v ~承载索
耐久性 }Χ€ t| qzu ~承载索的锚碇验算 o满足要求 ∀
无荷挠度 φs≈t  € t qv|s ~φs≈u  € u qyvw ~φs≈v  € v qzvu ~φs≈w  € w qy{v ~φs≈x  € x qw{{ ~φs≈y  € y qtwy ~φs
≈z  € y qyx| ~φs≈{  € z qsux ~φs≈|  € z quwy ~φs≈ts  € z qvus ~φs≈tt  € z quw{ ~φs≈tu  € z qsvs ~φs≈tv  € y qyyx ~
φs≈tw  € y qtxw ~φs≈tx  € x qw|y ~φs≈ty  € w qy|t ~φs≈tz  € v qzv| ~φs≈t{  € u qyws ~φs≈t|  € t qv|w ~φs≈us  €
s ∀
有荷挠度 φ¼≈t  € w qz|{ ~φ¼≈u  € z quuz ~φ¼≈v  € | qsvx ~φ¼≈w  € ts qwxv ~φ¼≈x  € tt qxzx ~φ¼≈y  € tu qwxu ~
φ¼≈z  € tv qttv ~φ¼≈{  € tv qxzx ~φ¼≈|  € tv q{xt ~φ¼≈ts  € tv q|wx ~φ¼≈tt  € tv q{x| ~φ¼≈tu  € tv qx|u ~φ¼≈tv 
€ tv qtvz ~φ¼≈tw  € tu qw{w ~φ¼≈tx  € tt qytw ~φ¼≈ty  € ts qw|y ~φ¼≈tz  € | qs{u ~φ¼≈t{  € z quzy ~φ¼≈t|  €
w1{wv ~φ¼≈us  € s ∀
跨中坐标ktuu op z qyl处的地面疑点与有荷悬索线形垂直距离 Η≠ 为 }Η≠ € ts qtxs °∀
跨中的有荷中央挠度 Φ≠ € tv q|wx ° o则有荷中挠系数为 s qsxz tx ∀
3 .3 绘制索道纵断面图
按 us等分绘制索道无荷线形和有荷线形 o以索道下支点的地面点为坐标原点 o地面变坡点坐标k中
部按渡槽墩顶l依次为 }ks osl !kus osl !kuz op z qyl !ktuu op z qyl !kt{x op z qyl !kt|t osl !kuux osl !kuu| o
x q|l !kuww o|l ∀绘制索道纵断面图 o见图 t ∀
3 .4 索道设计结论
在跨中全悬吊装装配式渡槽k即肋条拱l时 o肋条拱高 x ° o跑车和吊具 u ° o二者之和 z ° o则实际后
备高度k吊物最低点至渡槽墩顶净空高l Χ为
Χ € Η≠ p z € ts qtxs p z € v qtxs  t
本索道可采用全悬空吊装装配式渡槽 ∀
twt 第 u期 周新年等 }林业索道在山区水利吊装工程上的应用
图 t 索道纵断面图
ƒ¬ªqt ׫¨ ¤¨µ¬¤¯ µ²³¨ º¤¼ √ µ¨·¬¦¤¯ ¶¨¦·¬²± ³µ²©¬¯¨
t1 索道弦线 ≤«²µ§ ¬¯±¨ ²©¤¨µ¬¤¯ µ²³¨ º¤¼ ~u q悬索无荷线形 ˜±¯²¤§¬±ª¶®¨·¦«²©¶∏¶³¨ ±¶¬²± ¦¤¥¯¨~
v q悬索有荷线形 ²¤§¬±ª¶®¨·¦«²©¶∏¶³¨ ±¶¬²± ¦¤¥¯¨~w q索道地面纵断面线 Šµ²∏±§√¨ µ·¬¦¤¯ ¶¨¦·¬²± ³µ²©¬¯¨ ²©¤¨µ¬¤¯ µ²³¨ º¤¼ q
w 主要结构与工作原理
4 .1 主要结构
吊装索道沿渡槽设计中线进行架设 ∀为此 o沿着渡槽中线进行索道的高程测量 o绘制索道纵断面图
k图 tl ∀根据渡槽安装的高度 o索道有负荷时最大挠度和需要的净空高 o计算确定索道两端钢支架的最
小高度为 tu ° ~确定钢支架 !承载索两端固定的土坑桩柱的位置 !规格 o绞盘机位置等 ∀
两端的钢支架是两柱一梁 o成/冂0型 o高 tu ° o宽 u qv ° o见图 u ∀材料为角钢 Νws ≅ ws ≅ w !Νys ≅ ys
≅ y !Ν{s ≅ {s ≅ { o两立柱和顶梁均为桁架式 o其规格 ws ¦° ≅ ws ¦° !ws ¦° ≅ ys ¦°∀两立柱间水平和斜
拉杆加固 o底部加 tx °°的钢板 u o固定在地面平铺的 ty ¦° ≅ uw ¦°松方料 t上 ∀支架顶部平放一根 ©
vy °°的对开松木 y o加强支架的稳定性 ∀每个支架固定 w条 ©t{ °°钢索的支架护索 w o通过相应的张
紧螺丝 v固定在地垄支座上 ∀
承载索两端的固定桩柱k图 ul ∀根据地形 !土壤条件与索道的要求 o在每条承载索的延长线上 o距
离钢支架 vs ∗ xs ° o设群桩支柱卧式土坑支座 ts o为承载索的固定桩柱 ∀每个主桩前后错开距离 v ∗ x
°∀地坑规格深 u ∗ u qx ° !宽 s q{ ° !长 v ° o主桩立木 ©ws ∗ xs ¦°的松木长 x ° o挡木 {是 ©ts ¦°以上 o
长 v °的小径木 ∀主桩立木 |与地面成 zxβ o斜立坑中的前壁横摆挡木埋土夯实 o上端固定 u条 ©t{ °°
的钢索 o并成水平夹角 vsβ o后拉索 tt分别固定在地垄支座 tu上 ∀承载索固定处用小径材围 t圈保护 ∀
跑车和吊具 ∀承重每条肋条拱净重 z qu·o考虑跑车与吊具等重力 o按 | ·设计 o要使 v条承载索均
匀受力 o通过跑车的结构 o使 v条索道连成一个整体是关键 ~其次 o通过跑车的结构来实现 u台绞盘机能
同步协调作业 ~第三 o肋条拱较长 o应有 u个吊点 o且设在它的长度的 tΠv和 uΠv处 ∀
跑车和吊具的材料 ∀ Š≥v 型跑车行走轮 y组 ~x·双门滑车 x个 ~v·单轮滑车 w个 ~u条横梁用 { ®ª
的钢轨对焊 o长 t qy ° ~纵梁用角钢制成桁架梁 us ¦° ≅ vs ¦° ≅ zss ¦°~吊梁用角钢制成桁架梁 us ¦° ≅ ws
¦° ≅ xss ¦°∀
跑车及吊具的装配 ∀当 v条承载索 x通过两端钢支架上 x·滑车 z拉好后k图 ul o在未张紧前进行
跑车装配 ∀即图 v的每条承载索挂上 u组行走轮 o左右索 w !y分前组 !后组用 ˜型耳环和横梁 v连接 ∀
前后横梁中点处及中索 x的 u组行走轮 o用绷绳按设计的距离与纵梁 z连接 o然后在纵梁上固定 x个 x·
双门滑车 | ∀同时在吊梁 ts上等距离固定 w个 v·单轮滑车 t和吊索 tt o最后穿上起重索k图 vl ∀
起重索的布设 ∀跑车和吊梁配置好后 o即进行起重索的布设 ∀左机的起重索 { o通过转向滑车从索
uwt 林 业 科 学 v|卷
道的左端进入跑车纵梁上的第 t个双门滑车的左轮 ∀然后穿过吊梁上左端的滑车 o再进入纵梁上第 u
个双门滑车的左轮后又穿过吊梁的第 u滑车 ∀再穿过纵梁上第 v !w !x的双门滑车的左轮 o最后固定在
索道右端的地垄上 ∀右机的起重索 u o按同样穿连的方法从索道的右端进入 ∀穿过跑车的滑车 o固定在
索道左端的地垄上 ∀
v条承载索张紧 ∀承载索是利用绞盘机的动力通过复式滑车张紧的 o其间距为 s qz °∀先张紧中索
到适度后 o左右索同时张紧 ∀反复数次 ∀用敲击法 o使 v条承载索张紧到适度 o跑车 y组行走轮均衡受
力 o跑车平衡 ∀最后将承载索分别固定在桩柱上 ∀
4 .2 工作原理
u台机手严格按绞盘机操作规程开机 o精力集中 o听从指挥 o密切配合 ∀特别是吊件起吊 o跑车运行
和降落对位 o应互相协调 ∀同时要经常检查索道各部位的紧固情况 o做到安全生产 ∀
绞盘机手开动摩擦卷筒 o使跑车运行到应吊装肋拱跨的上方 ∀两机同时放起重索 o使吊梁落到应吊
肋拱中间 ∀
捆件k挂钩l工 o按指定的吊点将肋拱索挂好 o同时将两端的转向护索和肋拱就位后的 v ∗ w条的固
定护索等捆好 ∀
指挥员检查索道各部位安全 o吊件 !吊索 !护索以及各种护索临时固定的桩 !柱准备和工作人员的岗
位等 ∀
两机手同时起动绞盘机 o拉紧转向索制动卷筒 ∀肋拱起吊时 o由于离开木模板的静摩擦力大 o加上
索道的弹力 o在肋拱离位竖起时会翻摆 o所以起吊时 o先慢速抽紧吊索 o快离位竖起时应高速起吊竖起后
再中速平稳上升 ∀同时应注意转向索使吊件不靠且不碰撞拱墩 ∀当肋拱超过拱墩顶部高度后 o放松转
向索或拉紧转向索或调整跑车位置 o慢慢降落对位装配 ∀
肋拱对位装配后 o将左右护索固定好后解掉吊索 o落下吊梁准备吊装第 u条拱 ∀
u条肋拱就位后 ∀即可吊装肋拱柱杆 ∀最后焊接固定成整体 ∀
图 u 承载索终点的固定示意图
ƒ¬ªqu ׫¨ ©¬¬¨ §«¬±·³¬¦·∏µ¨ ²©·¨µ°¬±¤¯ ³²¬±·²©·µ¤¦®µ²³¨
t q松方料 °¬±¨ °¤·¨µ¬¤¯ ~u q钢板 ≥·¨¨¯ ³¯¤±®~v q张紧螺丝 × ±¨¶¬²± ¶¦µ¨º ~w q支架护索 °µ²·¨¦·¬²±µ²³¨ ²©·µ¨¶·¯¨ ~
x q承载索 ×µ¤¦®µ²³¨ ~y q松木 °¬±¨ ·¬°¥¨µ~z q承载索 x·滑车 ƒ¬√ 2¨·²± ¦¤µ²©·µ¤¦®µ²³¨ ~{1 挡木 …¯²¦®¬±ª·¬°¥¨µ~
| q主桩立木 ¤¬± ¶·¤®¨ ¶·¤±§¬±ª·¬°¥¨µ~ts q土坑支座 ∞¤µ·«³¬·¥¤¶¨ ~tt q后拉索 …¤¦®³∏¯ ¬¯±ªµ²³¨ ~tu q地垄支座 ²∏±§¥¤¶¨ q
x 使用效果
在整个渡槽吊装作业期间 o索道和跑车的性能是良好的 ∀吊装作业安全顺利 o比预计还理想 ∀从构
vwt 第 u期 周新年等 }林业索道在山区水利吊装工程上的应用
图 v 跑车结构示意图
ƒ¬ªqv ׫¨ «¬±·³¬¦·∏µ¨ ²©¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©¦¤µµ¬¤ª¨
t qv·单轮滑车 ׫µ¨ 2¨·²± °²±²2µ²¯¯¨µ¦¤µ~u q右机起重索 •¬ª«·°¤¦«¬±¨ ¬¯©·¬±ªµ²³¨ ~v q横梁 ≤µ²¶¶¥¨¤° ~w q左索 ¨©·µ²³¨ ~
x q中索 ¬§§¯¨µ²³¨ ~y q右索 •¬ª«·µ²³¨ ~z q纵梁 ∂ µ¨·¬¦¤¯ ¥¨¤° ~{1 左机起重索 ¨©·°¤¦«¬±¨ ¬¯©·¬±ªµ²³¨ ~
| qx·双门滑车 ƒ¬√ 2¨·²± §²∏¥¯ 2¨ µ²¯¯¨µ¦¤µ~ts q吊梁 ¬©·¬±ª¥¨¤° ~tt q吊索 ¬©·¬±ªµ²³¨ q
件的起吊到对位装配 o整个过程中均由指挥员指挥和绞盘机手灵活控制 ∀起吊运行平稳 o升降灵活 o对
位装配方便准确 ~工效高 o成本低 ∀
工程队原计划采用渡槽土办法的吊装工艺 ∀计划工时 tu sss工 ∀时间 t ¤o搭架用木材 uss °v o费
用 ty万元 ~如果是请外地的大型吊装机械包括道路开设费用预计 us万元 ∀而采用索道工程吊装 o包括
装配技术工 !杂工共 tx人 o历时 tsv §o实际工时 tuxs工 ∀工人工资 !材料费及设备租借费共开支 y万
元 ∀与手工对比时间 o提前 { qx个月 o工效提高 |倍多 o直接费用节约 ts万元 o木材节省 uss °v ∀
索道吊装具有投资少 !投产快的特点 o不但能为水利 !桥梁施工中建材 !土石方或吊装预制构件和设
备等的起重吊运 !安装等服务 o更重要的是减轻劳动强度 o提高工效 o缩短工期 o保证工程质量 o索道作业
既安全又可靠 o节约建筑材料和国家投资k张先麟 ot||xl ∀通过渡槽吊装作业理论分析 o实践总结 o综合
认为林业索道吊装装配式的渡槽 !桥梁或露天矿区矿石和水坝施工中沙石料的吊运等 o技术上是可行
的 o经济上是合理的 o值得推广与运用 ∀
参 考 文 献
罗桂生 o周新年 o吴沂隆 q悬链线精确算法单跨索道设计模型 q福建林学院学报 ot||| ot|kul }tts ∗ ttv
张先麟 q林业索道应用新领域的探讨 q林业勘测设计k福建l ot||x oktl }tw ∗ t|
周新年 o罗桂生 o吴沂隆等 q悬链线精确算法单跨索道设计系统 q福建林学院学报 ot||| ot|kvl }usx ∗ us{
周新年 q悬链线法作单跨索道设计的微机程序 q福建林学院学报 ot|{z ozktl }vx ∗ ww
周新年 q林业索道承载索的优化设计 q林业科学 ot|{| ouxkul }tuz ∗ tvu
周新年 q林业索道设计系统 q林业科学 ot||u ou{ktl }wz ∗ xt
周新年 q架空索道理论与实践 q北京 }中国林业出版社 ot||y }tww ∗ txt
wwt 林 业 科 学 v|卷