现场起重工作常用计算樊九洲课件资料.docx

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现场起重工作常用计算樊九洲课件资料

第一章总　　论

第一节　施工现场起重工作的重要性

大家知道，施工现场需用的机械、材料、设备必须运到使用地点和安装位置方能开展工作，这就需要起重。

如果施工现场缺乏起重能力，施工就无法进行。

在电厂的建设过程中，如水泥、砂石、钢筋和模板的运输，砼柱梁的预制和安装，屋架安装，锅炉安装，汽轮机安装，发电机定子安装，以及全厂附属机械设备的安装，如无起重工作的配合，都是无法实现的。

所以在施工现场，处处离不开起重，可见起重工作的重要性。

第二节　计算与起重间的关系

施工现场从事起重工作，经验十分重要，如果没有起重工作经验，那么起重工具就无法设置，起重方案也难以提出。

所以起重经验是十分可贵的。

但是只凭经验而不作计算，则在情况或条件稍与经验不同时，就有可能产生严重事故，这是非常危险的。

在实际起重工作中，既要经验，又要计算。

许多重大起重工作，靠经验提出方案措施后，必须进行认真的复核计算，证明安全可靠后方能执行。

这是避免起重事故的重要步骤。

所以在起重工作中，计算是不可缺少的。

第三节　现场起重工作常用计算的内容

起重工作的计算范围是十分广阔的，小到卡扣螺钉，大到整台机械，有时都需要计算。

如果施工现场需要自行改造或设计大型吊车，这就需要具备对整台机械设计计算或核算的能力。

但这类大型机械的设计计算，一般是由专业设计制造部门承担的，不包括在施工现场常用计算内容之中。

在施工现场起重工作中常用的计算内容，一般有起重受力计算、受力杆件应力计算、起重工具选择计算和现场自制起重机具的设计和计算等。

在现场起重工作常用计算中，必须使用附录中的常用材料数据、常用计算数据和常用计算公式。

如对附录不能正确理解和熟练掌握，计算工作就无法进行。

因此熟悉和看懂附录、能正确选用附录中的数据和公式十分关键。

第二章起重受力计算

第一节吊绳和绳扣受力计算

在施工现场起重工作中，经常要使用起吊绳扣和绑扎绳扣。

这些绳扣一端与重物连接，另一端与吊钩或固定点连接。

在进行起重运输工作前，必须对吊绳和绳扣的受力进行分析计算。

根据其受力大小，选择吊绳和绳扣的直径，满足其安全系数，方能确保起重和运输工作的安全。

现将不同工况下的吊绳或绳扣受力分析如下：

一．垂直绳扣起吊

当绳扣一端挂在吊钩上，另一端挂在重物吊鼻上，（见图2-1），这是绳扣直吊方式，这里绳扣所受的总拉力，就是重物的重量。

如重物重10T，则绳扣受力为10T。

当绳扣由一条绳子穿绕时，则绳扣单根受力为重物除以绳扣中间根数。

如图2-2重物10T有四根组成，则绳扣单绳受力为2.5T。

垂直绳扣起吊受力计算虽然简单，但在实际使用中，由于绳扣挂在钩上和重物吊鼻上不易自由滑动。

因此绳扣各处受力往往是不相等的。

为了避免一条绳扣各处受力差别太大造成断绳，所以在挂绳扣的过程中，必须注意各圈长短相似松紧相近，更不要挂在毛刺或尖棱上，以免割断绳扣。

二．分叉绳扣起吊

绳扣一端挂在吊钩上，另一端叉开挂在重物的两个鼻子上。

这种状况在现场吊装中是常见的（图2-3）。

这类绳扣的受力大小与绳扣分叉夹角有关，因此必须根据具体情况将绳扣的实际受力计算清楚。

在现场要测量夹角后计算是很困难的，因此这类绳扣的受力计算，可采用图解法。

四根

如图2-4，吊重20T，可将绳扣吊紧后测量绳扣高度并量出吊鼻间的距离。

如图：

高度为1m，两吊鼻间距离为1.5m，就可按比例作出图2-5，画平行四边形，量得绳扣受力约为11T。

按比例画平行四边形作图量出绳扣的受力值，是有一定误差的，但对我们施工现场日常起重工作的计算来说，已经足够精确了。

三．双绳扣挂吊

上面是单绳扣分叉吊装，吊装中吊钩下绳扣与垂直线的夹角是相同的（见图2-6a），即∠A=∠B。

但用双绳扣挂吊重物的各一侧时，如重物的中心位置又不在中心，那么两条绳扣就会产生不同的受力，就需要作具体的计算分析。

这种分析在现场也是以图解法最为简便。

如图2-6b所示，20T重物重心离两吊鼻为1m和2m，重物水平时，钩离重物为2m。

可作图2-7。

按作图可得到绳扣1受力为15T，绳扣2受力为10T。

在起吊重物过程中，从吊钩引向地面的垂直线总是通过重物的重心，这是空中一点平衡的条件。

在作图时必须注意这一点。

四．起吊中加拉绳后绳扣受力

在起吊重物过程中，有时为了重物就位，就必须加拉绳。

加拉绳拉出一定距离时，绳扣的受力情况必须计算出来，才能正确选择绳扣确保作业安全。

当拉绳拉在吊钩上时，如图2-8所示，对起吊绳扣的受力是没有影响的，而仅仅使吊钩上的钢丝绳倾斜或增加吊钩荷重。

当拉绳在重物上时，对绳扣就有影响了。

如水平拉在20T重物上如图2-9，水平拉力2T。

由于水平拉力的作用，使吊钩钢丝绳倾斜一个角度，绳扣合力通过重物重心。

从上面图解可得吊钩受力增大至20.2T，如果拉绳向下倾斜拉，则绳扣受力更要增大。

第一节吊点受力计算

绳扣连接到重件上，经常使用吊鼻或卡扣。

由于绳扣受力使吊鼻或卡扣受力，为使作业安全，对吊鼻或卡扣的受力方向和大小，必须进行计算。

以便核算吊鼻选用卡扣。

一．垂直单吊点受力

当重物单点垂直起吊时，吊点的受力即为重物的重量，受力方向往上。

如吊重为20T，则绳扣拉力即为20T，因此吊鼻必须能承受20T上拔力。

当然在实际使用中，吊鼻的设计必须考虑足够的安全系数。

一、物横拉时单吊点受力

在日常起重工作中，为了重物就位，往往需要将重物斜拉，由于斜拉重物，就引起了吊点受力的变化。

如图2-10a所示，20T重物，用4T斜拉力，起吊绳扣出现一个倾斜角度。

可以用图解法求得吊鼻上的受力如图2-10b。

从上面图解得到吊鼻的上拔力为21.8T，水平受力为3.9T。

所以设计吊鼻时必须同时考虑承受上述垂直力和水平力，方能安全作业。

该例中如果拉绳的拉力不知道而知道绳扣倾斜角度A，也可以用图解法得到拉绳的实际拉力，就可选择安全的拉绳。

二、物连接分叉绳扣时吊点受力

重物用分叉绳扣起吊是经常遇到的。

如图2-11a中20T重物，其吊鼻受力可用图解法分析如下（见图2-11b）：

先将重物如下分配到吊点上各10T，然后用平行四边形法得到每个吊点上所受的力为：

水平力5T垂直力10T

所以采用这种方法吊装时，吊鼻必须考虑能承受5T水平力和10T上拔力。

三、物倾斜时吊点受力

在日常起重工作中，常常会遇到起吊的重物不能按理想的水平抬起，有时倾斜角度很大，这主要是由于吊点位置选择不当造成的。

但对这种情况，必须先把吊点受力情况搞清楚，再复核其吊点强度，方能保证作业安全。

如在单绳单点起吊中，由于重心位置不在吊点下方，致使重物倾斜引起吊点受力变化见图2-12：

在起吊前，重物是水平的放在地上。

但重物离地后，重物立即扭转一个角度，是绳扣延长线通过重物的中心。

这时吊点的受力，可用图解求得沿重物平面吊点的受力为（见图2-13）：

垂直力18T水平力10T

由图解可知，由于重物吊起后扭转，原来吊点只承受20T上拔力，转化为上拔力18T、水平力10T。

如果吊点设计中未考虑水平受力或容许的水平受力极小。

这时就有可能在重物扭转中吊鼻断裂而造成事故。

如在分叉绳扣两点起吊中，由于重心偏移造成重物倾斜，也将引起吊点受力变化见图2-14。

第二节扁担和横梁受力计算

在实际起重工作中，起吊绳扣有的绑在中间扁担上，起吊用滑车有时绑在横梁上，使扁担和横梁成为受力杆件。

要确保作业安全，就要核算扁担和横梁的强度。

但要核算强度，必须首先弄清楚其所受的外力。

现将扁担和横梁的受力计算分述如下：

一、三绳扣扁担

（一）受力计算

三绳扣扁担如图2-15，吊重20T，吊在扁担上的中间位置。

扁担受力如图2-16（不计扁担重）：

绳扣I受力为20T；绳扣II受力为10T。

即扁担中间上拉力为20T，扁担两头向下拉力各为10T。

二、三绳扣扁担

（二）受力计算

三绳扣扁担如图2-17，绳扣I和绳扣II等长，绳扣II吊20T重物，则扁担受力如图2-18。

作图可得：

F1V=F2V=10T

F1H=F2H=7T

所以扁担的中心受力向下拉力为20T，扁担两端受向上拉力各为10T，扁担轴向受压力为7T。

三、双钩抬吊扁担受力计算

双钩抬吊扁担如图2-19，按力矩平衡计算如图2-20：

从计算可得，扁担右头上拉力为15T，左头上拉力为5T，中间向下拉力为20T。

四、直挂横梁受力计算

直挂简支梁如图2-21，吊重0T离支点各为1m和2m。

用力矩平衡即可如下计算出横梁上的受力（见图2-22）

R1=（20×1）/3=6.6T

R2=20-6.6=13.4T

即横梁两端向上顶力为13.4T和6.6T，横梁挂滑车处向下拉力为20T。

五、斜挂横梁受力计算

斜挂横梁如图2-23a，挂重20T，用图2-23b和受力平衡计算可得横梁上的受力如下：

滑车拉力F=20T分解成垂直力19T、水平力8T，FH=H=8T。

R1=（19×1）/3=6.99TR2=19-6.99=12.01T

横梁除受上下力外，还受一对水平力8T。

第四节桁架受力图解分析

桁架受力在施工现场是常见的。

如利用屋架吊重物、在屋架的上弦或下弦上挂挂车起吊。

利用行架吊装，必须对桁架进行受力分析，计算出桁架中每根杆件的受力值，核算每根杆件的应力值容许后方能作业。

如果不作计算盲目作业，就有可能造成严重事故。

计算桁架承受外力后引起行架内部杆件受力值的简易方法是图解法。

但必须注意按比例画图，才能正确。

现举例介绍如下：

有一片屋架跨度10m，自重10T平均分配在结点上，中间挂一滑车吊重20T，求各根杆件的受力值。

先按比例作图2-24后标出屋架两端反力值：

R1=R2=（20+10）/2=15T

然后画力多边形图2-25按比例1mm=1T

画力多边形时从左边开始，按顺时针方向定杆件名称。

用手指着左边第一个节点画出ab、bc后，将cl和ha划线交于1点。

然后确定12和56为零杆件，即不受力杆件。

再逐点画出一个封闭力圆。

如画后不能封闭，则系作图错误，必须找出原因修正。

现在按力多边形图查看各个杆件的受力值如下：

1-a拉力83T6-h拉力83T

c-1压力90Te-4压力85T

d-3压力85Tf-6压力90T

杆件受压还是受拉，用手指着屋架节点读杆件名，如奔向节点时为压力；如离开节点时为拉力。

第五节水平滑动拖拉力计算

在施工现场，常常会遇到重物需要平移拖拉。

那么拖拉重物需要的拉力是与重物和地面间或滑动面间的光滑度有关。

这种光滑度是用摩擦系数来表示的。

各种摩擦面间有不同的摩擦系数，是靠实验取得的。

摩擦系数在0和1之间，要拉动重物，必须克服重物与滑动面间的摩擦力。

现举例说明如下：

如有一重物重20T，重物为钢底板在钢板面上拖拉，求拖拉力F（见图2-26）。

如钢板间的滑动摩擦系数为f=0.25，则拖拉力：

F=20×f

=20×0.25

=5T

为了减小摩擦系数f值，在实际工作中，常常在滑动面间涂以黄干油，提高滑动面间的光滑程度。

第六节斜坡滑动拖拉力计算

斜坡上滑动拖拉，是装车时有时使用的，但斜坡上滑动拖拉需要多少拉力才能拉上去，是可以计算的。

现举例如下（见图2-27）：

斜坡上拖拉力F要把重物沿斜坡拉上去，必须克服两个力：

一个是Fwh,这是一个重物在斜坡上自动下滑的力，由重物本身的重量W值产生的；另一个是Ff，就是重物与滑动面间的摩擦力。

所以当F=Fwh+Ff时，重物才能拉上去。

现在首先作图2-28求出Ffh值。

再算出Ff值如下：

如重物与滑动面间的摩擦系数为0.3（可查表），

则Ff=Fwv×f=18×0.3=5.4