摘 要：藤子溝纜機(jī)使用原東風(fēng)電站的“一主二副”輻射式纜索起重機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行重新布置與改造計(jì)算，最終確定纜機(jī)布置高程、輻射范圍以及主索形式、垂度等參數(shù)。
關(guān)鍵詞：纜機(jī)；布置；改造；藤子溝電站 
1 概述
藤子溝水電站工程位于重慶市石柱縣境內(nèi)的龍河上游河段，大壩體形采用橢圓形雙曲拱壩，壩頂高程777.0m，頂拱中心角90.347°，拱冠梁底寬20.01m，厚高比0.171，壩頂最小寬度 5.0m，最大壩高127m，壩頂長(zhǎng)339.475m(頂拱中心線弧長(zhǎng)) ，共分為18個(gè)壩段。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件，以及施工單位現(xiàn)有的設(shè)備，壩體混凝土澆筑垂直運(yùn)輸采用輻射式纜索起重機(jī)再配合吊罐。
藤子溝纜機(jī)是由原東風(fēng)電站的輻射式纜索起重機(jī)經(jīng)檢修、改造后再次使用。
東風(fēng)纜機(jī)為“一主二副”型式20t輻射式纜機(jī)，由原水利電力部杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所設(shè)計(jì)，夾江水工機(jī)械廠制造。原設(shè)計(jì)跨度為500m，在東風(fēng)電站的實(shí)際使用跨距為308m，主要技術(shù)特性：
(1)纜機(jī)包括固定塔（主塔）一座和弧形軌道上移動(dòng)的活動(dòng)塔（副塔）兩座。活動(dòng)副塔高15m，比固定塔高3m，兩活動(dòng)塔在同一軌道上行走，行走范圍為20º+12.5º。
(2)在主塔頭下部有24m×15m的機(jī)房，勵(lì)磁機(jī)組裝置放于機(jī)房一側(cè)的機(jī)組房?jī)?nèi)（10m×9m），機(jī)組房上部為電氣房（12m×9m）。
(3)主要技術(shù)特性
跨度：308m（設(shè)計(jì)跨度500m）；最大起重：20t；
設(shè)計(jì)行走軌道長(zhǎng)度：240m；最大輪壓：50t；
空載及滿載包絡(luò)線：跨中垂度5%，滿載時(shí)15.4m，空載時(shí)12.926m；
工作跨度：滿載時(shí)距活動(dòng)塔31m開始～266m終止（即距固定塔42m）；空載時(shí)距活動(dòng)塔10.575m開始～298m終止（即距固定塔10m）。
(4)與纜機(jī)配套的HGY6型液壓蓄能砼吊罐的性能參數(shù)
容積：實(shí)容積6m³，幾何容積7.5m³；
工作壓力：空載時(shí)1Mpa，滿載時(shí)8Mpa；
自重：4.2t；外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：2295mm×2295mm×3250mm；
加纜機(jī)橫梁板，罐體起吊高度為5670mm。
2 纜機(jī)布置規(guī)劃
2.1承載索支點(diǎn)計(jì)算確定
在不改變東風(fēng)纜機(jī)性能參數(shù)的情況下，進(jìn)行藤子溝纜機(jī)主、副塔承載索支點(diǎn)標(biāo)高確定計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 
計(jì)算步驟：
（1）主、副塔承載索支點(diǎn)水平間距稱為跨距L，該值先應(yīng)在平面布置圖上以覆蓋大壩砼為主初步確定，經(jīng)過(guò)計(jì)算校核是否合理，兼顧實(shí)際地形條件與纜機(jī)修建工程量；
（2）主索與吊罐底面最小高差i，該值查機(jī)械參照表得出，i=15m；
（3）吊罐到壩頂?shù)陌踩�距離k的取值一般不宜小于跨距的1%，同時(shí)考慮壩頂閘房5m的高度；
（3）夸中最大垂距Smax一般取跨距的5%，
（4）主、副塔承載索支點(diǎn)高差Δh取值一般為跨距的1%。根據(jù)東風(fēng)纜機(jī)原設(shè)計(jì)資料確定，承載索支點(diǎn)高差Δh=3m，固定塔承載索支點(diǎn)距機(jī)房底面34m，活動(dòng)塔承載索支點(diǎn)距軌道頂面高程15m。
（5）兩支點(diǎn)連線中心點(diǎn)至壩頂高程的高差：
Z=Smax+i+k
（6）兩塔主索承載支點(diǎn)高程：
Gao_活承=壩頂高程+Z+Δh/2
Gao_固承=壩頂高程+Z-Δh/2
（7）纜機(jī)平臺(tái)高程
活動(dòng)塔軌道頂面高程= Gao_活承-15
固定塔機(jī)房底面高程= Gao_固承-34
（8）工作區(qū)域
國(guó)產(chǎn)纜機(jī)現(xiàn)都規(guī)定兩側(cè)非正常工作區(qū)為跨距的1/10。
2.2布置方案確定
藤子溝纜機(jī)布置應(yīng)以滿足拱壩混凝土施工為主，兼顧砼拌和、運(yùn)輸系統(tǒng)位置，以及實(shí)際地形條件、纜機(jī)修建工程量等多方面因素。
拱壩左右壩肩以上山體邊坡地形情況為左岸邊坡平緩呈階地，右岸邊坡是陡峭懸崖，另外砼拌和系統(tǒng)、運(yùn)料及受料線路均設(shè)在左岸，于是將固定塔設(shè)在右岸、活動(dòng)塔設(shè)在左岸較為合理。在考慮到纜機(jī)運(yùn)行時(shí)重車下坡有利于電力能效，活動(dòng)塔的承載支點(diǎn)應(yīng)高于固定塔。在初步確定跨距時(shí)，應(yīng)盡量多覆蓋拱壩壩段，但也應(yīng)選擇合適的輻射角度優(yōu)化纜機(jī)土建工程量。
先經(jīng)過(guò)多次試算對(duì)比，最終選擇出4個(gè)不同的跨距方案進(jìn)行進(jìn)一步的論證，跨距分別是390m、420m、450m、470m，主要是從覆蓋范圍、工程量、預(yù)期效果等多方面探討，經(jīng)過(guò)專家咨詢辯論后，最終確定跨距420m、輻射角度35º方案較好，充分發(fā)揮纜機(jī)性能，最多可能的覆蓋了5#～18#壩段，而1#～4#壩段無(wú)法覆蓋到，兼顧其它相關(guān)臨建系統(tǒng)配合作業(yè)，建設(shè)工程量合適。
跨距L=420m，i=15m時(shí)，計(jì)算k=9.2m，Smax=21m，Z=45.2m；
Gao_活承=777+45.2+1.5=824.3m；Gao_固承=777+45.2-4.2/2=820.1m；
最后確定藤子溝纜機(jī)布置參數(shù)為：跨距420m，輻射角度35º，Gao_活承為824m，Gao_固承為821m，機(jī)房平臺(tái)高程787m，軌道高程809m，工作區(qū)：滿載時(shí)距活動(dòng)端42m開始至378m(即距固定塔42m)。
藤子溝纜機(jī)的平面布置與立面布置見下圖示意： 
3 纜機(jī)改造規(guī)劃
3.1主索的選擇
由于滕子溝纜機(jī)和東風(fēng)纜機(jī)一樣，為“一主二副”型式的輻射式纜機(jī)，兩臺(tái)纜機(jī)的活動(dòng)端在同一弧型軌道上行走，因此，兩臺(tái)纜機(jī)的跨度隨活動(dòng)塔在弧型軌道上的位置不同而變化。設(shè)計(jì)時(shí)以設(shè)計(jì)跨度420m，主索最大垂度為跨度的5%為基準(zhǔn)（跨度為420m時(shí)活動(dòng)塔的位置為“0”位），再分別計(jì)算最大跨距和最小跨距時(shí)受力情況。
結(jié)果如下：
“0”位時(shí)，單根主索最大張力980KN（溫度最低，-10℃），最大垂度21.966m（溫度最高38℃）。
跨度最大時(shí)（跨度增加115.5mm），單根主索最大張力1000KN（溫度最低，-2℃），最大垂度21.542m（溫度最高38℃時(shí)）。
跨度最小時(shí)（跨度減少146mm），單根主索最大張力955.6KN（溫度最低，-2℃），最大垂度22.5m（溫度最高40℃）。
結(jié)論：選用寧夏石嘴山鋼鐵廠的f60mm鋼絲繩,抗拉強(qiáng)度1470N/mm²,整繩破斷拉力不小于3200KN的三層Z型密封鋼絲繩，主索安全系數(shù)達(dá)到3.2，主索實(shí)測(cè)破斷拉力總和為：3856kN，實(shí)際安全系數(shù)為：3.856，完全滿足施工設(shè)計(jì)要求。
最后確定：承載索型號(hào)：三層Z型封閉鋼絲繩；直徑：f60mm；公稱抗拉強(qiáng)度： 1470KN/mm²；鋼絲繩破斷拉力：≥3200KN。
3.2工作索的規(guī)格型號(hào)選擇：
（1）起升索
由于額定載荷、吊鉤、起升高度，導(dǎo)向滑輪布置、纏繞方式等沒(méi)有發(fā)生變化，因此起升索的受力情況基本不變，型號(hào)也不變，僅長(zhǎng)度變化。
起升索型號(hào)：6T（25）-26-1670-I-光-右交 （GB1102）
（2）牽引索
由于跨度、兩端高差等發(fā)生變化，需要對(duì)牽引索的受力作較詳細(xì)的計(jì)算。計(jì)算后得：牽引索的初張力約為40KN，最大張力約為95.55KN，比原東風(fēng)纜機(jī)的小車牽引鋼繩最大張力9.857t略小，因此牽引繩的規(guī)格型號(hào)不變，安全系數(shù)也滿足要求。
牽引索型號(hào)：GT（25）-28-1670-I-光-同 （GB1102）
（3）承馬繩
經(jīng)計(jì)算后得承馬繩的工作最大張力約為10.95KN,比東風(fēng)纜機(jī)的0.87t略大，用原型號(hào)鋼絲繩，仍滿足最小安全系數(shù)不小于4的設(shè)計(jì)要求。
承馬索型號(hào)：GT（25）-14-1670-I-光-同-右 （GB1102）
（4）過(guò)江電纜支承鋼繩
過(guò)江電纜支承鋼繩如仍采用原型號(hào)鋼繩，安全系數(shù)要大于3.5，鋼繩最大拉力應(yīng)為6.031t，過(guò)江電纜垂度為6.8m。如采用1×19-13-1670-I-鋅單股鋼絲繩（鋼絞線），其最大破斷拉力14.7t，要求安全系數(shù)大于3.5，鋼絞線的最大工作拉力為4.2t，計(jì)算最大垂度約為6.5m，因此用f13鋼絞線完全可以代替原鋼絲繩。
過(guò)江電纜支承鋼繩型號(hào)：6×19+1-20-170-I-鋅-交（GB1102）或1×19+13-1670-I-鋅GB1102）
（5）定滑輪組繩索
由于起升繩的受力基本沒(méi)有變化，定滑輪組繩索和原東風(fēng)纜機(jī)完全一致。
定滑輪組繩索型號(hào)：6×37-11.5-1670-I-鋅-交 GB1102）
3.3兩端基礎(chǔ)載荷。
主要內(nèi)容包括各種工況下活動(dòng)塔端的輪壓、固定塔的載荷數(shù)據(jù)，導(dǎo)向滑輪組的最大載荷等。
（1）活動(dòng)塔輪壓
計(jì)算活動(dòng)塔輪壓時(shí)分下列幾種工況：
0、空索安裝，活動(dòng)塔壓300t配重。
Ⅰ、滿載小車位于跨中，活動(dòng)塔壓450t配重。
Ⅱ、滿載小車位于距活動(dòng)塔40m處（吊罐平臺(tái)），活動(dòng)塔壓450t配重。
Ⅲ、滿載小車位于距固定塔60m處（澆筑極限位置），活動(dòng)塔壓450t配重。
Ⅳ、空罐小車位于距活動(dòng)塔40m處（吊罐平臺(tái)），活動(dòng)塔壓450t配重。
Ⅴ、空鉤小車位于距活動(dòng)塔10m處（檢修位置），活動(dòng)塔壓450t配重。
Ⅵ、非工作狀態(tài)，風(fēng)向水平垂直主索，風(fēng)壓800N/m2�？浙^小車位于距固定塔60m處。
隨活動(dòng)塔在弧軌上位置不同，纜機(jī)的跨度變化，軌道基礎(chǔ)受力不同，但另一方面，兩臺(tái)纜機(jī)靠近同向運(yùn)行時(shí)總的輪壓和變化不大，因此計(jì)算時(shí)僅計(jì)算“0”位時(shí)的輪壓，作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。
計(jì)算結(jié)果如下：
各種運(yùn)行工況下的前軌輪壓、后軌輪壓：

活動(dòng)塔輪壓(KN)
工況	前斜軌水平RA	前斜軌垂直RB	前斜軌合成R合	后軌垂直RC
0	135	71	152.5	276
Ⅰ	240	143	278.8	265
Ⅱ	189	108	217.5	383
Ⅲ	207	119	239.1	316
Ⅳ	154	82	174.4	434
Ⅴ	133	68	149.5	468
Ⅵ	155	76	163.2	437

 
（2）固定塔載荷
固定塔頭載荷的計(jì)算工況和活動(dòng)塔相同，根據(jù)固定塔頭的結(jié)構(gòu)，上支承鑄鋼梁受水平載荷，雙立柱的支承座同時(shí)受水平載荷和垂直載荷。由于固定塔頭由兩臺(tái)輻射纜機(jī)共用，所受的載荷是不同工況下的某種組合載荷。我們根據(jù)“0”位時(shí)的一臺(tái)纜機(jī)的幾種工況條件下固定塔頭的載荷情況。這樣可較方便地計(jì)算為兩臺(tái)纜機(jī)活動(dòng)塔在不同位置時(shí)的組合載荷。
“0”位時(shí)的不同工況下固定塔頭一個(gè)立柱的載荷如下：

固定塔頭載荷(KN)
工況	鑄鋼梁水平拉力PA	立柱支承座水平力PB	立柱支承座垂直力NB
0	637.3	635.6	373.3
Ⅰ	1185.2	1234.4	493.5
Ⅱ	954.2	910.5	374.4
Ⅲ	1140.3	905.5	610.4
Ⅳ	810.4	647.7	352.7
Ⅴ	740.4	483.4	340.3
Ⅵ	827.3	521.5	400.6

（3）導(dǎo)向滑輪組載荷
由于起升繩、牽引繩的載荷基本不變，導(dǎo)向滑輪的布置方式也沒(méi)有變化，因此導(dǎo)向滑輪基礎(chǔ)載荷跟原東風(fēng)纜機(jī)相同，
（4）起升、牽引機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)載荷
由于起升繩、牽引繩的載荷基本不變，兩機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)可仍按東風(fēng)纜機(jī)設(shè)計(jì)。
（1）-2℃溫度下,活動(dòng)塔位于“0”位，小車處于不同位置時(shí)包絡(luò)線；

X/L		0.0573	0.1	0.14	0.18	0.22	0.26	0.3	0.34	0.38	0.42	0.46	0.5
X(m)		10	42	58.9	75.8	92.7	109.6	126.5	143.4	160.3	177.2	194.1	210.37
垂度	滿載	/	10.46	12.84	14.78	16.37	17.68	18.75	19.6	20.24	20.69	20.95	21.04
fx(m)	空罐	/	8.58	10.81	12.65	14.17	15.43	16.45	17.26	17.87	18.3	18.56	18.64
	空鉤	2.1	7.34	9.46	11.25	12.75	14	15.02	15.84	16.46	16.9	17.15	17.23
	空索	/	/	/	/	/	/	/	/	/	/	/	14.806

（2）38℃溫度下,活動(dòng)塔位于錨固點(diǎn)同側(cè)軌道一端，小車處于不同位置時(shí)的包絡(luò)線；

X/L		0.0238	0.1	0.14	0.18	0.22	0.26	0.3	0.34	0.38	0.42	0.46	0.5
X(m)		10	42	58.9	75.8	92.7	109.6	126.5	143.4	160.3	177.2	194.1	210.37
垂度	滿載	/	11.25	13.75	15.79	17.45	18.82	19.94	20.82	21.48	21.95	22.23	22.31
fx(m)	空罐	/	9.34	11.73	13.7	15.32	16.65	17.74	18.6	19.25	19.7	19.97	20.05
	空鉤	2.34	8.03	10.34	12.27	13.89	15.24	16.34	17.22	17.88	18.35	18.63	18.72
	空索	/	/	/	/	/	/	/	/	/	/	/	15.723

（3）-2℃溫度下,活動(dòng)塔位于錨固點(diǎn)異側(cè)軌道一端，小車處于不同位置時(shí)的包絡(luò)線；

X/L		0.0238	0.1	0.14	0.18	0.22	0.26	0.3	0.34	0.38	0.42	0.46	0.5
X(m)		10	42	58.9	75.8	92.7	109.6	126.5	143.4	160.3	177.2	194.1	210.37
垂度	滿載	/	10.19	12.53	14.44	16.01	17.3	18.35	19.19	19.82	20.26	20.52	20.61
fx(m)	空罐	/	8.32	10.5	12.3	13.78	15.01	16.01	16.8	17.41	17.83	18.08	18.16
	空鉤	2.025	7.11	9.17	10.9	12.36	13.58	14.57	15.37	15.98	16.4	16.65	16.73
	空索	/	/	/	/	/	/	/	/	/	/	/	14.12

3.5纜機(jī)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

固定塔頭載荷(KN)
工況	活動(dòng)塔配重	前傾穩(wěn)定系數(shù)	后傾穩(wěn)定系數(shù)
0	300t	4.41	∞（不存在后傾可能）
Ⅰ	450t	2.59	∞
Ⅱ	450t	3.06	∞
Ⅲ	450t	2.74	∞
Ⅳ	450t	3.35	∞
Ⅴ	450t	4.04	∞
Ⅵ	450t	3.40	∞

起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范要求傾覆穩(wěn)定系數(shù)在1.15～1.5，所以東風(fēng)纜機(jī)移用重慶藤子溝電站后，活動(dòng)塔配重不需增加，按原東風(fēng)纜機(jī)的配重壓載，足可保證纜機(jī)的抗傾覆安全。
4 布置與改造審核
東風(fēng)纜機(jī)移用到藤子溝電站后，整體布置基本上和東風(fēng)一致，最大的不同在于跨度從東風(fēng)的308m增加到420m，但由于東風(fēng)纜機(jī)的原設(shè)計(jì)跨度為500m，在滕子溝電站的跨度仍小于原設(shè)計(jì)跨度，因此，改造修復(fù)后把東風(fēng)纜機(jī)用于滕子溝電站的施工是可行的。
滕子溝纜機(jī)整體布置審核要點(diǎn)：
（1）活動(dòng)塔端弧型軌道的布置按杭機(jī)所提供的資料設(shè)計(jì)、鋪設(shè)，技術(shù)要求按滕子溝電站用20t輻射式纜機(jī)起重機(jī)說(shuō)明書中有關(guān)技術(shù)要求執(zhí)行。
（2）固定端的機(jī)房與操作間高程調(diào)整為777m，導(dǎo)向滑輪組的布置根據(jù)提供的纜機(jī)實(shí)際布置圖紙，校核鋼絲繩和導(dǎo)向滑輪偏角及鋼絲繩進(jìn)出卷筒繩槽偏角，驗(yàn)算后滑輪偏角和卷筒繩槽偏角符合規(guī)范要求。
（3）纜機(jī)兩端布置高程校核
在前期纜機(jī)布置設(shè)計(jì)階段，確定的固定塔主索支點(diǎn)高程為821m，活動(dòng)塔主索支點(diǎn)高程為824m，但施工過(guò)程中受活動(dòng)端實(shí)際地質(zhì)影響，將活動(dòng)塔主索支點(diǎn)高程降為821m�，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況時(shí)，兩端主索支點(diǎn)高程均為Ñ821.0m，計(jì)算得主索最大垂度22.3m，小車至吊罐底部的最小距離一般為15m，壩頂高程為777m，因此，混凝土吊罐離壩頂還有6.7m，吊鉤離壩頂還有約17m。
5 結(jié)束語(yǔ)
（1）藤子溝電站纜機(jī)采用原東風(fēng)電站纜機(jī)，由水電九局提供，現(xiàn)場(chǎng)施工項(xiàng)目部委托原設(shè)計(jì)杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所進(jìn)行技術(shù)改造及主索計(jì)算等。
（2）纜機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中，性能穩(wěn)定，順利完成了覆蓋范圍內(nèi)的壩體砼與水墊塘砼運(yùn)輸以及施工設(shè)備跳倉(cāng)轉(zhuǎn)移，單機(jī)最大小時(shí)吊運(yùn)罐數(shù)為10罐，一般為5～8罐，砼月澆筑強(qiáng)度最大為2.5萬(wàn)方。
（3）藤子溝電站纜機(jī)從前期策劃直至最后安全運(yùn)行結(jié)束，各項(xiàng)方案兼顧多方條件嚴(yán)謹(jǐn)有序，充分發(fā)揮了原有大型施工設(shè)備機(jī)械效率，直接為電站拱壩修筑提供強(qiáng)力保障。
 

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