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橋梁工程:最常用的索具——鋼絲繩的安全使用

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最后修訂:
2017-08-15 11:27:02
索具 鋼絲繩 橋梁

摘要:  1、鋼絲繩如何分類及其適用條件:  鋼絲繩的分類可按繩芯、捻繞次數(單捻和雙捻)、繩股的捻向(右向捻和左向捻)、捻繞方法(同向 ...

  1、鋼絲繩如何分類及其適用條件:
 
  鋼絲繩的分類可按繩芯、捻繞次數(單捻和雙捻)、繩股的捻向(右向捻和左向捻)、捻繞方法(同向捻、交互捻和混合捻)、繩股斷面形狀(圓形股和異型股)等有多種分類方法。
 
  ⑴鋼絲繩常見的分類方法是按捻繞方法分類,其優缺點和適用條件:
 
  ①同向捻鋼絲繩的優點是:繩子比較柔,容易曲折,它和滑輪式卷筒凹槽的接觸面比較大,因此壓力較小,磨損較輕。但其缺點是:各股子繩和鋼絲都扭轉了一定角度,使鋼絲繩本身具有一個回轉反撥的趨勢,在吊重時會使重物旋轉,非常危險;其次,同向捻的鋼絲繩易于扭結,糾纏,給工作帶來很多麻煩,故一般只用于拖拉繩和牽引裝置上,不適用于起重機和滑車上。
 
  ②交互捻的鋼絲繩消除了同向捻鋼絲繩的缺點。
 
  它的優點是:各根鋼絲繩的載荷分布比較均勻,因而鋼絲繩之強度較高;扭轉糾纏的傾向較小,工作安全性大,各股子繩不易分開。故在建筑施工機械和起重吊裝作業中廣泛采用。
 
  ③混合捻鋼絲繩性能更好一些,但制造麻煩,成本較高,故只在特殊場合才用,平時很少見。
 
  ⑵有時也常根據繩芯的不同來選用鋼絲繩。按繩芯的不同,鋼絲繩可分為麻芯、棉芯、石棉芯和金屬芯4種。
 
  ①用浸油的麻或棉紗作繩芯的鋼絲繩比較柔軟,容易彎曲,但不能受重壓和在較高溫度下使用。
 
  ②石棉芯的鋼絲繩可以適用于較高溫度下工作。
 
  ③金屬芯的鋼絲繩可以在較高溫度下工作,而且耐重壓,但鋼絲繩太硬不易彎曲。
 
  2、如何選用鋼絲繩
 
  鋼絲繩在使用過程中受拉伸,彎曲、擠壓,鋼絲之間存在著相對磨擦。正確地選用鋼絲繩對保證起重機機械及起重吊裝作業的安全生產有著非常重要的意義。
 
  ⑴選用鋼絲繩的基本原則:①吊裝作業中必須使用交互捻的鋼絲繩。②常用作纜風繩的鋼絲繩為6×7(6股、每股7絲),此鋼絲繩的剛性大、繞曲性差。③用于吊索和卷揚機上,一般用6×19鋼絲繩。④高速轉動的起重機械和穿繞滑輪組的鋼絲繩用6×37.
 
  (因為在鋼絲繩直徑相同的情況下,鋼絲繩每股絲數越多,則鋼絲越細,鋼絲及鋼絲繩就越柔軟,進而其撓性也就越好)。
 
  ⑵鋼絲繩的破斷拉力:所謂鋼絲繩的破斷拉力即是將整根鋼絲繩拉斷所需要的拉力大小,也稱為整條鋼絲繩的破斷拉力。用Sp表示,單位kg.
 
  求整條鋼絲繩的破斷拉力值,常用兩種方法:
 
  ①查表法:根據鋼絲繩的規格型號從金屬材料手冊中的鋼絲繩規格性能表中查出鋼絲繩破斷拉力總和ΣS值,再乘以相應的整條鋼絲繩破斷拉力換算系數ф值,即:Sp=ΣS×ф。常用鋼絲繩的換算系數如下:1×7,1×19為0.9;6×19、6×24為0.85;6×37為0.82(查金屬材料手冊)。
 
  為什么要乘以換算系數?實際上鋼絲繩在使用時由于搓捻的不均勻,鋼絲之間存在互相擠壓和摩擦現象,各鋼絲受力大小是不一樣的,要拉斷整根鋼絲繩,其破斷拉力要小于鋼絲破斷拉力總和,因此要乘以一個小于1的系數。即換算系數ф值。
 
  ②經驗估算法:用查表法求鋼絲繩破斷拉力,必須首先查鋼絲繩出廠銘牌,先弄清規格型號,再查金屬材料手冊或有關手冊,然后再換算。但在工地上往往不知道鋼絲繩的規格型號,也無手冊可查。這時可采用經驗公式估算:即ΣS=Kd2;Sp=Kd2ф
 
  式中:
 
  K——經驗系數,取52.5kg/mm2
 
  d——鋼絲繩的直徑(mm);
 
  用此經驗公式估算計算的結果,誤差較小,在工地上完全可以采用。
 
  ⑶鋼絲繩的安全系數和允許拉力
 
  安全系數(n):鋼絲繩的允許拉力應低于鋼絲繩破斷拉力的若干倍(一般實際工作中是3~14倍),而這個倍數就是鋼絲繩的安全系數。它表明了鋼絲繩有使用過程中的安全可靠程度,因此合理的選擇鋼絲繩的安全系數(表格\鋼絲繩的安全系數表。doc),要根據荷載情況、使用的頻繁程度等因素決定。
 
  鋼絲繩的允許拉力(Pmax):為了保證吊裝作業的安全,鋼絲繩根據使用時的受力情況,規定出所能允許承受的拉力,叫鋼絲繩的允許拉力。即Pmax=Sp/n.
 
  ⑷鋼絲繩直徑的選擇
 
  鋼絲繩的選擇除根據使用上的特點和要求選擇類型和結構型式外,更主要的是應從有足夠的強度,能承受最大載荷,同時又不浪費的原則出發選擇鋼絲繩的直徑。
 
  從公式:Sp=Kd2ф和Pmax=Sp/n可推導出鋼絲繩的最小直徑d的計算,這里不做推導。
 
  (選擇鋼絲繩直徑的計算過程中,如不知道鋼絲繩的規格時,可取ф=0.85計算)。
 
  3、鋼絲繩的繩端如何固定
 
  鋼絲繩在使用過程中,鋼絲繩的側端是需要固定的,利用一些專用連接件,將鋼絲繩頭與機構部件、起重吊勾、卡環等連接固定,連接方法一定要保證連接牢固可靠、裝卸方便,又不致損傷鋼絲繩和過分降低鋼絲繩的強度。
 
  鋼絲繩常用的端部固定方法有卡接法、編接法和楔形錐套固定法等。在施工現場以卡接法較為普遍,即把鋼絲繩的端部變成環圈,用鋼絲繩卡子夾緊的一種方法,但必須按下列規定要求操作:
 
  ⑴根據鋼絲繩的粗細按規定選用如圖所示的鋼絲繩卡子,依據《金屬材料手冊》中鋼絲繩卡子(繩夾)規格表選擇卡子的規格和數量;
 
  ⑵每個鋼絲繩卡子間距大約為鋼絲繩直徑的(6~8)倍左右。鋼絲繩的末端距第一個卡子最少應留有(140~160)mm的長度;
 
  ⑶使用鋼絲繩卡子時應將U形部分卡有短繩頭(即活頭)一邊;
 
  ⑷卡子擰緊程度,應使鋼絲繩原來高度壓扁1/3左右,保證鋼絲繩受拉力后,直徑雖然稍有減少,但不會產生脫扣(為了便于檢查接頭是否可靠和容易發現鋼絲繩是否有滑動,可在最后一個夾頭后面大約500mm處再卡接一個夾頭,并將繩頭放出一個“安全彎”。4、鋼絲繩的報廢條件:
 
  ⑴鋼絲繩斷絲達到《鋼絲繩結構》(GB1102—74)規定的斷絲數值時應報廢。常用6×19、6×37鋼絲繩的報廢斷絲數。
 
  如鋼絲繩的外表面出現磨損,報廢斷絲數應按規定的報廢斷絲數乘以折減系數確定。
 
  ⑵鋼絲繩表面鋼絲被腐蝕、磨損超過鋼絲直徑的40%以上;
 
  ⑶鋼絲繩斷股;
 
  ⑷鋼絲繩直徑減少達7%或更多時;
 
  這樣當接頭的鋼絲繩發生滑動時,“安全彎”首先被拉直,這時就應立即采取措施處理。
 
  ⑸在使用鋼絲繩卡子前后都要檢查螺栓絲是否損壞。不使用時要涂油防銹妥善保管。
 
  ⑸鋼絲繩出現變形:波浪型、籠狀畸變、鋼絲擠出等;
 
  ⑹鋼絲繩扭結、塑性變形;
 
  ⑺繩芯脫出和損壞;
 
  ⑻受到電弧等高溫灼傷。
 
  例:一根6×19的交互捻鋼絲繩,斷絲數為10根,同時又發現外層鋼絲繩磨損量達鋼絲直徑的20%,問這根鋼絲繩是否應當報廢?
 
  解:根據鋼絲繩結構報廢標準表查得出該鋼絲繩報廢標準的斷絲數為12根。同時,表面磨損為20%,查折減系數表相應折減系數為0.70,故降低后報廢標準為12×0.70=8.4根,而該鋼絲繩現已有10根斷絲數,故應立即報廢不得使用。
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