工程索道复习.doc

《工程索道与柔性吊桥》期末复习
题型：（单选、多选、名词解释、翻译、简答、问答、计算）
一、 名词解释：
1、工程索道：一条钢索悬挂在支点之间形成的轨道，跑车借此集运木材(运送货物，运送乘客)，可称为工程索道。
2、柔性吊桥：不设加劲梁或加劲梁高度很小的悬索桥，简称柔性吊桥。
3、失度：失高与跨距的比值，又称矢跨比。
4、索道弦线倾角：弦线与水平线间所夹的锐角称索道弦线倾角，简称弦倾角。
5、无（有）荷悬索线形系数：无（有）荷中央扰度与跨距的比值称为无（有）荷中央绕度系数。
二、 翻译（汉译英）：
1、绞盘机： Cableway Yarders
2、悬索桥： Suspension Bridge
3、悬索的基础理论： Basic Theory Suspension Cable
4、索道线路勘测与设计： Surveying and Designing of Cableway
5、索道安装架设与使用管理： Installation and Management of Cableway
三、 简答及问答：
1、架空索道组成部分、功能？
答：① 钢索：供跑车行走、牵引跑车运行、捆挂木材等；
② 跑车：吊运木材的装置；
③ 绞盘机：索道的动力设备；
④ 支架：起支撑承载索保持悬空状态；
⑤ 鞍座：承托承载索且减少其挠度；
⑥ 止动器：固定在承载索上，使跑车在预定位置停止，以便拖集木材和卸材；
⑦ 滑车：承托、转向、拉紧钢索等作用。
2、悬索理论有几种？哪一种计算更精确？各有什么假设条件？
答：悬索理论：有悬链线、抛物线、悬索曲线、摄动法4种，悬链线理论最接近实际情况，计算精确，后3种皆为代数函数法，用以替代悬链线理论作近似计算。假设条件：

3、柔性吊桥设计的主要技术参数：
答：柔性吊桥设计的主要技术参数有：①跨径；②矢度；③吊杆间距与直径；④主索中距及宽跨比；⑤桥塔；⑥鞍索；⑦主索及其固定和调整。
4、主缆与主塔的受力特征？
答：（1）主缆受力特征：主缆是几何可变体，主要受张力作用； 主缆在恒载作用下具有很大的初始张力，使主缆维持一定的几何形状。
（2）主塔的受力特征：恒载状态下，主塔基本无弯曲内力； 恒、活载及地震荷载作用下，主塔正负弯矩基本对称或正负弯矩按某一比例分配。
5、客运索道与货运索道相比，有何相同与不同点？
1) 相同点： ①悬索的设计理论 ②索道索系：往复式；循环式 ③工作结构与架设技术
2) 不同点：

客运索道
货运索道
服务对象
人
货
钢丝绳结构
线接触（异径丝）
点接触（等径丝）
动力源
大圆盘驱动机
绞盘机（卷扬机）
安全性、耐久性
高
低
造价
高
低
6、悬索桥的优、缺点？
答：A优点：悬索桥相对于其他桥梁可以使用比较多的物质来跨越比较长的距离。悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的咸水流比较急的地方建造。
B缺点：①悬索桥的坚固性不强，在大风情况下交通必须暂时被中断②悬索桥不宜作为重型铁路桥梁③悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，因此假如地面本身比较软的话，塔架的地基必须非常大和相当昂贵。
7、为什么推荐无荷中绕系数为0.03~0.05？
答：（1）太大，则造成钢索弯曲大，跑车晃动大，不平稳，加快了钢索的磨损，易造成吊运木捆碰地；
（2）太小，钢索预张力大，钢索拉力大，载量势必减少。若安全系数Nt一定，则d增大。故推荐0.03~0.05。
8、索道车型设计一般原则：
答：1、要适宜（推荐用300--500）。全悬索道保证调运木捆不碰地，木捆最低点有0.5以上的净空高度；跨越障碍物时净空高不应小于4米；半悬空索道，木捆的一端应与地面保持接触。
2、多跨索道鞍座支架分布均匀。
3、索道线行力求平顺。弯折角的正切值应保证
4、弯折角的正切值应保证：集材索道
运材索道
5、就地取材。
9、 吊装索道设计有哪些内容？
答：总体布置承载索和工作索设计支架稳定性验算生产率验算
10、 U型卡子固定钢丝绳的技术要求？
答：（1）卡法：卡子的盖板与主索相贴，U型杆与折回端贴附。
（2）上紧力：从折回端到最后一个卡子，用力逐渐增加，防止某个太紧应力集中破断。
（3）卡紧程度：钢索以不明显压偏为宜，两卡子间钢索不允许鼓起。
（4）卡距：7~8d。
（5）卡子数：φ8----2个；φ9~φ12----3个；φ14----4个；φ28----6个。
11、 钢丝绳参数的意义？
规定标记：

捻绕方式：顺绕索、交绕索、混合绕索
12、 索道长短的优缺点？
答：长索道受力好但自重大、所需的桥塔较高；短索道受力不好但自重小、所需的桥塔较低。
四、 选择题
1、悬索桥的受力特征是：荷载由吊索传至缆，再传至锚墩，传力途径简捷、明确。悬索桥是杆件受力，材料利用率高，结构及构件简单、轻便和易于标准化；构件容易运输，便于用悬吊法拼装，不受地形、航道和季节的影响；悬索桥的自重较轻，在刚度满足使用要求的情况下，能充分显示出其优越性。
2、索道选线的最佳坡度应控制在的范围内，并尽可能按设计。
3、悬索加劲梁主要承受什么力？弯曲内力。
4、钢丝绳的润滑方法有涂油法、浇注法和油浸法。
5、循环式客运索道最不利的运行状态？重上空下
6、索道张紧度的测定用振动波法。越紧振动波越短
7、索道单线双线减速角度控制范围为
8、竹揽、桥台的受力特征？竹揽受张力、桥头受压力。
9、柔性吊桥的形式：对称单塔、非对称单塔、单塔不对称混合式、两个支点不等高、两个桥台设置部分斜拉索。
10、 下支点设置6个卡子，上支点比下支点设置更多卡子
11、 鞍座的形式：直线鞍座、拐弯鞍座、接线鞍座、分岔鞍座
12、安装拉力测试方法：振动波（敲击法)、倾角法、索长法。
13、悬索桥与柔性吊桥的区别：柔性吊桥不设加劲梁或加劲梁高度很小。
14、悬索桥的矢度范围1/6~1~12
15、钢丝绳接头长度是钢丝绳直径的几倍？800~1000倍
16、悬索桥竹揽用的钢丝绳是平行钢丝束。
17、钢丝的弹性模量根据预张拉力增大而增大
18、有荷悬索最大水平拉力的距离是0.5m。
19、柔性吊桥计算机辅助设计系统包括悬索设计和桥型成型两个子系统。
20、悬索重力式锚定和隧道式锚定的不同？P268
答：重力式锚碇工程数量较大，成本较高，而且需要对锚碇区域进行大开挖，严重破坏了自然地表地貌的生态平衡，对可持续发展极为不利；而隧道式锚碇在基岩内开凿隧道，在遂地设锚碇板或填塞一段混凝土作为锚块，可大大节省工程数量，降低工程造价。但是，隧道式锚碇仅适用于基岩外露的桥址处。
21、跑车四大机构：走行机构、起升机构、拖挂机构、止动机构
22、弯折角：相邻两跨弦线所构成的夹角
弯挠角：承载索的悬垂曲线在支架鞍座左右两侧的切线与水平线间所形成的方向角的代数和。
23、滑索主要有三种形式：单/双线无减速索有缓冲滑索；单/双线有减速索无缓冲滑索；液压张紧中间下载滑索。
24、离合带与离合轮径隙为1—2mm 制动带与制动带轮径隙为0.8—1.5mm
25、悬索桥的构造主要有：主缆体系、加劲梁体系、桥塔和锚碇
26、标记：单线三索 JS--2/2--KL

27、

旅游景区建设客运索道与环境如何协调？
1) 索道线路和站址要尽可能隐蔽，不要和景区争景
2) 站房设计体量要小
3) 索道建设要景区的总体规划相吻合
客运索道对景区的推动作用？
1) 改善游客步行上山难
2) 提高景区接待能力
3) 扩大景区的游览范围
4) 加速游客周转
5) 可运输建设物资和生活物资
6) 为景区发展提供资金来源
推导多跨有荷悬索拉力时，假设条件？有荷悬索最大水平拉力在何处？
假设条件1、前后跨向荷重跨窜移 2、忽略鞍座点摩擦力
3、忽略各跨高差不一 4、集中荷载p位于荷重跨
最大水平拉力出现在跨中
（问答）柔性吊桥的矢度，概念？主要影响什么？矢度的推荐范围是多少，为什么？P261
矢度，是衡量主索线形和主索张力的尺度。在桥涵工程中的矢度与跨距的比值，又称矢跨比（工程索道中称作有荷挠系数）。矢度与主缆中的拉力和桥塔承受的压力呈反比，矢度太大，意味着主索张得太紧，容易产生疲劳，要求有强大的桥塔和锚碇，增加索桥的工程量和造价，这是非常不利的。过大矢度也会造成负面影响：它将因主索自重的增大，导致主索用钢量增大，使主索的二次应力增大，矢度越大，悬索桥竖向挠度和横向挠度都越大。同时矢度对桥塔的高度也有直接影响，它们呈正比关系，过大的矢度，要求更高的桥塔，使索桥工程造价增加。规范推荐较佳的矢度为1/6~1/12（0.17~0.08）。
钢索的类型与结构？
1) 按用途分：普通、航空、电梯。
2) 按结构分：圆股、封闭、异型股。
3) 按表面特征分：敞露式、密封式、半密封式。
1、工程索道：工程索道包括货运索道、客运索道、矿山索道、坑道索道、建筑索道、滑雪索道、缆索起重机和林业索道等。归纳起来，可以把它划分为货运索道、客运索道、林业索道和缆索起重机等4类。
林业索道指钢丝绳架设在空中作为轨道跑车悬吊其上，借以运输木材。
客运索道系利用架空绳索支承和牵引客车运送乘客的机械运输设施
货运索道跟客运索道差不多，只不过货运索道是用来运输货物的
缆索起重机一般用于地形较复杂的地方架设刚架拱、桁架拱类桥梁
这四类索道承重和传动工作结构系统相同，索道设计计算理论和方法相同，架设技术的基本要求相同，只是因其运输对象不同而运载工具和名称不同，相关技术参数要求不同
以缆索起重和缆索传动为主体的机械化、半机械化运输系统中的不同品种，这种系统称为工程索道。
一条钢索悬挂在支点之间形成的轨道，跑车（吊运车、吊椅、吊篮、吊舱、车厢等）借此集运木材（运输货物、运送乘客），这一系统称为林业索道（货运索道、客运索道），可统称为工程索道。
2、林业架空索道的优越性和局限性
优越性：1）地形适应性强（山高坡陡，沟谷纵横，地形复杂）
2）修建、运营、维护费用低
3）不受气候和季节的影响，保证木材生产的均衡性
4）对地表破坏小，利于水土保持和森林更新
5）适应各种集材方式（全悬、半悬）和集材方法（全树、伐倒木、原条、原木、木片）顺坡、逆坡集运木材，有利于木材的综合利用
6）将集材距离缩到最短，能捷径运输
局限性：1）集材吸引范围有一定限度
2）机动性差，安装转移花功大：架设一条长1000m的索道，需约40—50工·日
3）钢索消耗量大：承载索消耗，集运0.5-1万m³的木材，承载索就报废了
3、架空索道悬索理论有：悬链线、抛物线、悬索曲线、摄动法理论。其中悬链线理论最接近实际情况，计算精确；后3种皆为代数函数法，用以替代悬链线理论做近似计算。
4、索道标准和标记
标准：LY501-80

6、钢丝绳按缠绕方式分：顺绕索，交绕索和混合绕索

结构与性能
丝绕股、股绕索
表面钢丝与索轴线
柔软性
耐磨性
扭转性
顺绕索
同向
斜交
好
好
大
交绕索
反向
平行
较差
差
小
混合绕索
相邻股绕向相反
斜交、平行相间
中
中
中
8、索道中各索的选择与报废：
选择：从工艺要求和经济条件出发
1） 承载索（SKL，Φ28）：支承着索道的全部荷重，要求具有高强度、抗冲击及抗横向压力的能力，表面平滑而耐磨。故最好选用密封式钢索，但此类钢索价格高、柔性差，不能插接，则林区很少采用；其次宜选顺绕索，但此类钢索生产数量少且宜于扭结；现广泛采用6X19+1纤维麻芯交绕索
2） 起重索（LFL，Φ14）：由于频繁升降、拖集、全悬工作，除应具有抗拉外，应在工作中不产生回捻扭结和自传松散，故应选双绕交绕索，既经济又实用
3） 牵引索（HAL，Φ12）与回空索（HBL，Φ10）：因经卷筒的收放和多个导向滑轮的弯曲、横向挤压和拉伸，要求表面平滑、柔软。故闭合式牵引选用顺绕索（循环索ELL，Φ10），往复式牵引选用交绕索为好）。
4） 捆木索、绷索、吊索等:应具有一定的强度且柔软，可在报废钢索中截取较好的一段，比较经济。有的班组为少换捆木索，用新索Φ14是很不经济的，可采用旧索多条预备插接好。
报废：① 损耗 损耗是由于磨损、变形、断丝、扭结、腐蚀、疲劳引起的。钢索弯曲疲劳引起断丝较多，超拉力断丝居次，锈断较少。表面断丝的断头短，内部断丝露出的断头长。
② 报废标准：福建省林业厅1986年标准：SKL集材10000m³。实际集材 5000~7000m³报废。
1） 断丝：一个捻距断丝数达总丝数（时，6X19钢索）
a 交绕索10%，12根
b 顺绕索5%，6根
2） 磨损或腐蚀：达原钢丝直径的40%以上；无断丝，钢索直径减少10%，出现断丝，钢索直径减少7%
3） 整股绳断，建瓯长源林业采育场SKL一股绳断，断丝局部集中或集中在一股中。
4） 严重扭结
5） 安全系数承载索<2.5,工作索<3.5
9、索道弦倾角α：弦线与水平线之间所夹的锐角称索道弦线倾角，简称弦倾角
跨距：索道两支点间的水平距离
弦长：两支点的连线（直线）的长度
轨迹：荷重点运行时所经过的路径（呈曲线形）
无（有）荷载悬索长度：无（有）荷载时悬挂在两支点间的悬索的实际长度称无（有）荷载悬索长度
挠度：无（有）荷悬索到弦线之间的铅垂距离称为挠度
无（有）荷中挠度：跨中（/2处）的挠度称为无（有）荷中央挠度
无荷线形系数：任意点无荷挠度与无荷中挠度之比值m

10、弯挠角β：是指承载索的悬垂曲线在支架鞍座左右两侧的切线与水平线之间所形成的方向角的代数和，即是前一跨曲线在支点处切线与后一跨挠度曲线在同一支点处切线延长线的夹角（锐角）。
11、索道设计：1）索道形式及其性能参数的确定 a 库存设备； b 集材方式； c地形条件；d 确定设计荷重P
2）索道侧型设计
3）承载索线形与拉力计算
4）承载索的安全性和耐久性
12、承载索的安装拉力及张紧度的测定：
一、 振动波法， 又称“敲击法”。使用秒表、木棍
二、 倾角法测定钢索的张紧度
三、 索长法测定钢索的张紧度
无论钢索类型如何，均可按下式检验其张紧度：
13、《公路桥涵设计规范》推荐较佳矢度为1/6~1/12（0.17~0.08）
14、滑索类型：单/双线无减速索有缓冲滑索；单/双线无减速索无缓冲滑索；液压张紧中间下载滑索
滑索定义：通常是指在两支点间架设1根或2根钢丝绳，利用两支点高差所具有的势能，乘客穿戴柔性吊具，悬挂于滑行小车下，靠惯性沿钢丝绳从高支点滑至低支点的极限运动的游乐设施，亦称“溜索”、“速降”、“飞人”等，属安全监察特种设备。
溜索有三种形式：平溜，陡溜和双溜
17、刚性塔多出现在早期较小跨径的悬索桥和现代多跨悬索桥中，主要作用是提高结构刚度
柔性塔是大跨度现代悬索桥最常用的结构，为下端固接的单柱形式，鞍座固定于塔顶，由塔的弹性变形来适应鞍座的位移
摇柱塔只适用于跨度较小的悬索桥，下端为铰接式单柱结构，由于塔底设铰，大大减小了塔所受的弯矩，但施工困难，结构复杂，现在几乎不再使用
18、索道线路选择的一般原则：
1） 线路应尽可能通过伐木区木材最集中的地方，以提高索道的生产效率
2） 应尽可能选择直线路线，只有在不可避免时才设置转弯，但每个转弯水平转角应不超过20°为宜
3）线路的起终点之间的平均坡度，应控制在7°~24°（12%~45%）的范围内，并尽可能按11°~17°（20%~36%）设计，这样可以避免出现过大的制动力和牵引力
4）中间支架的位置，应按间距300~500m分布，并尽量做到各跨距均等。中间支架的高度尽可能使整个线路的纵断面保持在平均坡度内，并尽量使它成较缓的凸形，以避免发生支点飘起。中间支架两立木之间的连接（鞍座吊索）最好是垂直于索道线路轴线，两立木的高程也不宜相差太大
5）起终点锚桩和中间支架木，应尽可能选择和利用径粗、根深的活立木，如无活立木可利用时，起终点可采用人工埋桩（立桩或地牛），中间支架也可采用人工支架
6）楞场装置。山上楞场应设置在便于木材小集中的地方，一般选择在山谷或半山腰平缓地区，最好能肉眼看到终点，不然就要设置通信设备。山下楞场（卸车场），应选择在有较大面积的平缓处，能堆放一定数量的木材便于卸装作业。同时还应考虑到下道工序的衔接条件
7）绞盘机位置。原则上应设置在山下，以便于搬运，管理和维修，并尽可能的全线通视
19、悬索桥指以悬索为主要承重结构的桥。
主要构造是：缆、塔、锚、吊索及桥面，一般还有加劲梁。
20、主缆用材主要有钢丝绳、钢绞线和平行钢丝束3种。由于平行钢丝束的强度较大，所以现代大跨悬索桥一般采用平行钢丝束制作主缆，中等跨度的悬索桥有用钢绞线制成的主缆的。
21、 柔性吊桥：不设加劲梁或加劲梁高度很小的悬索桥，称为简易柔性悬索桥，简称柔性吊桥。
22、柔性吊桥主要技术参数：1）跨径2）矢度3）吊杆间距与直径4）主索中距及宽跨比5）桥塔6）索鞍7）主索及其固定和调整8）锚碇9）风缆10）桥面板及铺装
23、悬索设计理论：1）弹性设计理论，2）挠度设计理论，3）有限位移理论，4）悬链线理论
24、悬索桥的结构受力特征
荷载由吊索传至缆，再传至锚墩，传力途径简捷、明确。悬索桥是杆件受力，材料利用率高，结构及构件简单、轻便和易于标准化；构件容易运输，便于用悬吊法拼装，不受地形、航道和季节的影响；悬索桥的自重较轻，在刚度满足使用要求的情况下，能充分显示出其优越性。悬索桥是由主缆、主塔、加劲梁、吊索、锚碇等构成的组合体系。恒载作用下，主缆、主塔承受结构自重，加劲梁受力由方法而定。成桥后，主缆和加劲梁共同承受外荷载作用，受力按刚度分配。
25、集材索道：1）半自动和全自动集材索道2）增力式索道3）松紧式索道4）运行式索道
26、单线循环吊椅式客运索道最不利运行状态为重上空下 P121
27、钢索在使用和贮存过程中，应进行良好的养护，其中钢索的润滑是最主要的措施。
钢索的润滑剂不得含有对制索材料有腐蚀的物质，且应具有适宜的浓度，使其有很大的附着力，既不易从钢索中流失，又不会因干硬龟裂而脱落。目前，制造厂采用的是钢索表面脂和麻芯脂。
钢索使用注意事项：
（1） 用于导向的滑轮，安装位置必须正确，转动要灵活，以减少索与轮的磨损。
（2） 要尽量避免钢索的强烈反复弯曲和大轮压跑车通过，以减少因疲劳而断丝
（3） 缠绕钢索的卷筒和滑轮直径应符合下式要求：
D≥d(e-1) P52
（4） 运动着的钢索，不得直接与地面、岩石、金属及其他硬质材料相摩擦。因此必须有良好的导向装置和托索装置
（5） 钢索缠绕到卷筒上必须顺序分层排列，不得任意交错而互相挤压
（6） 索道投入木材生产运行一段时间后，为了使钢索磨损均匀，延长使用寿命，牵引索可换头使用，承载索应转动120°后再使用
计算题：

1、 已知两跨索道：弦倾角分别为，，跨距分别为，；计算跨度挠度。求(1)判断计算跨 (2)各跨度系数为时的挠度 (3)各跨的无荷索长
设计计算跨

最大跨所在跨
最大弦倾角所在跨

注：LM——最大跨距；——最大与最小跨距之差

解：

(1) 判断设计计算跨(m)

由上表可判断得到计算跨为第二跨。

(2) 由于计算跨为第二跨，则

，
当距离系数为时，无荷线形系数为

则各跨距离系数为时的挠度为
，
(3)各跨无荷索长为

2、 已知：各跨跨距，，，各跨弦倾角，，，给定。求，
解：令

，，

得

∵
∴

10