桅杆的基本参数

根据您的描述，可先用圆台体积公式计算体积，再根据比重计算其重量。

圆台体积公式为：

V=(1/3)πH(R1²+R2²+R1·R2)

式中：H为圆台的高，R1、R2分别为圆台上下底面的半径。

对于空心的锥度桅杆，可以用外、内两个圆台体积之差来计算其体积。以桅杆顶段体积为例，计算如下：

V外=(1/3)π·2300(21²+14²+21·14)=2242364.116

V内=(1/3)π·2300(17.5²+10.5²+17.5·10.5)=1445734.759

V=V外-V内=796629.3571（mm³）

其余各段您可仿照计算，不再赘述。

第一章　建筑结构吊装计算

第一节　吊装索具设备计算

1．吊绳计算

2．吊装工具计算

3．滑车和滑车组计算

第二节　卷扬机牵引力及锚固压重计算

1．手动卷扬机（绞磨）推力计算

2．电动卷扬机牵引力计算

3．卷扬机卷筒容绳量计算

4．卷扬机底座固定压重计算

第三节　锚碇计算

1．垂直（桩式）锚碇计算

2．水平（卧式）锚碇计算

3．水平（卧式）锚碇容许拉力计算

4．活动锚碇计算

第四节　吊装起重设备选用和稳定性计算

1．起重机工作参数选用计算

2．起重机臂杆长度计算

3．起重机需用数量计算

4．起重机稳定性验算

5．起重机最大安全起重量及性能参数计算

6．起重机加辅助装置计算

第五节　钢筋混凝土柱子吊装绑扎点位置计算

1．等截面柱绑扎吊点位置计算

2．变截面柱绑扎吊点位置计算

3．变截面柱吊点位置近似计算

第六节　预制钢筋混凝土柱的吊装方法和吊装验算

1．预制钢筋混凝土柱的吊装方法

2．吊装验算

第七节　重型柱双机抬吊负荷分配计算

1．一点绑扎抬吊负荷分配计算

2．两点绑扎抬吊负荷分配计算

第八节　钢筋混凝土柱子无缆风校正稳定性验算

1．钢筋混凝土柱子无缆风校正稳定性验算

2．钢筋混凝土柱子无缆风校正稳定性验算实例

第九节　钢筋混凝土柱子校正温差影响位移计算

1．钢筋混凝土柱子校正温差影响位移计算

2．钢筋混凝土柱子校正温差影响位移计算实例

第十节　梁、板绑扎起吊位置及吊索内力计算

1．梁、板起吊位置计算

2．梁、板起吊吊索内力计算

第十一节　屋架吊装计算

1．屋架吊装绑扎计算

2．裂缝宽度验算

3．屋架翻身扶直验算

4．屋架吊装吊索内力计算

5．屋架运输验算

第十二节　塔桅构件整体吊装计算

1．人字桅杆整体吊装塔类结构计算

2．独脚桅杆整体吊装塔类结构计算

第二章　缆索吊装施工计算

第一节　缆索吊装系统计算

1．主索（承重索）计算

2．起重索计算

3．牵引索计算

4．扣索计算

5．横移索计算

6．塔架缆风索计算

第二节　塔架计算

1．塔架高度计算

2．塔架外力计算

3．人字形木塔架计算

4．桅杆式钢塔架计算

5．万能杆件塔架计算

6．重力式锚碇稳定性验算

第三节　构件移运、安装计算

1．构件移运计算

2．吊点计算

3．安装计算

第四节　拱肋吊装过程中的稳定性与强度验算

1．拱强度验算

2．裸拱稳定性验算

第三章　桥梁架设安装计算

第一节　吊装计算

1．吊索内力计算

2．吊索容许拉力计算

3．链条计算

第二节　拴吊用具计算

1．卡环计算

2．绳卡计算

第三节　滑车与滑车组计算

1．滑车计算

2．滑轮组计算

第四章　桅杆能力计算与吊装索具受力分析

第一节　各种桅杆能力计算

1．独木桅杆垂直吊装能力计算

2．两木搭垂直吊装能力计算

3．独钢管桅杆垂直吊装能力计算

4．钢管人字架垂直吊装能力计算

5．角钢结构桅杆垂直吊装能力计算

6．桅杆式起重机的受力分析及校核

7．倾斜与无偏心弯矩作用的桅杆吊装能力修正方法

8．桅杆能力计算理论

第二节　缆风绳初张拉力及桅杆压力计算

1．受力分析

2．计算过程

第三节　各种桅杆吊装形式的索具受力分析与选择

1．无偏心弯矩作用的垂直独桅杆吊装

2．倾斜独桅杆吊装

3．双夺式桅杆吊装

4．回转桅杆吊装

第四节　桅杆竖立与移动索具受力分析

1．旋转法竖立桅杆索具受力分析

2．移动桅杆牵引力计算

第五节　设备起吊前牵引拉力与后控制拉力计算

1．设备重心位置分析

2．设备起吊前牵引拉力计算

3．设备起吊后控制拉力计算

第六节　远离基础设备吊装索具简要受力分析

1．起吊（抬头）时的受力分析

2．起吊离地（脱排）时的受力分析

第七节　直立单桅杆扳吊索具受力分析

1．起吊（抬头）时起扳滑车组受力

2．设备旋转支承点的水平推力

3．设备旋转支承点的垂直压力

4．设备溜放力s

5．临界角度的确定

第八节　桅杆底铺垫

1．桅杆基础的许用抗压应力

2．桅杆垫底板的核算

第五章　起重吊装安全技术

第一节　起重作业人员岗位安全要求

1．特种作业人员基本条件

2．起重作业人员应具备的条件

3．起重作业人员岗位职责

第二节　起重作业人员安全操作技术

1．起重机司机

2．起重指挥安全操作技术基本要求

3．起重司索工安全操作技术要求

4．起重安装拆卸工（维修工）安全操作技术基本要求

第三节　起重联络信号

1．使用信号的基本规定

2．信号管理有关规定

3．指挥信号的应用

第四节　司索工操作工序

1．准备吊钩

2．捆绑吊物

3．挂钩起吊

4．摘钩卸载

5．搬运过程的指挥

第五节　起重方案的确定

1．方案确定依据的基本参数和条件

2．起重作业现场布置

3．起重设备的配备

第六节　起重作业前的准备

1．基本准备工作

2．起重作业人员准备工作

第七节　物体吊点选择的原则

1．试吊法选择吊点

2．有起吊耳环的物件

3．长形物体吊点的选择

4．方形物体吊点的选择

5．机械设备安装平衡辅助吊点

6．两台起重机吊同一物体时吊点的选择

7．物体翻转吊点的选择

第八节　吊装物体的绑扎方法

1．柱形物体的绑扎方法

2．长方形物体的绑扎方法

3．绑扎安全要求注意事项

第九节　起重作业安全技术

1．相关作业安全技术

2．作业现场安全管理

第十节　起重机械使用安全技术

1．基本要求

2．履带式起重机

3．汽车、轮胎式起重机

4．塔式起重机

5．桅杆式起重机

6．卷扬机

附录

起重吊运指挥信号

参考文献

名词。

船上悬挂帆和旗帜、装设天线、支撑观测台的高的柱杆,木质的长圆竿或金属柱,通常从船的龙骨或中板上垂直竖起,可以支撑横桁帆下桁、吊杆或斜桁。

轮船上的桅杆用处很多。比如用它装信号灯,挂旗帜、架电报天线等。此外,它还能支撑吊货杆,吊装和卸运货物。

轮船上的桅杆用处很多。比如用它装信号灯,挂旗帜、架电报天线等。此外,它还能支撑吊货杆,吊装和卸运货物。

舰船桅杆源于帆船时代，在挂帆扬航的同时，也承担着舰船“耳目”的作用，正道是：“刁斗三更，风急旌旗乱”。随着社会进步和舰船技术发展，风帆时代的桅杆渐渐失去了动力源支柱的功能，演变为纯粹的舰船信息源载体，尤其是雷达的出现，但初期作为平台的高耸舰桥在后巨舰大炮时代不再受人青睐，相对低矮而流畅的舰桥显然无法满足“站得高、望得远”的要求。于是，此后桅杆结构形式的变换便与雷达技术的进步息息相关，由细而粗，由柱而塔，桅杆既成为舰船“列舰耸层楼”的标志性结构，也在不知不觉间完成了螺旋上升的变迁轨迹

在现代舰船的桅杆结构形式上可以大致将桅杆区分为桁格桅、塔形桅和筒形桅。下面分别就这几种结构形式对两力六性的不同贡献作简要分析。

现代舰船桅杆的最主要功能是提供雷达等探测设备的安装平台，因此从雷达的探测性能要求出发，桅杆自然是越高越好，但同时任何形式的桅杆都是一种结构体，有其自身固有的结构力学特性，桅杆的选用和设计都必须满足结构强度、振动、疲劳等力学指标，在相似载荷的前提下，几种结构形式的力学性能有较大差异。结构强度方面，塔形桅具有不可动摇的优势。塔形桅在结构上和上层建筑融为一体，本身也和船体结构一样设计有纵横骨架，壁板和骨架同时受力，都对强度作出贡献，因此相比较于依靠钢结构平衡受力的桁格桅（包括在桁格桅上敷上蒙皮的貌似塔形桅）和相对细长、横截面较小的筒形桅而言，塔形桅的结构强度最佳，承载能力也最强。当然，在大型舰载多功能相控阵雷达装舰之后，舰载雷达的数量有所减少，而且相控阵雷达融于舰桥结构之中，对桅杆的承载能力要求下降，出现了如美国 DDG51、日本16DDH上的轻型多面体桅杆，其设计要点显然和强度已经没有太大的关系。前苏联早早地在大型水面舰船上采用塔式桅，在结构方面就是看中其承载能力，这和前苏联舰载电子设备大而重的特性相匹配；即使雷达本身重量并不大，但为了“看得远”，舰艇也可能采用塔形桅在保证高度的前提下具有足够的强度。另外，较难衡量的是桅杆的动力性能，即振动、疲劳等方面的性能。在这方面，直接计算的理论和算法并没有发展到非常精确的程度，即使采用同一算法也有可能得出大相径庭的结果。前苏联在这方面依赖于其雄厚的基础科学研究能力和科技人员的丰富经验，往往在计算结果出来之前就已经能够作出比较准确地判断。在某出口艇的新型大倾角桁格桅的振动响应计算中，国内三家院校（海工、交大、哈船）的计算结果差异在一个数量级以上，对实际设计没有任何指导意义；而在提交俄罗斯专家后，在未经计算的情况下凭经验估摸了某个数量级的结果，此后的实艇测试证明了俄罗斯人的判断。近年来，由于有限元计算技术的发展，有限元动力计算软件日趋成熟，应该说在振动、疲劳等方面的计算结果已经能够满足工程实际的要求。

如果排除实际设计的影响，单从结构形式本身来判断，由于塔形桅和船体以连续结构连接，因此性能较好；而桁格桅和上层建筑的连接属于点状连接，在结构上形成应力集中，一般需要对根部特殊加强才能满足动力性能要求；筒形桅在结构连续性上和塔形桅相似，但接触面较小使其动力性能稍逊于塔形桅；轻型多面体桅杆本身重量较轻，承载较弱，受风面积也较小，而且有些可以做成“〉”型实心横截面，因此在振动、疲劳方面的性能将不亚于塔形桅。总体上看，塔形桅在承载能力、结构强度、抗振动疲劳等方面的性能都较好，具有结构上的综合优势；轻型多面体桅杆在考虑到实际使用后，应该承认在满足承载要求的同时，结构性能方面和塔形桅处于同一水平线上；筒形桅结构上可以视作塔形桅和轻型桅的中间体，性能上略逊一筹；桁格桅无论在承载能力、强度方面，还是在振动疲劳方面都和前三者有一定的差距

既然桁格桅在结构方面有众多的弱项，为什么还是有不少的舰艇要采用桁格桅？究其原因，应该是舰艇总体设计平衡协调的结果。桁格桅在以下方面具有优势：本身重量较轻，在占据舰艇最高位置的同时，对船体稳性影响较小；受风面积最小，使船体受横风影响减弱，有利于侧倾稳性；可以采用非金属材料制造，隐身性能较好（但在使用金属材料时，由于绕射等反射方式的存在，其隐身性能甚至比塔形桅要差）；工艺性较好，和民用钢结构有共通之处。如果从这些方面考察另三种桅杆，能与之相类比的仅有轻型多面体桅杆，而且在同样采用金属材料时，轻型桅的隐身能力强于桁格桅。而塔形桅的自身重量、较大的受风面积、较大的雷达反射面积等缺点则暴露无遗。前苏联肯达级巡洋舰所为人诟病的稳性问题既有干舷较低的因素，庞大的塔形桅也是诱因之一，但在承载能力要求较高的场所塔形桅仍是不二选择。美国在70年代末80年代初的主战舰船设计中，除了核动力巡洋舰采用塔形桅之外，其余大中型驱护舰以及常规动力巡洋舰均采用桁格桅，从中可以看出，在舰船总体设计中，解决桅杆的结构性能问题时其他性能牺牲的代价要低于总体性能问题，毕竟结构力学所牵涉的平衡范围和难度要远小于稳性、隐身性，从舰船设计局部服从总体的原则出发，在这些舰船上选用桁格桅应该说是水到渠成。

至于筒形桅，应用场合并不多，由于外形细长，并不适于作为舰船的主桅安置于舰桥之上，往往直接安装于舯部甲板或甲板室上，在设计上往往更多地是考虑到实用性。除了能够分散雷达等电子设备的分布从而改善整体的电磁兼容性之外，如果本舰动力为CODOG形式且桅杆位置合适，则可用于容纳巡航用柴油机组和发电用柴油机组的排气管；在综合通信系统中，筒形桅还能兼作宽带桅杆天线的发射体（如英国ICS-3系统）；从美学角度，筒形桅和主桅一起能起到平衡视觉焦点的作用。另外，筒形桅和塔形桅都具有足够的封闭空间以形成全天候的维护平台，可维性较好；而且，封闭空间也有利于高频电缆等雷达附属设施的保护，不必受风吹雨打和各种海洋腐蚀的影响。

综上，塔形桅的承载能力最强，结构强度较高，可维性较好，在选取合适的壁板倾角和涂敷吸波材料后隐身性能尚可，但自重、迎风面积较大，结构复杂；桁格桅承载能力一般，结构强度在优化设计后可以满足使用要求，设备完全露天安装，但自重、迎风面积小，结构简单；轻型多面体桅杆除了承载能力最小外，其余性能指标均较优，是目前新兴的一种桅杆结构形式。但随着雷达技术的进一步发展，和舰桥围壁共形的多波段雷达天线的研制成功将颠覆传统桅杆的样式，甚至导致桅杆的消失

从钻机工况来分析，桅杆受力有以下几种情况：

（1）正常钻进，桅杆受动力头回转转矩的反力同时承受液压缸给进力的反力。

（2）液压缸提升钻具，动力头同时回转。桅杆承受液压缸最大提升力和动力头回转转矩的反力。

（3）主卷扬提升：主卷扬最大提升力。

（4）强力起拔，液压缸和主卷扬同时工作，桅杆承受液压缸最大提升力和主卷扬最大提升力。

从上述工况可知，强力起拔时桅杆受力最大。设计桅杆时要确定桅杆导轨运动件上作用力方向和位置，因为作用力方向和位置对导轨工作情况有很大影响。

图3-24 导轨作用力计算图

图3-24为桅杆导轨作用力计算图，当作用力（液压缸与主卷扬提升力的合力）F与运动件轴线不重合时，会产生一力偶，使桅杆受弯矩，也会加剧动力头拖板与导轨面间的磨损，所以在设计时要尽量使动力头回转中心轴线靠近导轨中心。图中作用力平行于导轨运动件轴线。如作用力与轴线相距h，如导轨中产生支反力为N，于是平衡条件有：

液压动力头岩心钻机设计与使用

由支反力产生的摩擦力Ff应为：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：f为动力头拖板与导轨间的摩擦系数。

从上式可知，要减小作用在桅杆上支反力N和减小摩擦力，必须减小h，增大L值，即应使h/L值小些。在实际设计中，动力头回转中心轴线尽量靠近导轨运动轴线，动力头拖板长度适当加长。

起重桅杆按其材质的不同，可分为木桅杆和金属桅杆。木桅杆又可分为独脚，人字和三脚式三种。金属桅杆可分为钢管式和结构式。结构式按姓氏可分为：人字桅杆、牵引式桅杆、龙门桅杆。

起重桅杆也称抱杆，是一种常用的起吊机具。它配合卷扬机、滑轮组和绳索等进行起吊作业。这种极具由于结构比较简单，安装和拆除方便，对安装地点要求不高、适应性强等特点，在设备和大型构件安装中，广泛使用。

起重桅杆为立柱式，用绳索（缆风绳）绷紧于地面。绷紧一端固定在起重桅杆的顶部。另一端固定在地面锚桩上。拉索一般不少于三根，通常用4—6根。每根拉索初拉力约为10—20kN拉索与地面成30度—45度夹角，各拉索在水平投影面夹角不得大于120度。

起重桅杆可直立地面，也可倾斜于地面（于地面夹角一般不小于80度）。起重桅杆地步垫以枕木垛。起重桅杆上部装有起吊用的滑轮组，用来起吊重物。绳索从滑轮组引出，通过桅杆下部导向滑轮引至卷扬机。

要求

1.新桅杆组装时，中心线偏差不大于总支承长度的1/1000；

2.多次使用过的桅杆，在重新组装时，每5米长度内中心线偏差和局部朔性变形不应大于20毫米；

3.在桅杆全长内，中心偏差不应大于总支承长度1/200；

4.组装桅杆的连接螺栓，必须紧固牢靠；

5.各种桅杆的基础都必须平整坚实，不得积水。 在现代舰船的桅杆结构形式上可以大致将桅杆区分为桁格桅、塔形桅和筒形桅。下面分别就这几种结构形式对两力六性的不同贡献作简要分析。

现代舰船桅杆的最主要功能是提供雷达等探测设备的安装平台，因此从雷达的探测性能要求出发，桅杆自然是越高越好，但同时任何形式的桅杆都是一种结构体，有其自身固有的结构力学特性，桅杆的选用和设计都必须满足结构强度、振动、疲劳等力学指标，在相似载荷的前提下，几种结构形式的力学性能有较大差异。结构强度方面，塔形桅具有不可动摇的优势。塔形桅在结构上和上层建筑融为一体，本身也和船体结构一样设计有纵横骨架，壁板和骨架同时受力，都对强度作出贡献，因此相比较于依靠钢结构平衡受力的桁格桅（包括在桁格桅上敷上蒙皮的貌似塔形桅）和相对细长、横截面较小的筒形桅而言，塔形桅的结构强度最佳，承载能力也最强。当然，在大型舰载多功能相控阵雷达装舰之后，舰载雷达的数量有所减少，而且相控阵雷达融于舰桥结构之中，对桅杆的承载能力要求下降，出现了如美国DDG51、日本16DDH上的轻型多面体桅杆，其设计要点显然和强度已经没有太大的关系。前苏联早早地在大型水面舰船上采用塔式桅，在结构方面就是看中其承载能力，这和前苏联舰载电子设备大而重的特性相匹配；即使雷达本身重量并不大，但为了“看得远”，舰艇也可能采用塔形桅在保证高度的前提下具有足够的强度。另外，较难衡量的是桅杆的动力性能，即振动、疲劳等方面的性能。在这方面，直接计算的理论和算法并没有发展到非常精确的程度，即使采用同一算法也有可能得出大相径庭的结果。前苏联在这方面依赖于其雄厚的基础科学研究能力和科技人员的丰富经验，往往在计算结果出来之前就已经能够作出比较准确地判断。在某出口艇的新型大倾角桁格桅的振动响应计算中，国内三家院校（海工、上海交大、哈船）的计算结果差异在一个数量级以上，对实际设计没有任何指导意义；而在提交俄罗斯专家后，在未经计算的情况下凭经验估摸了某个数量级的结果，此后的实艇测试证明了俄罗斯人的判断。由于有限元计算技术的发展，有限元动力计算软件日趋成熟，应该说在振动、疲劳等方面的计算结果已经能够满足工程实际的要求。

【答案解析】木独脚桅杆的起重高度在15m以内。起重量在20t以下；钢管独脚桅杆的起重高度一般在25m以内，起重量在30t以下；格构式独脚桅杆的起重高度可达70余m，起重量可达100余t。 

(一)桅杆式起重机的基本结构与分类

桅杆式起重机结构组成:桅杆本体、起升系统、稳定系统、动力系统

桅杆本体:桅杆、基座及其附件。

桅杆按结构形式分为格构式和实腹式(一般为钢管)起重机。

起升系统主要由滑轮组、导向轮和钢丝绳等组成。

稳定系统主要包括缆风绳、地锚等。

动力系统主要是电动卷扬机，也有采用液压装置。

(二)缆风绳

缆风绳是桅杆式起重机的稳定系统，关系到起重机的安全，影响着桅杆的轴力。缆风绳的拉力分为工作拉力和初拉力。

1.缆风绳的初拉力

初拉力是指桅杆在没有工作时缆风绳预先拉紧的力。初拉力取工作拉力的15%-20%。

2.缆风绳的工作拉力

工作拉力是指桅杆式起重机在工作时，缆风绳所承担的载荷。

在正确的缆风绳工艺布置中，总有一根缆风绳处于吊装垂线和桅杆轴线所决定的垂直平面内，这根缆风绳称为"主缆风绳"。

3.缆风绳选择的基本原则:所有缆风绳一律按主缆风绳选取。

进行缆风绳选择时，以主缆风绳的工作拉力与初拉力之和为依据。

T=Tg+Tc

式中:Tg-主缆风绳的工作拉力

Tc-主缆风绳的初拉力。

(三)地锚

类型:全埋式、半埋式、活动式和利用建筑物

1.全埋式地锚可以承受较大的拉力，适合于重型吊装。计算其强度时通常需根据土质情况和横梁材料验算其水平稳定性、垂直稳定性和横梁强度。

2.活动式地锚承受的力不大，适合于改、扩建工程。计算其强度时需要计算其水平稳定性和垂直稳定性。