索道用于林业集材、运材或缆索吊装时，由于运输距离较远，地形复杂，单跨索道往往受跨距的限制，无法满足需要的长度，实际应用中多跨索道广受欢迎^[1]。传统多跨索道中，鞍座安装固定后在索道沿线不可移动，在使用过程中各跨跨距固定不变，若需要改变索道各跨跨距，或改变索道覆盖范围，需拆除鞍座后重新安装，降低了索道的灵活性和适应性，增加了索道的建设成本，制约了多跨索道的发展^[2]。多跨索道的可移动中间支架，可根据实际情况，无需重新拆装鞍座，即可在一定范围内移动实现灵活调整鞍座位置及各跨跨距的功能。

要实现鞍座的可移动，则要实现鞍座所在的中间支架的可移动。中间支架可移动有2种设计思路：一种是使支架能够很方便地拆装，当需要移动鞍座到另一点时，就可以将支架拆解下来再重新安装到新的位置；另一种是中间支架能够沿地面按设计位置的方向移动定位。在工程建设中，较为实用的可拆装支架是万能杆件钢支架。它具有重量轻、安装方便、拆卸容易等特点。万能杆件由工厂生产、专业化高、质量有保障，相对成本低，在工程建设中得到广泛的应用。这种通过拆装实现鞍座移动的方案存在的不足是，支架的拆卸与安装虽然比传统的支架更方便，但拆装仍需要耗费较多的工时和成本^[3]。整体移动支架指能在地面上按一定方向移动的支架，对于该类支架设计，还可有2种方案，一种是在支架底部安装万向轮从而实现移动；另一种是在地面上铺设轨道，支架底部设计成与轨道搭配的结构。对于轮式移动支架，其移动较方便，但移动到指定点后的固定比较困难；轨道式移动支架可实现固定方向的移动，其固定相对容易，但由于支架与轨道的搭配技术要求相对较高，存在后期的维护较困难的缺点^[4]。

综合以上拟定设计方案：支架采用2个带刹车的万向轮和2个定向轮，在移动到指定位置时利用刹车装置使支架在工作时处于静止状态，再利用4个顶升装置将支架顶起，支架在工作时万向轮不受力。支架体采用三角架支腿门式钢构，用工字钢焊接而成。底部基础采用槽钢，其下部连接万向轮实现移动。为了移动与安装鞍座，在支架两侧设置楼梯。楼梯与支架能同时移动，在楼梯底部也加装万向轮。考虑到地面平整度不良，若楼梯与支架采用刚接则在刚接处应力过大，所以楼梯与支架采用铰接。

多跨索道的可移动中间支架由两侧的三角架支腿、中间的顶部横梁、操作平台、6个单向脚轮、2个带刹车的万向脚轮、4个支撑脚和2个楼梯等组成。三角架支腿及楼梯、顶部横梁和操作平台均采用钢结构。三角架支腿底部四角分别对称安装1个脚轮，沿前进方向，前端2个为单向脚轮，后端2个为带刹车的万向脚轮；同时，底部四角也分别对称安装1个支撑脚，支撑脚的螺栓固定，交替旋转顶升螺母，可作垂直顶升，顶升操作应力求用力均匀，对称顶升，顶升至4个脚轮离地约10 cm时，由双固定螺母进行固定。脚轮与支撑脚之间留有间隔。

多跨索道鞍座安装在中间支架上，通过中间支架移动，可实现鞍座处于不同设计位置。移动前，承载索脱离鞍座，支撑脚不接触地面，万向脚轮刹车解除；因脚轮皆为滚动，可由人力推移中间支架，由后端2个万向脚轮调整移动方向；鞍座及其支架移动到设计位置后，万向脚轮制动使中间支架停止，同时使用支撑脚螺栓顶升支架并固定，使支腿底部脚轮不受力；鞍座及其支架固定在设计位置后，承载索导入鞍座。考虑鞍座的安装，在支架前端支腿的两侧对称设置楼梯，在楼梯底部安装4个单向脚轮，楼梯顶部与操作平台采用铰接，能与中间支架同步移动。鞍座及其支架固定在设计位置后，楼梯底部单向脚轮仍与地面保持接触。

多跨索道的可移动中间支架具有结构简单、灵活性好、适应性强等特点。在多跨索道中，需要通过改变鞍座位置以及各跨跨距来实现集运区域的变换，通过使用可移动中间支架，在不改变索道起终点位置的前提下，可较大程度降低索道拆转的频率，提高生产作业效率，节约索道的建设与使用成本，减小工人的劳动强度。在缆索吊装大型构件系统中，使用可移动中间支架，除了具有上述优势外，还可在短时间内增大作业范围、缩短工程工期。

此外，多跨索道的可移动中间支架还适用于抢险救灾索道，充分发挥其适应性强的特点，在鞍座位置的选择及改变上具有很强的灵活性，减少索道架设与转移时间，可通过单条索道完成大范围的救援工作，为抢险救灾赢得时间。

以架设一条3跨单线3索全悬增力式索道为例，设计可移动中间支架。钢索的技术参数，见表1；索道设计的技术参数，见表2^[5]。

因安装与使用时温度变化不大，故不计温差影响；根据实际情况，上下支点位移量等于零；结合索道现场架设实际情况，两支点高程相等。

采用K₁跑车需往复牵引，索道型式设计为Ⅲ13型索道，一个缠绕卷筒为增力起重、一个摩擦卷筒闭式牵引。线路总长L₀＝160 m；各跨跨距L₀₁=L₀₃＝50 m；L₀₂=60 m。车索道侧型图，见图1。

	注：1.各跨索道弦线；2.索道各跨无荷线形；3.索道各跨有荷线形。 Notes:1.each cross line; 2.the cross line of the cable without loading; 3.the cross line of the loading cable. 图 1 索道侧型图 Figure 1 A side of the cableway
图选项

各跨无荷中挠系数S₀₁=0.025，S₀₂=-0.030；各跨的弦倾角α₁=α₂=0；经设计计算跨的无补正有荷最大拉力T_max=132 546 N；牵引索的最大拉力T_1max=5 388 N；设计荷载P=25 417 N^[4]。

横梁采用I20型钢上下加焊10 mm厚的钢板，在平台中间留600 mm空间以便安装中间鞍座，具体尺寸，见图2。

	图 2 中间支架示意图 Figure 2 Sketch of movable intermediate support
图选项

经分析可知，支架主要受竖直力作用，水平力很小可忽略。设计荷载取25 417 N，安全系数取2.5，所以F=2.5×25 417=63 542 N。按简支梁计算，荷载在中间位置时横梁弯矩最大。

最大剪力

最大弯矩

I20型钢：截面积A=3.55 78×10³ mm²，弯曲截面系数Wz=2.37×10⁵ mm³，加焊钢板后：Wz=4.57×10⁵ mm³，Q235钢的许可抗压强度[σ]=170 MPa、许可剪应力[τ]=85 MPa^{[6, 7]}。

故满足设计要求。

弯矩和剪力共同作用下按强度理论校核，仍满足要求。

受力分析后可得支腿桁架结构中最大轴力F_N=86 000 N，I10型钢：截面积A=1.434 5×10³ mm²，Q235钢的许可抗压强度[σ]=170 MPa^{[6, 7]}。

故满足设计要求。

稳定性验算

Q235钢长细比$\lambda = \frac{{{L_0}}}{i} = \frac{{5119}}{{98.1}} = 52.18$，故杆件轴心受压构件稳定系数φ=0.865。

故满足设计要求。

经查表^[7]计算可知可移动鞍座横梁重186.7 kg，中间移动中间支架重1 618 kg。所以可得整个可移动中间支架重

查表^[8]可得混凝土面与聚氨酯摩擦系数为0.6。故支架静止时与地面的摩擦力

故万向轮处于刹车状态时，可移动鞍座可以处于静止状态。

万向轮采用聚氨酯万向超重型脚轮，型号：17，直径：200 mm，厚度：50 mm，最大荷载：2 000 kg。

已知设计荷重P=25 417 N，K₁跑车重=1 442.5 N，移动鞍座横梁重=1 831.5 N，支架重=15 872.6 N。

17 855.8 N < 20 000 N，故该万向轮的选择符合要求。

支撑脚的螺杆和底座选用304不锈钢材质，底径160 mm，螺纹直径24 mm，螺丝长度450 mm。产品的底座为空心的不锈钢M24螺栓，单个螺栓承载力可达3.5 t。底座可选粘防滑橡胶垫，增加产品防滑和防震功能。支撑脚和万向轮的使用相对高度，见图3。

	图 3 支撑脚和万向轮局部图 Figure 3 Local view of the support foot and universal wheels
图选项

螺纹牙强度校核：螺纹工作高度h=12 mm；旋合圈数z=10；螺纹牙底宽度b=11 mm；允许强度[σ]=170 MPa。

故满足要求。

鞍座所在整体钢架的支架模型与实物按照1∶25比例制作，材料采用截面为10 mm×10 mm矩形钢管。中间支架的钢构模型，见图4。支架模型及万向轮与顶升装置静止与移动示意图，见图5。

	图 4 中间支架钢构模型图 Figure 4 Steel model of movable intermediate support
图选项

	图 5 中间支架钢构模型工作示意图 Figure 5 Working sketch of steel model of movable intermediate support
图选项

整体索道与鞍座组合模型图，见图6。

	图 6 整体索道与鞍座组合模型图 Figure 6 Cableway and movable intermediate support model
图选项

无载荷时移动中间支架，支撑脚处于离开地面状态[图5(c)]，由万向轮支撑支架，用人力将支架移动到指定位置，使用刹车(万向轮自带刹车)使支架处于静止状态。中间支架移动到指定位置后，使用张紧手柄(配套支撑脚的手柄，类似活动扳手)转动支撑脚圆盘上方的螺母，调整4个支撑脚使支架整体高度上升到统一水平位置，使万向轮离开地面不受力。再旋转支撑脚最上面的螺母进行对支撑脚的加固，使支架处于稳固状态，即完成中间支架移动至指定位置，见图5(d)。

以福建农林大学工程索道实验室为依托，根据技术先进、经济合理和安全适用的原则，提出多跨索道可移动中间支架，着重对可移动式支架进行设计方案研究。为实现中间支架可移动，通过多种方案比选，创造性地采用刹车的重型万向脚轮和单向脚轮使支架实现移动，在不需要移动时使用顶升装置，使鞍座可以正常使用。根据所选方案，制作了中间支架可移动的实物模型，为实验验证及后续实际施工打下基础。通过设计计算和模型验证，中间支架采用2个带刹车的万向轮和2个定向轮可实现移动，在移动到指定位置时利用刹车装置使支架在工作时处于静止状态，再利用4个顶升装置将支架顶起，中间支架的鞍座在工作时万向轮不受力。经设计计算与校校，该设计方案满足受力要求，具有可行性。本产品设计已获国家实用新型专利(多跨索道的可移动中间支架，专利号为：CN 2014 2 0604695.X)。

同时，多跨索道可移动中间支架也存在以下不足：(1)自重较大，在一定程度上制约了其灵活性与机动性；(2)可移动中间支架的起升、移动没有配置液压操控系统，均需要工人手动完成。在后续研究中，对不足之处将进一步改进与完善。