本文主要讨论钢丝绳撬棍紧固法、钩环式拉紧器法这两种最为常见的货物捆扎加固方法，并分别进行力学分析，对比加固的有效性，然后评价加固的其他方面的影响，如安全性和拉力有效值稳定性等。
1 用钩环式拉紧器收紧法
钩环式拉紧器根据所需拉力值的大小分为很多种，这里就采用实际加固中最常见的5t钩环式拉紧器进行分析。
5t钩环式拉紧器参数如下：螺栓螺距3.604mm，外径21.8mm，内径17.76mm。转动把手全长35cm，铁链额定拉力4.5t，破断拉力10t。
紧固过程受力分析：螺栓在紧固过程中，螺栓的轴向拉力不断增大，螺纹之间相互咬合，增大了轴向拉力，在垂直于螺栓的方向，紧固力最终在与螺纹垂直方向上的分量和摩擦力之和相等后，紧固结束。
根据平行于螺纹斜面方向的受力平衡条件有：
1016N+0.0579T=T×0.998×0.1
计算得T=36193N=3693kgf（kgf为千克力）。
2 钢丝绳撬棍紧固法
r为钢丝绳半径，通常采用4股6×19，公称直径9.3mm钢丝绳进行紧固，根据钢丝绳使用选择原则，使用此类钢丝绳做紧固捆扎较为合理。
根据扭矩平衡条件，整个外力对钢丝绳造成的扭矩等于钢丝绳产生的抵抗扭矩，在整个钢丝绳范围内保持恒定。正因为如此，虽然在撬棍处钢丝绳张开后半径有所增大，但由于整个长度范围内扭矩保持恒定，所以仍可以以其它正常钢丝绳截面来进行分析计算。
为分析直观简便，将绕紧后的钢丝绳展开到一个平面进行分析，但这种展开并不影响力学计算模型。根据数学模型，该分析结果与实际情况保持一致。
由力矩平衡条件：
3 结果分析
（1）用钩环式拉紧器进行收紧时，力学模型非常简单，计算结果简单明确，整个收紧器相当于一个组合式省力杠杆，第一道杠杆在于收紧臂和摩擦力作用半径的比值；第二道省力杠杆的放大效率在于螺纹的坡度，即螺纹一周长度和螺距的比值。因此，两道省力杠杆的放大作用下，收紧力和铁链最终实际拉力有了非常大的差距。
（2）用撬棍进行紧固时，力学模型相对复杂，而且多股钢丝绳形成的截面不是很稳定，在实际使用过程中确实出现各种不同的截面，因而紧固的效果有一定的不稳定性。从紧固的机理进行分析，这种紧固法也相当于省力杠杆，但这种杠杆的效率远不及钩环式拉紧器的效率高。第一道杠杆与钩环式拉紧器相同，省力效率体现在作用力臂和阻力臂的比值上，但由于钢丝绳在撬棍与之接触的地方作用力半径有所增大，因而效率有所降低；第二道省力杠杆在于当把其中一股钢丝绳考虑为一根绳时，其一圈的周长和缠距的比值，及钢丝绳在整股钢丝绳中的坡度，这一点原理与钩环式拉紧器中的第二道省力杠杆相同，但其比值有很大差别。尤其是当钢丝绳逐渐收紧时，一根钢丝绳的“坡度”持续减小。如果把整个钢丝绳展开到平面进行分析就会发现，一股钢丝绳的实际径向拉力刚好为整股钢丝绳最终的有效拉力和钢丝绳横向拉力（来自于紧固力）的合力（参见图3），因此此杠杆的效率非常低，因此省力效率也很低，正因如此，最终这种紧固法的紧固效率才与第一种方法有了巨大差别。另外，这种加固方法存在一定风险，钢丝绳中有一定势能积累，如果撬棍固定不好，会造成钢丝绳中弹性势能释放而造成伤害。
4 结论
钩环式拉紧器为专业紧固设备，紧固效果可靠稳定，安全，没有势能积累，是一种安全有效的紧固工具。用撬棍式紧固方法紧固效果不好，紧固效果不理想，同时紧固过程中有弹性势能积累，可能造成伤害，是一种紧固效果差的方法，应该舍弃。
参考文献
[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62－2004）[S].
[2]曾正明．机械工程材料手册：金属材料[M]．6版．北京：机械工业出版社，2003.
[3]马恩远．起重指挥司索工[M]．2版，北京：中国劳动社会保障出版社，2004．
收稿日期：2018-01-16
作者简介：李小柱（1981-），男，陕西汉中人，中国外运大件物流有限公司如皋分公司工程师，硕士，研究方向：桥梁结构与结构分析理论。
