云南瀾祥臨滄江懸索橋散索套支架分析計(jì)算書

1、計(jì)算說明：1瀾滄江大橋臨時散索鞍支架分析計(jì)算書是根據(jù)散索架預(yù)埋件設(shè)計(jì)圖和散索鞍支架設(shè)計(jì)圖進(jìn)行編制；對于支架及臨時散索鞍的構(gòu)件修改，現(xiàn)場交底施工時要根據(jù)此計(jì)算書的說明執(zhí)行。2臨時散索鞍采用30mm厚鋼板作為鞍體制作而成，對于主纜索股在鞍槽內(nèi)的安裝非常有利，提供了較大的支撐面，但槽內(nèi)鋼板棱角要打磨光滑、圓順，以免損傷索股鋼絲、傷人。3臨時散索鞍鋼板計(jì)算時從高強(qiáng)螺栓連接和整塊鋼板兩個模型進(jìn)行分析計(jì)算，均可采用，但整塊鋼板要考慮散索套安裝及成橋后拆除問題。4散索鞍30mm厚鋼板與16mm厚底座板、16m厚加勁板均進(jìn)行焊接，焊縫厚度hf8mm，制作時要滿足此要求。5散索鞍鋼板與底座板的焊安角度要依據(jù)設(shè)計(jì)

2、圖紙精確測放，安裝高程由支腿I18工字鋼精確控制，做好標(biāo)記線，切割打磨后焊安，保證角度、里程及標(biāo)高。6支腿I18工字鋼已植入錨室底板砼內(nèi)100cm深，計(jì)算模型中此處均按固結(jié)考慮；祥云岸支腿亦要按此施工，澆筑砼時要提前測放點(diǎn)位和標(biāo)高，準(zhǔn)確預(yù)埋，支腿型鋼要與鋼筋進(jìn)行焊連固定。7支腿型鋼原設(shè)計(jì)只采用50×5mm角鋼進(jìn)行平聯(lián)，經(jīng)模擬計(jì)算抗彎強(qiáng)度不能滿足要求，所以要按計(jì)算書中要求焊安斜撐，方能滿足強(qiáng)度要求。8主纜空纜在臨時散索鞍處受力模型按成纜后安裝散索套的模型進(jìn)行分析計(jì)算，散索套計(jì)算采用的公式按北京建達(dá)道橋咨詢公司自行推導(dǎo)的公式進(jìn)行分析計(jì)算。9主纜空纜對鋼板的剪力、軸向抗拉及根部抗彎均假設(shè)一

3、半主纜只對散索鞍鋼板產(chǎn)生軸向力，而不產(chǎn)生水平向外崩力，這種狀態(tài)下進(jìn)行分析計(jì)算，從其他橋采用經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐上可行。10臨時散索鞍只實(shí)行于散索套安裝之前時期，成纜后必須先安裝散索套，再安裝其他索夾及安裝纜載吊機(jī)，嚴(yán)防產(chǎn)生過大超載的水平向外崩力，剪斷鋼板傷人；散索鞍周圍要做必要的鋼絲防護(hù)。11臨時散索鞍的單根最長支腿能承受最大的豎向力為559.7kN，所以在設(shè)計(jì)空纜線形狀態(tài)下滿足穩(wěn)定的要求；經(jīng)過西南交大計(jì)算，在空纜線形成形后會對臨時散索鞍產(chǎn)生80多噸的豎向力，則每個支腿要承受20多噸的豎向力，仍小于最大的豎向力559.7kN，所以仍滿足要求。瀾滄江大橋散索套支架分析計(jì)算1計(jì)算依據(jù)瀾滄江大橋施工圖設(shè)計(jì) 第

4、四冊：纜索系統(tǒng)瀾滄江大橋施工圖設(shè)計(jì) 第二冊：錨碇路橋施工計(jì)算手冊 人民交通出版社公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 交通部1987年頒發(fā)公路橋涵設(shè)計(jì)手冊 基本資料 人民交通出版社瀾滄江大橋施工圖設(shè)計(jì)計(jì)算書 云南省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院2工程概況瀾滄江大橋主纜共2根，每根主纜中含52股平行鋼絲索股，每股含91絲直徑為5.0mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲，每根主纜共4732絲，豎向排列成尖頂?shù)慕普呅?。緊纜后，主纜為圓形，其直徑為390mm(索夾處)和395mm（索夾間）。見附圖主纜一般構(gòu)造圖。對于散索構(gòu)造，本橋設(shè)計(jì)采用散索套，國內(nèi)采用的散索套均為傳統(tǒng)的預(yù)偏主鞍、頂推鞍座形式下的成熟技術(shù)，本橋所用的散索套為：利用散

5、索套把邊跨的52根索股緊緊抱合在一起，在索塔張拉糾偏過程中滿足設(shè)計(jì)要求的塔頂水平位移5cm，索股間應(yīng)力差150MPa條件下，對索塔進(jìn)行分階段、分步張拉糾偏作業(yè)。但在架設(shè)主纜過程中，散索套難以安裝到位，只能待主纜索股全部安裝完畢后，才能在兩端施加抱箍，收緊發(fā)散的主纜，安裝散索套到位，然后在施加荷載時進(jìn)行糾偏作業(yè)。在主纜索股架設(shè)到安裝散索套之間，散索套處只能采用臨時散索鞍；臨時散索鞍由施工單位自行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)擬采用錨碇側(cè)距IP點(diǎn)沿主纜130cm安裝一塊厚30mm鋼板，中間制作成近似于主鞍的鞍槽，支腿采用四根I18工字鋼植于錨室底板砼內(nèi)100cm深。3荷載分析3.1 主纜空纜恒載主纜索股91×

6、;5mm每米重量為：14.014kg/m（由上海浦江纜索廠提供）則主纜每米的集度為q=14.014kg/m×1m×52股 =0.72873t/m3.2 空纜線形參數(shù)由監(jiān)控單位提供數(shù)據(jù)如下：（參見監(jiān)控單位提供的空纜線形圖），監(jiān)控單位根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場無應(yīng)力下料長度、現(xiàn)場各種材料參數(shù)、張拉邊跨索股上部施工工藝以及施工現(xiàn)場情況等因素，對設(shè)計(jì)圖紙的空纜線型進(jìn)行修正，重新得到空纜線型。中跨邊跨垂度參數(shù)表如圖所示，即中跨垂度為：33142.6mm；邊跨垂度為3487mm。中跨線形：中跨矢高fz：33.1426m；中跨跨度lz：380.0m；邊跨線形：邊跨矢高fb：3.487m；邊跨跨度

7、lb：120.0m；兩支點(diǎn)高差c：43.3757m；4、空纜纜力由等高支點(diǎn)的自由索分析公式得中跨纜力：Hz ql20.72873×3802396.878t8f8×33.1426由不等高支點(diǎn)的自由索分析公式得邊跨纜力：Hb ql20.72873×1202399.993t8fcos8×3.487cos19.873° arctg(c）arctg(43.3757）19.873°lb120由公式可得：TAHb1+（4f-c)2399.9931+（4×3.487-43.3757)2ll120120 =411.84t5臨時散索鞍的假設(shè)懸索

8、橋設(shè)計(jì)規(guī)范中沒有對散索套部分作具體規(guī)定，根據(jù)曲線部分決定豎直力，直線部分決定水平力的原則。由于臨時散索鞍只是一塊30mm厚的鋼板，空纜纜力在法向所產(chǎn)生的分力無法準(zhǔn)確計(jì)算得出，若把臨時散索鞍部分看作是一個已安裝的散索套，則對于空纜纜力所產(chǎn)生的向外崩力使臨時散索鞍處于最不利狀態(tài)，此種臨時散索鞍的假想可行。6臨時散索鞍的受力分析6.1 向外崩力計(jì)算由于空纜纜力TA=411.84t作用產(chǎn)生的力使臨時散索鞍產(chǎn)生像散索套一樣產(chǎn)生向外崩的力，懸索橋設(shè)計(jì)規(guī)范中無此種算法的公式。 采用北京建達(dá)道橋咨詢公司推導(dǎo)的公式：Qj=Tcos2其中：為曲線部分弧外角（索股發(fā)散角，取弧度=arctg3.568.1×

9、0.1414）25180R為弧線半徑取6m，L為弧線長度R0.8484m則：Qj=411.84×0.1414cos8.12=18.49t6.2 螺栓連接臨時散索鞍鋼板的計(jì)算按臨時散索鞍鋼板從中間分為兩半，用12根M22高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，連接蓋板采用厚25mm鋼板。如計(jì)算書附圖所示。 螺栓的強(qiáng)度計(jì)算.1 螺栓容許承載力計(jì)算選用M22普通螺栓，d0=23mm，縱向排列，初步排列如計(jì)算書附圖所示。查資料可得螺栓的抗剪容許應(yīng)力l=80MPa，容許承壓應(yīng)力1c=170MPa，則每只螺栓抗剪和承壓容許應(yīng)力為：N1njd211××222×80=30.41kNj44N1

10、c=d1c=22×25×170=93.5kN；則Nmin=30.41 kN。.2 螺栓的強(qiáng)度計(jì)算從螺栓布置圖中可以看出，螺栓1離螺栓群重心最遠(yuǎn)，因此該螺栓受力最不利，那么有：y1=86mm x1=56mmx12+y12 =4（862+562）=42128mm2由公式可得：RM=Mr146.23×256×862+56228.83kN(xi2+yi2）42128RMX=My146.23×256×8624.16kN(xi2+yi2）42128RMy=Mx146.23×256×5615.73kN(xi2+yi2）42128

11、RQ=P46.237.71kNn6則Rmax=R2Mx+(RMy+RQ)224.162+（15.73+7.71）233.66 kNNmin=30.41 kN（否）所以采用普通螺栓M22不能滿足強(qiáng)度要求。.3 高強(qiáng)螺栓計(jì)算若采用M22高強(qiáng)螺栓，則高強(qiáng)螺栓容許承載能力：NL=P.n190×0.30×133.53kN33.66kN（否）K1.7若采用M24高強(qiáng)螺栓，則高強(qiáng)螺栓容許承載能力：NL=P.n225×0.30×139.711kN33.66kN（可）K1.7P高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力；摩擦系數(shù)；n傳力摩擦面數(shù)目；K安全系數(shù)，采用1.7。所以將M22普通螺栓換為M

12、24的高強(qiáng)螺栓，能承擔(dān)所要求的荷載。6.3 臨時散索鞍采用整塊鋼板的計(jì)算臨時散索鞍采用整塊厚30mm鋼板制作而成，比用高強(qiáng)螺栓連接更安全、可靠。 鋼板焊縫檢算鋼板與底板的焊接焊縫厚度hf=8mm，焊縫長度lf=600mm。則貼角焊縫連接的抗剪強(qiáng)度計(jì)算：=6M6×46.23×2×392×1032×0.7hflf22×0.7×8×6002=53.94 MPa=80MPa（可） 鋼板的抗拉計(jì)算臨時散索鞍鋼板最薄弱面為鋼板頂部下面的第一個直角位置，鋼板軸向抗拉計(jì)算為：=Qjmax184.9/292.4512.28MPaA2

13、51×30251×30=140MPa(可） 鋼板根部彎應(yīng)力計(jì)算鋼板根部在水平力作用下產(chǎn)生的彎矩為：M=Qj/2×L=184.9/2×200mm =1.849×107N.mm鋼板根部產(chǎn)生的應(yīng)力為：=1.849×107=41.09MPa=140MPa(可）4.5×105 鋼板抗剪計(jì)算臨時散索鞍鋼板的最薄弱面也為鋼板頂部下面第一個角點(diǎn)處則鋼板抗剪強(qiáng)度為：=Qjmax184.9/292.4512.28MPaA251×30251×30=85MPa 鋼板的抗撕裂計(jì)算按規(guī)范要求，第一角部位置的鋼板凈面積應(yīng)比計(jì)算所需面積

14、大40A=Qymax=184.9×103=1320.7mm2140A=251×30=7530mm2K=A=7530=5.71.4滿足要求A1320.76.4 臨時散索鞍支腿計(jì)算臨時散索鞍支腿采用4根I18工字鋼植入砼內(nèi)100cm深作為剛性支撐，4個支腿間采用50×5mm角鋼予以焊連為整體。從設(shè)計(jì)圖分析，崩力沿主纜徑向均存在，所以簡化受力圖示為：=arctg(81.37)=19.82°225.79QjH=Qjcos=184.9×cos19.82°=173.95 kN；QJv=Qjsin=184.9×sin19.82°

15、=62.69 kN。 臨時散索鞍支架抗彎計(jì)算.1 臨時散索鞍單一支架計(jì)算對QJv作用在支架上，使支架產(chǎn)生側(cè)向彎矩；支腿由于植于砼中100cm深，所以看作兩個固定支座。計(jì)算簡圖如下：經(jīng)過PSAP結(jié)構(gòu)計(jì)算程序計(jì)算可得如下結(jié)果（見計(jì)算書所附計(jì)算結(jié)果一）。從計(jì)算結(jié)果可以看出支架桿件1#、3#、5#、7#應(yīng)力均超過=170MPa要求，所以將桿件間焊連50×5mm角鋼，支架制作為桁架結(jié)構(gòu)，支架的強(qiáng)度得以提高。.2 臨時散索鞍桁架計(jì)算桿件間焊連50×5mm角鋼后，桁架結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖為：經(jīng)過PSAP結(jié)構(gòu)計(jì)算程序計(jì)算可得如下結(jié)果（見計(jì)算書所附計(jì)算結(jié)果二）。從計(jì)算結(jié)果可以看出桁架桿件1#、11

16、#單元應(yīng)力比較大，但1#單元：1=136MPa=170MPa；11#單元：11=115MPa=170MPa（可） 臨時散索鞍支腿穩(wěn)定性計(jì)算由于臨時散索鞍支腿處于錨室臺階處，前后兩個支腿長度為：120cm和130cm，選擇長的支腿，按弱軸方向進(jìn)行計(jì)算，則計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)值為：l=130cmIy=122.9cm4A=30.74cm2i=Iy=122.9=2.0cmA30.74以支腿植入砼內(nèi)100cm考慮，按一端鉸支，一端固結(jié)計(jì)算，=0.7。=l=0.7×130=45.5i2由公式：0.867×210×30.74×10-4559.7kN173.95/44349kN（

17、可）。附件：臨時散索鞍支架抗彎計(jì)算書（一）【原始數(shù)據(jù)】 文件名稱：臨時散索鞍支架計(jì)算1主控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)總數(shù):8 單元總數(shù):9 荷載總數(shù):2 支座約束總數(shù):6單元截面種類:3 鋼材彈性模量:2.10E+8 保護(hù)層厚度:0節(jié)點(diǎn)座標(biāo)1(0，0)2(0，.4)3(0，.8)4(0，1.2)5(.25，1.2)6(.25，.8)7(.25，.4)8(.25，-.1)約束信息支座節(jié)點(diǎn)號X軸約束|大小Y軸約束|大小枳莬大小1|0|0|08|0|0|0單元信息單元號小節(jié)點(diǎn)大節(jié)點(diǎn)截面類型號 單元類型單元號小節(jié)點(diǎn)大節(jié)點(diǎn)截面類型號 單元類型 1 1 2 1 (1)梁單元 2 2 3 1 (1)梁單元 3 3 4 1 (

18、1)梁單元 4 4 5 3 (1)梁單元 5 5 6 1 (1)梁單元 6 6 7 1 (1)梁單元 7 7 8 1 (1)梁單元 8 2 7 2 (4)桿單元 9 3 6 2 (4)桿單元單元截面類型定義類型號:1 截面類型:其它 截面面積:.006148 Ix:2.46E-6 Iy:0 Jz:0 截面高度:.094 截面鋼筋面積:0 主材彈性模量:2.10E+8類型號:2 截面類型:其它 截面面積:.0009606 Ix:2.24E-7 Iy:0 Jz:0 截面高度:.0284 截面鋼筋面積:0 主材彈性模量:2.10E+8類型號:3 截面類型:其它 截面面積:.004 Ix:2.10E-

19、5 Iy:0 Jz:0 截面高度:.016 截面鋼筋面積:0 主材彈性模量:2.10E+8荷載信息受載單元號距小節(jié)點(diǎn)距離荷載大小荷載類型 40-62.7X方向集中力 4.125-174Y方向集中力【計(jì)算結(jié)果】結(jié)構(gòu)變形節(jié)點(diǎn)號X軸正向位移Y軸正向位移枳Ç 10 0 0 2-2.83E-3 -7.35E-5 1.15E-2 3-7.57E-3 -1.47E-4 1.10E-2 4-1.04E-2 -2.21E-4 1.18E-3 5-1.04E-2 6.38E-5 1.45E-3 6-7.56E-3 4.41E-5 1.11E-2 7-2.86E-3 2.45E-5 1.05E-2 80

20、0 0 說明：位移的單位是米結(jié)構(gòu)內(nèi)力單元號 軸力1 軸力2 剪力1 剪力2 彎距1 彎距2 應(yīng)力1上 應(yīng)力1下 應(yīng)力2上 應(yīng)力2下 12.37E+2 -2.37E+2 -5.17E+1 5.17E+1 -2.51E+1 4.46E+0 -5.19E+5 4.42E+5 -1.24E+5 4.66E+4 22.37E+2 -2.37E+2 -2.54E+1 2.54E+1 -4.46E+0 -5.71E+0 -1.24E+5 4.66E+4 7.06E+4 -1.48E+5 32.37E+2 -2.37E+2 -3.46E+1 3.46E+1 5.71E+0 -1.96E+1 7.06E+4 -

21、1.48E+5 3.35E+5 -4.12E+5 43.46E+1 2.81E+1 2.37E+2 -6.33E+1 1.96E+1 1.80E+1 -1.20E+3 -1.61E+4 1.57E+2 1.39E+4 5-6.33E+1 6.33E+1 -2.81E+1 2.81E+1 -1.80E+1 6.79E+0 -3.34E+5 3.55E+5 -1.19E+5 1.40E+5 6-6.33E+1 6.33E+1 -3.73E+1 3.73E+1 -6.79E+0 -8.12E+0 -1.19E+5 1.40E+5 1.66E+5 -1.45E+5 7-6.33E+1 6.33E+1

22、-1.10E+1 1.10E+1 8.12E+0 -1.36E+1 1.66E+5 -1.45E+5 2.71E+5 -2.51E+5 82.62E+1 -2.62E+1 0 0 0 0 -2.73E+4 -2.73E+4 -2.73E+4 -2.73E+4 9-9.18E+0 9.18E+0 0 0 0 0 9.55E+3 9.55E+3 9.55E+3 9.55E+3 注：軸力1:小端節(jié)點(diǎn)受的軸力 軸力2:大端節(jié)點(diǎn)受的軸力 剪力1:小端節(jié)點(diǎn)受的剪力 剪力2:大端節(jié)點(diǎn)受的剪力 彎距1:小端節(jié)點(diǎn)的彎距 彎距2:大端節(jié)點(diǎn)的彎距 應(yīng)力1上:小端節(jié)點(diǎn)截面頂部的應(yīng)力 應(yīng)力1下:小端節(jié)點(diǎn)截面底部的應(yīng)力

23、應(yīng)力2上:大端節(jié)點(diǎn)截面頂部的應(yīng)力 應(yīng)力2下:大端節(jié)點(diǎn)截面底部的應(yīng)力 臨時散索鞍支架抗彎計(jì)算書（二）【原始數(shù)據(jù)】 文件名稱：臨時散索鞍支架計(jì)算主控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)總數(shù):8 單元總數(shù):12 荷載總數(shù):2 支座約束總數(shù):6單元截面種類:3 鋼材彈性模量:2.10E+8 保護(hù)層厚度:0節(jié)點(diǎn)座標(biāo)1(0，0)2(0，.4)3(0，.8)4(0，1.2)5(.25，1.2)6(.25，.8)7(.25，.4)8(.25，-.1)約束信息支座節(jié)點(diǎn)號X軸約束|大小Y軸約束|大小枳莬大小1|0|0|08|0|0|0單元信息單元號小節(jié)點(diǎn)大節(jié)點(diǎn)截面類型號 單元類型單元號小節(jié)點(diǎn)大節(jié)點(diǎn)截面類型號 單元類型 1 1 2 1 (1)

24、梁單元 2 2 3 1 (1)梁單元 3 3 4 1 (1)梁單元 4 4 5 3 (1)梁單元 5 5 6 1 (1)梁單元 6 6 7 1 (1)梁單元 7 7 8 1 (1)梁單元 8 2 7 2 (4)桿單元 9 3 6 2 (4)桿單元 10 3 5 2 (4)桿單元 11 3 7 2 (4)桿單元 12 1 7 2 (4)桿單元單元截面類型定義類型號:1 截面類型:其它 截面面積:.006148 Ix:2.46E-6 Iy:0 Jz:0 截面高度:.094 截面鋼筋面積:0 主材彈性模量:2.10E+8類型號:2 截面類型:其它 截面面積:.0009606 Ix:2.24E-7 I

25、y:0 Jz:0 截面高度:.0284 截面鋼筋面積:0 主材彈性模量:2.10E+8類型號:3 截面類型:其它 截面面積:.004 Ix:2.10E-5 Iy:0 Jz:0 截面高度:.016 截面鋼筋面積:0 主材彈性模量:2.10E+8荷載信息受載單元號距小節(jié)點(diǎn)距離荷載大小荷載類型 40-62.7X方向集中力 4.125-174Y方向集中力【計(jì)算結(jié)果】結(jié)構(gòu)變形節(jié)點(diǎn)號X軸正向位移Y軸正向位移枳Ç 10 0 0 2-5.16E-4 -8.68E-5 2.04E-3 3-1.41E-3 -1.74E-4 2.41E-3 4-2.21E-3 -2.08E-4 1.05E-3 5-2.2

26、0E-3 7.96E-5 1.32E-3 6-1.41E-3 7.57E-5 2.33E-3 7-5.28E-4 7.19E-5 1.90E-3 80 0 0 說明：位移的單位是米結(jié)構(gòu)內(nèi)力單元號 軸力1 軸力2 剪力1 剪力2 彎距1 彎距2 應(yīng)力1上 應(yīng)力1下 應(yīng)力2上 應(yīng)力2下 12.80E+2 -2.80E+2 -1.04E+1 1.04E+1 -4.72E+0 5.47E-1 -1.36E+5 4.46E+4 -5.60E+4 -3.51E+4 22.80E+2 -2.80E+2 -3.24E-1 3.24E-1 -5.47E-1 4.17E-1 -5.60E+4 -3.51E+4 -5.36E+4 -3.76E+4 31.12E+2 -1.1