计算说明1、钢丝绳的实际参数由的产品质量保证书确定后,再进行复核验算。
2、在猫道承重索的计算中,风力根据设计提供的信息,按桥面处14.7m/s计,中跨、边跨分别计算。
3、在猫道承重索的荷载计算中,未计扶手绳及其绳卡的重量,施工人员按4人/4m,每副中跨猫道最多一次上20人计,每副边跨猫道最多一次上10人计。
4、猫道线性依据主缆空缆线形为基础进行计算。
泓口悬索桥猫道检算书1、编制依据(1)泓口大桥猫道设计图(2)公路桥涵设计规范(JTJ025-86)(3)钢丝绳产品质量说明书(E04-426,B04-12496)(4)公路桥涵设计手册——《参考资料》(5)简易架空缆索吊(段良策,人民交通出版社)2、工程概况泓口悬索桥为三结构,理论跨径42m+102m+42m。
猫道系统顺桥向按三跨分离式设置,边跨的两端分别锚固于5#、10#过渡墩箱梁顶面,中跨两端均锚固于塔柱上。
横向通道在跨中位置一个。
每幅猫道宽3.0m,高1.0m,处于主缆正下方,面层与主缆中心距1.4m,与主缆线型基本一致。
每幅猫道承重索采用4根φ22.5钢丝绳(6W(19)-公称抗拉强度2000MP a),其两端分别锚固于两岸锚固端前端的型钢预埋件上,在两岸塔顶处断开,与塔顶顺桥向两侧的调节装置连接。
每幅猫道面层由[10槽钢(间距2.0m)/50×50mm]防滑方木条(间距0.5m)和φ1.6mm小孔(16×16mm)钢丝网、φ5mm大孔(50×100mm)钢丝网组成;两侧设1根φ16扶手钢丝绳,并每隔2.0m 设一道∠63×4mm角钢栏杆立柱,侧面防护网采用φ5mm(80×100mm)大孔钢丝网绑扎在立柱与扶手索上。
猫道选用钢丝绳相关参数如下3、中跨猫道承重索检算3.1荷载计算(按单幅猫道分析)荷载包括恒载、活载及风力、温度等附加荷载。
3.1.1恒载恒载包括承重索、面层、栏杆、索股滚轮支架、横通道抗风缆及其张力,其中横通道、抗风绳以集中荷载计,其余以均布荷载计。
3.1.1.1恒载均布荷载(1)承重索自重:q1=4×1.97×10=78.8N/m(2)猫道面层及栏杆①猫道横梁采用[100×48×********,L=3.0m/根,每米重10kg,则猫道横梁重:G1=3.0×10×10=300N②防滑木条50×50mm,@50cm,L=0.80m/根,2m范围内有6根。
防滑木条重:G2=6×0.05×0.05×0.80×750×10=90.0N③栏杆立柱∠63×63×4,L=1.0m/根,2根/2m.G3=2×1.0×3.91×10=78.2N④猫道面层钢丝网大孔网φ5×50×100mm,小孔网φ1.6×16×16mmG4=(27.73+8.91)×10=366.4N⑤栏杆防护网采用大孔网,大孔网φ5×50×100mmG5=2×6.93×10=138.6N则q2=∑Gi/2.0=(300+90+78.2+366.4+18.6)/2.0=486.6N/m(3)承重索夹采用φ22.5压板式绳卡,1.0kg/个,φ18六角螺母0.07kg/个,每个螺母配一个φ18粗制垫圈0.020kg/个。
重索在每根猫道横梁上安装绳卡,间距2.0m.q3=[4×1.0+8×(0.07+0.020)]×10/2=23.6m(4)索股滚筒及支架,间距8.0m,12kg/只,q4=12×10/8=15N/m(5)14#铁丝(绑扎防滑木条用)及其他不可预见物如照明电缆线等按2.0kg/m计q5=20N/m另由于扶手绳两端分别锚固在塔顶型钢立柱上或锚跨前型钢横梁上,安装后进行预紧,其自重及所附绳卡重可由其自身承受,不传递至承重索,在检算承重索时,考虑了栏杆立柱及防护钢丝网重,不计防护绳重。
Q恒=∑qi=78.8+48.6+23.6+15+20=624.0N/m3.1.1.2恒载集中荷载(1)横通道重:横向通道重3.4t;对单幅猫道按集中荷载作用 G恒1=34/2×104=17KN(2)抗风绳预张力:中跨设一组抗风绳对称布置,风绳下端按图纸示意,锚固于地锚上,上端联结于横向天桥底部。
横桥向风荷载计算:经咨询设计及单位,本桥桥面处设计风速为V1=14.7m/s.地表粗糙度类别B。
①猫道基准高度计算桥面标高=15.896m,主塔高=35.521m。
则猫道计算分力的基准高度:H=2521 .35896.15 =25.708m②猫道设计基准风速计算 采用公式:22121)(Z Z =Z Z V V (公路桥梁抗风设计规范) 1Z V 、2Z V 1Z V 、Z V 高度下的风速(m/s );a :地表粗糙系数,这里区.22.21212)(Z Z =Z Z V V =14.7(896.15708.25)0.22=16.34m/s ③猫道横桥向设计风力计算 用公式:ηηηA QgC U 221P =P (公路悬索桥设计规范报批稿) P :空气密度1.225Kg/m 3U η:设计基准风速;C η:构件空气绕流阻力系数取0.7;A η:构件迎风侧投影面积,猫道高度1,按0.18m 计算。
G 阵风影响系数。
取1.29p η=21×1.225×16.342×1.29×0.7×0.18×2=53.16N/m 猫道横桥向静力:P=53.16×97.42=5.18KN则作用集中荷载:G 恒2=5.18×9.58/5.5=.02KN3.1.2活载活载包括主缆索股、牵引绳及施工人员重,最终简化为均布荷载计算。
(1)主缆索股每股为91φ4.8mm 钢丝,据设计图可知主缆重量478.27kg/m 。
q 1=478.28/37×10=129.26N/m(2)循环牵引绳采用φ24钢丝绳(6×37,纤维芯) q 2=19.82N/m(3)施工人员:考虑最不利一次最多上20人,人均重65kg ,排列间距大于5.0m, q 3=20×65×10/(5×20)=130N/m活载均布力:q 活=∑q i=129.26+19.82+130=279.08N/m3.1.3附加荷载(1)风载由以上计算可知:则猫道横向静力风载:q 风=53.16N/m(2)温度:按温差±15℃3.2中跨猫道承重索张力计算猫道中跨跨度L=97.42m ,工作垂度f=14.13m(1)恒载引起的水平张力由上述计算知:均布恒载:q 恒=624.0N/m=0.624KN/m集中恒载:G 1=17KN,G 2=9.02KNH 恒=⎰⨯∑+⎰482L Gi L q 恒(建筑施工计算手册)q 恒:均布荷载;L :猫道承重索跨度;取97.42mF :猫道承重索的跨中挠度;取14.13mG i :集中荷载。
H 恒=⎰⨯∑+⎰482LGi L q 恒 =()13.14442.9702.90.1713.14842.97624.02⨯⨯++⨯⨯=97.24KN(2)活载引起的水平张力q 活=279.08N/m=0.2791KN /mH 活=⎰82L q 恒=13.14842.97279.2⨯⨯=23.43KN(3)温度变化引起的水平张力假设降温15℃,致使承重索收缩引起垂度变化,通过垂度与水平张力的关系求张力。
温差设定:A 1=-15℃,钢丝绳线膨胀系数:a=1.2×10-s承重索无应力索力:①索长计算:公式:S=L[1+)(L f 238]L:猫道承重索跨度;取97.42mF:猫道承重索的跨中挠度;取14.13mS=L[1+238)(L f ]=97.42×[1+242.9713.1438)(]=102.884m 。
②索弹性伸长量:⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯⨯⨯⨯+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=A -26632)42.9713.14(31611079.211107890042.97104/45.2324.97()(3161L f EA HL S =0.1956m③无应力索长:S η=S-AS=102.884-0.1956=102.688m④温度变化索长伸缩量索长收缩:=A S a ×m S t s0185.0688.10215102.1=⨯⨯⨯=⨯A - ⑤跨中垂度变化:ss s f f 1631A =A (矢跨比F z /l z =14.13/97.42=0.1450) =1450.0160185.03⨯⨯=0.0239m 变化后的垂度f 1=14.13-0.0239=14.106m⑥温度引起的水平张力H 温=H (f 1)-H (f ) =24.97106.14442.9702.70.17106.14842.97624.02-⨯÷++⨯⨯)( =97.41-97.24=0.17KN(4)风力引起的水平张力风力横向作用于猫道,其对承重索张力的影响假设为风力与恒荷载的合力作用。
22风恒风恒q q q +=+=2205316.0624.0+=0.626KN/mH 恒+风=13.14442.97)02.917(82⨯⨯++⨯+f L q 风恒=97.41KN 3.3中跨承重索强度计算3.3.1水平张力组合组合Ⅰ:H Ⅰ=H 恒+H 承=97.24+23.43=120.67KN组合Ⅱ:H Ⅱ=H 恒+ H 承=97.24+23.43+0.17=120.84KN组合Ⅲ:H Ⅲ= H 恒+ H 承+ H 温=97.41+23.43+0.17=121.01KN则承重索最大水平张力Hmax=H Ⅲ=121.01KN承重索最大(支点处): Tmax=aH cos max (由设计图可知a=34.8014) Tmax=8014.34cos max H =KN 37.1478014.34cos 01.121= 3.3.2承重索验算承重索选用4根φ22.5钢丝绳,Fg=0.5d 2=0.5×22.5=253.13KN 承重索的容许拉力:KaF Fg s =][ Fg:钢丝绳的破断拉力总和,Fg=253.13KN 。
A:钢丝绳的不均匀系数,a=0.85K :钢丝绳使用安全系数,K=3.55.313.25385.044][⨯⨯=⨯=K aF Fg s 满足要求!注意:承重索在厂家预拉后,实测每根绳破断拉力要满足规定要求。