某特大桥缆索吊装计算书secretWord文档下载推荐.docx
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174.27
1.1
296.0
缆风索
φ34-6×
41.94
446.13
1.6
758.0
φ17.5-6×
10.23
111.53
0.8
189.5
分索器连接索
φ8-6×
2.62
27.88
-
扣索
ASTM416-90aΦj15.24
11.0
140.0
260.4
1860
2.1e5
(二)、主索计算
1、荷载计算
1)、均布荷载q
主索为φ45钢芯钢索,在组合跑车两侧边上两根主索每隔10米设置一个分索器,故作用于主索的均布荷载由以下四部分组成。
(1)、主索自重
q1=82.69N/m
(2)、起重索自重
q2=13.27N/m
(3)、分索器自重
组合跑车位于跨中时,分索器间距为5米。
q3=100/5=20N/m
(4)、连接绳自重
q4=10×
2.6/5=5.24N/m
(5)、总均布荷载
q=q1+q2+q3+q4=121.2N/m
2)、集中荷载Q
作用于主索的集中荷载由下列部分组成
(1)、吊重
在安装状态时无此项
Q1=700000/13=53846N
(2)、行车及定滑轮
每线按Q2=6000N考虑
(3)、动滑轮及配重
每线按Q3=3200N考虑
(4)、起重索重
按10线单线长80m计算
Q4=2×
(10×
80×
19.82)/13=2439N
(5)、牵引索重
按10线计算
Q5=(10×
360×
16.38)/(2×
13)=2268N
(6)、总集中荷载
空载状态
Q0=Q2+Q3+Q4+Q5=13907N
工作状态
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=67753N
2、主索最大张力计算
1)、假定最大吊重时主索工作垂度f=0.065L=23.4m。
则主索最低点位置为1963.607-23.4=1940.207m,拱顶高程约为1922.6m,则主索最低点与拱肋间净空为:
1940.207-1922.6=17.608m
2)、工作状态下最大水平张力H及拉力计算
吊重位于跨中时:
Hmax=(qL2/8+PL/4)/fmax
=(121.2×
3602/8+67753×
360/4)/23.4
=344496N
VA=qL/2+Q/2
=121.2×
360/2+67753/2
=55693N
VB=VA=55693N
主索最大拉力
T主=(V2+H2)1/2=(556932+3444962)1/2=348969N
吊重距塔架30米时:
考虑边跨作用但不考虑温度作用悬索水平张力方程为:
H03+H02[EnA(3Qm2+3QmGm+Gm2)/(24Hm2)-Hm]=(Q02+Q0G0)EnAx(L-x)/(2L2)+G02EnA/24
式中:
En=S2Ek/∑Si
∑Si=L1/cosα1+L2/cosα2+L3/cosα3
=420/cos9037′40〃+360+150/cos24046′50〃
=426.000+360+165.213
=951.213(m)
En=360×
180000/951.213=68123
Hn=344496NQm=67753NGm=G0=121.2×
360=43632N
X=30mQ0=67753NL=360mA=939.65mm2
二次项系数为:
68123×
939.65(3×
677532+3×
67753×
43632+436322)/(24×
3444962)-344496
=207100
自由项为:
67753(67753+43632)×
939.65×
30(360-30)/(2×
3602)+436322×
939.65/24=2.353×
1016
代入方程得:
H03+207100H02-2.353×
1016=0
试解得:
H0=186970N
VA=qL/2+Q(L-x)/L
360/2+67753(360-30)/360
=83923N
T主=(V2+H2)1/2=(839232+2315952)1/2=246332N
tgθ=[q(L-2x)/2+Q(L-x)/L]/Hx
=[121.2(360-2×
30)/2+67753×
(360-30)/360]/231595
=(18180+62107)/231595
=0.3466698
θ=19007′12〃
吊重距塔架50米时:
180000/951.213=30201
Hn=344496NQm=67753NGm=G0=121.2×
X=50mQ0=67753NL=360mA=939.65mm2
50(360-50)/(2×
939.65/24=3.397×
H03+207100H02-3.397×
H0=267529N
360/2+67753(360-50)/360
=80159
T主=(V2+H2)1/2=(801592+2675292)1/2=279280N
50)/2+67753×
(360-50)/360]/267529
=(15756+58343)/267529
=0.276976
θ=15028′53〃
3)、主索安全验算
主索安全系数
K=P/(1.2T主)=0.85×
1595×
103/(1.2×
348969)=3.24>
[3]
满足要求
主索最大拉应力
行车轮按每线每行车4轮计
σmax=T主/A+Q(EK/T主A)1/2/2n
=348969/939.65+67753[180000/(348969×
939.65)]1/2/(2×
4)
=371.4+198.5
=569.9(Mpa)
K=1850/768.3=3.25>
[2]
索鞍处接触应力
索鞍直径按2米计
σ触=T主/A+EKd/DMin
=348969/939.5+180000×
3/2000
=371.4+270.0
=641.4(Mpa)
k=1850/σ触=1850/641.4=2.88>
3、主索安装垂度计算
Hn=344496NQm=67753NGm=121.2×
X=L/2=180Q0=0NL=360mA=939.65mm2
G0=82.69×
360=29768N
0+297682×
939.65/24=2.364×
1015
H03+207100H02-2.364×
1015=0
H0=89305N
安装垂度
f0=M0(x)/H0=(qL2/8+Q0L/4)/H0
=(82.69×
3602/8)/123860
=15.000(m)
(三)、起重索计算
起重索分为前后吊点,每吊点按10线计,最大吊重同时考虑配重取每吊点P=W/2=350000N,考虑冲击系数1.2。
拟选用φ246×
37+1钢丝绳。
T起=SQ=0.134×
1.2×
350000=56280N
其中:
S为荷载系数
起重索最大拉应力安全系数为:
K=0.82×
358.0×
103/56280=5.22>
[5]
起重索接触应力
σ起=T起/A+EKd/DMin
=56280/210.87+75600×
0.9/320
=266.9+212.6
=479.5(Mpa)
K=[σ]/σ起=1700/479.5=3.55>
起重机具拟采用10吨单筒和5吨双筒卷扬机南、北岸各一台。
(四)、牵引绳计算
1、跑车运行阻力
跑车最大牵引力按组合跑车距塔架30米时计算,此时主索水平张力为:
Hx=231595N
fx=Mx/Hx
=x(L-x)(q/2+Q/L)/Hx
=30(360-30)(121.2/2+67753/360)/231595
=10.636(m)
一根主索跑车运行阻力为
W1=Q(sinθ+μcosθ)
=67753×
(sin19007′12〃+0.015cos23038′53〃)
=23153N
其中μ=0.015按青铜衬套轴承取值
2、起重索运行阻力(全部)
W2=T起(1-ηm)
=56280(1-0.9610)
=18863N
3、后牵引索自然张力(单线)
后牵引索跨度按310米考虑,工作垂度按35米考虑。
W3=q1x2/(8f)
=16.38×
3102/(8×
35)
=5622N
4、总牵引力(全部)
W=W1+W2+W3
=(23020×
13+18863×
2+5622×
10)
=393206N
5、牵引索单线最大拉力
按单端牵引考虑
T引=W(2-ηn)
=(393206/10)(2-0.9610)
=52500N
6、牵引索安全系数
K=T破/T引
=0.82×
296.0×
103/52500
=4.62>
7、牵引接触应力及安全系数
σ引=T引/A+EKd/DMin
=52500/174.27+75600×
0.8/280
=301.3+216.0
=517.3(Mpa)
K=1700/517.3=3.29>
牵引机具拟采用5吨双筒卷扬机全桥共2台。
(2)、扣索计算
每肋分五段安装,故每肋设四组扣索,根据设计图及缆索系统相关数据,拟定扣索布置如下:
高跷岸:
一组扣索扣点高程为1908.178,里程为K29+734.6。
二组扣索扣点高程为1920.529,里程为K29+765.8。
某岸
一组扣索扣点高程为1908.290,里程为K29+835.4。
二组扣索扣点高程为1926.614,里程为K29+804.2。
塔顶高程为1963.6,高跷岸里程为K29+668.20,某岸里程为K30+028.2。
各扣索布置如附图。
1、高跷岸二组扣索计算
取侧移缆风夹角β=300、γ=300,按两组每组2线每线最大拉力50000N计,缆风拉力值P2=4×
50000sinγ=100000N。
A、B、C点坐标为:
A(48.000,15.050)、B(16.800,3.353),C(19.200,3.846)
X1=(48.000-16.800)/2=15.600
AB=((48.000-16.800)2+(19.200-3.353)2)1/2=33.321(m)
AC=((48.000-19.200)2+(15.050-3.846)2)1/2=30.903(m)
AC与水平面夹角为:
Sin-1((15.050-3.846)/30.903)=21o15′26"
Z=ACcos(90o-12o31′38"-21o15′26")
=30.903×
0.556
=17.184(m)
AB与水平面夹角为:
Sin-1((15.050-3.353)/33.321)=20o33′03"
X2=AB×
cos(β-20o33′03")
=33.321×
sin9o26′57"
=5.470(m)
P1=680000NP2=100000NP3=0.25×
660000=165000N
T1=P1x1/Z=(680000×
15.600)/17.184=617318N
H1=T1cosα=495747cos12o31′38"=546102N
V1=P1-T2sinα=680000-617318sin12o31′38"=546102N
T2=P2x2/Z=(100000×
5.470)/17.184=31832N
H2=T2cosα+P2cosβ=31832cos12o31′38"+100000cos30o
=117677N
V2=P2sinβ-T2sinα=100000sin30o-31832sin12o31′38"
=43096N
T3=P3x3/Z=(165000×
31.200)/17.184=299581N
H3=T3cosα=299581cos12o31′38"=292449N
V3=P3-T2sinα=165000-299581sin12o31′38"
=100020N
T=T1+T2+T3=617318+31832+299581=948731N
H=H1+H2+H3=602627+117677+292449=1012753N
V=V1+V2+V3=546102+43096+100020=689218N
2、高跷岸一组扣索计算
取缆风夹角为β=400γ=300,仍按前述P2=100000N,各点坐标为:
A(73.020,33.274),B(48.000,15.050),C(50.400,15.219)
x1=(73.000-48.000)/2=12.510m
AC=[(73.000-50.400)2+(33.274-15.219)2]1/2=28.942m
AB=[(73.000-48.000)2+(33.274-15.050)2]1/2=30.953m
Sin-1=(33.274-15.219)/28.942=38o35′47"
Z=ACcos(90o-15o58′10"-38o35′47")
=28.942×
0.815
=23.581m
Sin-1=(33.274-15.050)/30.953=38o35′47"
X2=ABsin(40o-36o04′07")=2.122m
X3=25.000mY3=33.274-15.050=18.224m
对一组扣索除考虑自重及缆风产生拉力外,还应考虑后续吊装不同阶段作用力。
自重作用:
T1=P1X1/Z=660000×
12.510/23.581=350138N
缆风作用:
T2=P2X2/Z=100000×
2.122/23.581=8999N
吊装第二节段:
T3-2=(589198×
25.000-720304×
18.224)/23.581=67984N
吊装第三节段:
T3-3=(689218×
25.000-1012753×
18.224)/23.581=-51898N
吊装第二节段时扣索拉力:
T=350138+8999+67984=427121N
吊装第三节段时扣索拉力:
T=350138+8999-51898=307239N
3、某岸二组扣索计算
某岸二组扣索节段各点相对坐标与高跷岸二组相同
x1=15.600AB=33.321mAC=30.903m
Z=ACcos(90o-5o30′05"-21o15′26")
0.450
=13.914m
X2=5.470mX3=31.200m
T1=(680000×
15.600)/13.914=762398N
H1=T1cos5o30′05"=758886N
V1=P1–T1sinα=680000-762398sin5o30′05"=606909N
T2=100000×
5.470/13.914=39313N
H2=T2cosα+P2sinβ
=39313cos5o30′05"+100000cos30o
=125734N
V2=P2sinβ-T2sinα
=100000sin30o-39313sin5o30′05"
=46231N
T3=165000×
31.200/13.914=369987N
H3=T3cosα=369987cos5o30′05"=368283N
V3=P3-T3sinα=165000-369987sin5o30′05"=129529N
T=T1+T2+T3=762398+39313+369987=1171698N
H=H1+H2+H3=758886+125734+368283=1252903N
V=V1+V2+V3=606909+46231+129529=782669N
4、某岸一组扣索计算
某岸一组扣索与高跷岸一组扣索节段各点相对坐标相同
X1=12.510mAC=28.942mAB=30.953m
Z=ACcos(90o-4o45′08〃-38o35′47〃)
0.686
=19.854m
X2=30.953cos(40o-36o04′07〃)=2.122m
X2=25.000mY3=18.224m
12.510/19.854=415866N
2.122/19.854=10688N
T3-2=(653140×
25.000-884620×
18.224)/19.854
=10435N
T3-3=(782669×
25.000-1252903×
=-164510N
吊装第一节段时:
T=T1+T2=415866+10688=426554N
吊装第二节段时:
T=T1+T2+T3-2=415866+10688+10435=436989N
吊装第三节段时:
T=T1+T2+T3-3=415866+10688-164510=262044N
5、各扣索索力值
根据上述计算各扣索索力值汇总如下:
索号节段
高1
高2
海1
海2
拱脚段(高跷)
359137
第二节段(高跷)
427121
649150
拱顶段
307239
948731
262044
1171698
第二节段(某)
436989
801711
拱脚段(某)
426554
6、机具选用
拟采用ASTM416-90a270级低松弛钢绞线作扣索,取安全系数K=2.5σk=Rby/K=1860/2.5=744Mpa,单根承载力为:
N=σk×
A=744×
140.0=104160N
故高跷岸一组扣索单肋需:
427121/104160=4.1(根)
取n=4根
二组扣索单肋需:
948731/104160=9.1(根)
取n=10根
某岸一组扣索单肋需:
436989/104160=4.2(根)
1171698/104160=11.2(根)
取n=12根
全桥所需钢绞线数量为:
索号
单根长度(m)
单位重(kg)
全桥数量(根)
总重(kg)
高跷
一
480.2
8
4225.8
二
523.4
20
11514.8
某
346.4
3048.3
382.5
24
10098
全桥合计(kg)
28887
(六)、索鞍横移计算
组合天线安装轴线为桥轴线,其与拱肋轴线距离为9.6米,则天线由桥轴线移至吊装位置时,锚固段与桥轴线的张角为:
高跷岸α=tg-1(9.60/420)=1o18′34〃
某岸α=tg-1(9.60/420)=3o39′43〃
则天线对索鞍的最大水平力为:
单根:
PH=H0sinα=143000sin3039′43〃=9133N
全部:
PH=13×
9133=118729N
天线对索鞍垂直力为(单根):
高跷岸:
Pv=145939×
(tg9037′40〃+tg
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