羊毛坪大桥缆索吊装计算书

2羊毛坪缆索吊装计算书2.1主索系统计算（单组主索6Φ39钢丝绳，索跨157.8m,吊重25t）羊毛坪大桥安装上、下游两套缆索吊装系统，其结构形式和受力特征基本一致，本文以下游主索系统为例进行单个缆索吊结构分析计算。2.1.1主索计算1、结构参数表2-1主索系统材料参数表主索起重索牵引索型号6×37+16×37+16×61+1根数一直径(mm)6Φ396Φ19.51Φ22单位重量（kg/m）5.3081.3271.728钢丝直径(mm)1.80.90.8总断面积(每根)(mm2)564.63141.16183.88公称抗拉强度(MPa)170017001700(单根)钢绳理论破断拉力(KN)959.87239.97312.60(单根)钢绳破断拉力(KN)787197256备注：钢绳理论破断拉力=公称抗拉强度×钢丝总断面积，钢绳破断拉力=钢绳理论破断拉力×换算系数，型号6×37+1和6×61+1的钢丝绳换算系数为0.82。2、主索荷载（1）均布荷载G（钢丝绳组自重）表2-2钢丝绳自重计算表主索牵引索起重索总单位重g(KN)总重G(KN)根数611每根单位重(Kg/m)5.3081.7281.327单位重(KN/m)0.31210.01690.01300.342050.5481（2）集中荷载Q①跑车重Q1=2×0.5=1t②吊点重Q2=2×1.5=3t③起重索自重(走“6”线布置)Q3=2×6×50×1.327/1000=0.796t④考虑计算吊重Q4=25t（试吊时按1.2倍吊重30t进行）作用于一组主索上的集中荷载：最大荷载Qmax=Q1+Q2+Q3+1.2×P4=1+3+0.796+30=34.796t=341KN架空荷载Q0=Q1+Q2+Q3=1+3+0.796=4.796t=47KN3、最大吊装重量时主索的最大垂度和最大张力（1）最大垂度在缆索吊装过程中，主索的线形和张力是相互影响的，它们需要采用循环迭代方法来求解。但本次缆索吊装系统的验算，由于塔架顶高程和拱肋的最高高程已基本确定，因此主索的最大容许垂度即可确定：主索的最大容许垂度[f]＝24.72-2-2-1.5-2.5-1＝15.72m，因此缆索吊装方案中将主索最大垂度设计为15m＜[f]＝15.72m，能满足吊装高程的要求。（2）主索最大张力和强度验算设跨中产生最大垂度fmax=15m。图2-1主索计算简图Hmax=)cos844(12maxglQsQlf=)88.157342.041334148.157341(1512=894KN式中s——两吊点之间的间距，s＝13m。主索的最大拉力位于左岸塔顶，对应主索垂直分力。左岸：V=2Qgl+Htgβ=429.2125224138.1570.342tg=235KN右岸：V左=右VQglcos=160KN主索的最大拉力：Tmax=22maxVH=22235894=924KN对应右岸最大拉力：T=22maxVH=22166894=908KN主索极限拉断力：Tn=787×6=4722KN不考虑冲击系数，主索的安全系数：11.59244722maxTTKn，K≥3.5满足规范要求。4、索接触应力和主索拉应力的验算（1）主索接触应力验算主索最大接触应力：MpaDdEFTk1.6314.00018.075600388.3924minmax1max式中Dmin——平滚最小直径，其值为0.4mF——主索（6φ39）钢丝绳总截面积，F=6×564.63=3388mm2d——主索φ39钢丝绳钢丝直径Ek——主索弹性模量。主索接触应力安全系数：277.21.63117001maxK，满足规范要求。（2）主索拉应力验算主索最大主拉应力：MpaFTEnQFTk7.691388.392410756006341388.39243maxmax2max主索主拉应力安全系数：246.27.6911700maxK，满足规范要求。5、架设空缆时的初始张力和垂度根据上述最大吊装重量下的主索的线形和张力，可以逆向求出架空缆时的初始张力和空载（安装）垂度。（1）空缆架设时的主索初始张力空缆架设时的主索初始张力的水平分力H0的计算公式为：024coscos81324cos22200max22max22030FEGFEGQQHGGQQHFEHH将此式简化为02030BAHH式中E——钢丝绳的换算弹性模量，考虑到主索两端锚固端长度较长，kEllE，kE为钢丝绳的弹性模量MPaEk75600，因此MPaE35008756006.968.15737.868.157；F——所有钢丝绳的面积F=6×564.63=3388mm2；Q——吊装时总荷载Q＝341KN；Q0——跑车空载时的重量P0＝47KN；G——主索（包括起重绳和牵引绳）自重G＝50.548KN；Hm——主索最大水平分力Hm=924KN。因此，A＝1622KNB＝84743913KN3由此可以求得H0＝215KN（2）初始安装时的跨中垂度由H0＝215KN进而可以求得主缆初始安装时的跨中垂度:malHQHglf9.12138.15721544721588.157342.0482000206、两岸近塔点起吊计算（1）右岸第一段与主塔太近，距右岸主塔架15m处为系统最近吊点，同时也是跑车最大升角位置。计算在右岸塔架前15m起吊最大拱肋时的主索张力及升角。计算方法上述一样，计算公式为：0242)(324222223FEGFEGQQlxlxHGGQQHFEHHxxmmxx上式简化为023DCHHxxQx=Q=341KN；x=15m带入式中，求得A=1622KN；B＝701419795KN3,由此可以求得Hx=566KN。对应主索的垂直分力右岸：V右=HtglxlQgl)(cos2=312KN左岸：V左=83KN主索的最大拉力：Tmax=22maxVH=2283312=646KNmlHxlQxHxlgxfxxx8.8158.15715)8.1575663415662342.0(2)(相应的主索升角γ计算公式为：lQgHxltgtgxcos228.157341cos238.031221528.157429.2tg1519.18（2）左岸距塔架22位置为拱肋起吊点，依照上述方法计算结果如下：左岸：Hx=654KN；V左=348KN；f=10.7m；T=741KN。右岸：Hx=654KN；V右=47KN。2.1.2起重索计算1、起重索绕过卷扬机端的张力由于对于单个缆索是采用两点吊装，其卷扬机端张力的计算公式为：21max2mnQT起起=2596.098.0622.331=37.4KN式中Q起——最大起吊荷载=（3+0.796+30）×9.8=331.2KN；跑车中起重索采用钢丝绳走“6”布置，即有效绳数为n=6，滑轮组轮数m=5，转向滑轮数μ=2；1——滑轮组效率，取0.98；2——转向滑轮效率，取0.96。2、起重索安全系数（1）主拉应力安全系数：527.54.37197max起TTKn，满足规范要求。（2）起重索的接触应力MpaDdEFTk1.5372509.07560010002.1414.37min5.19maxmax起起起起式中D——滑轮最小直径，取大于12倍钢丝绳直径，250mm；F起——起重索截面积；5.19d——起重索钢丝直径。接触应力的安全系数：217.31.5371700max起K，满足规范要求。2.1.3牵引索计算1、牵引索牵引阻力计算（1）跑车运行阻力W1KNQW83.92)1519.18cos008.01519.18(sin291)cos(sinmax1max1式中μ1——钢丝绳与跑车德运动阻力系数，滑车为球轴承时μ1=0.008。（2）起重索运行阻力W2KNTWm86.998.014.3721243max2起式中η——起重索穿过滑车的效率，滑车为球轴承时η=0.98；m——起重索穿过跑车和滑车的数量,m=3+4=7（3）后牵引索的自然张力W3fxgW823牵KN87.2158)158.157(0169.02式中g牵——为牵引索单位长重量；f——后牵引索的自然垂度，控制在15m左右。（4）牵引索总牵引阻力WKN2、牵引索安全系数计算（1）牵引索的最大拉力KNWTn29.11598.020169.08.157256.1052lg22max牵牵式中η——牵引索穿过滑车的效率，滑车为球轴承时η=0.98；n——牵引索穿过滑车的数量。拉应力安全系数：22.229.115256max牵TTKn，满足规范要求。（2）牵引索的接触应力MpaDdEFTk89.868250875600100088.18356.105min22maxmax牵牵牵牵式中D——滑轮最小直径，取大于12倍钢丝绳直径，250mm；F牵——牵引索截面积；22d——牵引索钢丝直径。牵引索接触应力的安全系数：96.189.8681700max牵K，满足规范要求。2.1.4主索对主塔作用力主索在主塔产生的水平力公式（向跨中为正）：H=sin22主主主VHH主索在主塔产生的下压力公式（向下为正）：V=cosHV22主主主V式中V主——主索靠跨中竖向作用力；H主——主索靠跨中水平作用力；θ——边跨主索与主塔的夹角。计算结果如下：表2-3主索对主塔作用力计算表θ(弧度)垫梁反力工况H(KN)V(KN)H(KN)V(KN)H(KN)V(KN)距左主塔22m起吊653.70348.18-71.24499.88跨中吊装893.98235.41-10.88424.75距右岸主塔15m吊装566.1383.436.02200.63θ(弧度)垫梁反力工况H(KN)V(KN)H(KN)V(KN)H(KN)V(KN)距左主塔22m起吊653.7046.8390.77382.44跨中吊装893.98159.61113.96624.63距右岸主塔15m吊装566.13311.5911.07642.501.36451.0332-71.24499.88主塔最大受力靠跨中主索所用力主塔受力左岸113.96642.50靠跨中主索所用力主塔受力右岸2.2扣索系统计算单肋分5段吊装悬拼，由于节段不多，扣索张力可采用静力平衡法计算。节段架设期间的联结视为铰接，考虑施工人员和其他小型机具等，在个节段骨架自重基础上再加20KN施工荷载，第3段（和龙段）吊装时，按自重的25%作用在第2段端头上。2.2.1结构参数图2-2扣索计算简图表2-4节段参数表节段编号左一左二合龙右一右二弧长(m)24.9624.8823.6224.8824.88重量W(KN)250250250250250l1(m)19.6718.0419.1717.95l2(m)1.355.681.435.57h1(m)12.796.4313.196.92h2(m)0.671.080.761.51α(弧度)1.13310.49781.15350.5733β(弧度)0.57650.34240.60270.3680横撑编号1#2#3#5#4#重量Wh(KN)10010050100100备注：3#横撑在拱肋和龙后吊装，不计入计算荷载内。2.2.2扣索索力计算1、吊装左一段计算左1扣索V2=0,H2=0KNhlhhHllWWllVTh27.158952.64sin79.1267.192)3