通麦特大桥猫道计算书.docx

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通麦特大桥猫道计算书

通麦特大桥

猫道计算书

（评审稿）

四川路桥建设股份有限公司

通麦特大桥项目经理部

二O一三年九月

通麦特大桥

猫道计算书

编制

复核

审核

项目负责人

四川路桥建设股份有限公司

通麦特大桥项目经理部

二O一三年九月

编制依据

《通麦特大桥设计图纸》

《公路桥涵设计规范》（JTGD60-2004）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《公路桥梁抗风设计指南》

《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

《重要用途钢丝绳》（GB8918-2006）

《钢结构施工质量验收规范》（GB50205-2001）

《桥梁缆索用热镀锌钢丝》（GB/T17101-2008）

《一般工程用铸造碳钢件》（GB/T11352-2009）

《架空索道工程技术规范》（GB50127-2007）

《缆索起重机技术条件》（SL375-2007）

《起重吊装常用数据手册》

通麦特大桥猫道计算书

【1】工程概况

猫道是大跨径悬索桥施工必备的临时结构，为主缆架设、索夹和吊索安装、主缆防护等提供施工操作平台、材料及工具运输通道，其使用从始至终贯穿悬索桥整个上部构造安装施工过程，使用周期长，结构设计首先考虑抗风稳定性及结构安全，确保施工安全；其次要考虑施工简便、降低成本。

1.1猫道布置

猫道面层距主缆空载中心线下方1.5m，宽3.6m。

猫道采用两跨连续结构，跨径与桥型布置相同：

80.182m+258.64m。

猫道面网长度约351m。

每条猫道承重结构由4根Φ48猫道承重钢丝绳及2根Φ48门架支承钢丝绳组成，猫道承重钢绳和门架支承绳之间通过门架形成空间结构。

1.2猫道门架

每条猫道设猫道门架6个，边跨1个设置于跨中；中跨5个，间距48m。

门架主要用方钢制作。

1.3猫道底梁

猫道底梁作用是把4根猫道承重绳连接成整体共同受力，以提高猫道的整体刚度。

猫道底梁分为两种，中间底梁（IF）52根，门架底梁6根。

1.4猫道面层

猫道面层由承重网、步行网及防滑方木组成。

承重网为Φ5直径，50mm×75mm；步行网为Φ2直径，25mm×25mm；栏杆网为Φ5直径，50mm×100mm。

方木加劲条30mm×50mm×1500mm，间距50cm。

面网与方木用骑马钉连接，方木与沉重绳用14#铁丝绑扎，相邻面网及栏杆网之间搭接用14#铁丝缠绕并焊接，面网与栏杆网之间用14#铁丝连接。

1.5抗风抑振系统

由于桥区地处风口，每条猫道系统主跨设置一套由2根φ32（6×37S+IWR）组成抗风缆绳。

1.6锚固及垂度调整系统

面层承重绳通过锚梁锚固在重力锚预埋牛腿上，门架支承绳及扶手绳均通过散索鞍门架的转向装置锚固在锚定上。

承重绳的垂度调整通过锚梁上的拉杆进行调整。

1.7承重绳下压装置及变为钢架

由于采用两跨连续钢丝绳，当面层承重钢丝绳通过塔顶主索鞍两侧时，面层承重钢丝绳之间间距进行调整，其间距调整装置称为变为钢架，变位钢架用型钢制作。

为保证猫道面层与主缆之间的距离有足够的操作空间，在索塔顺桥向两侧设沉重绳下压装置，下压装置主要由下压梁、滑车组及锚固结构组成。

为保证面层承重绳与猫道门架支承绳的竖向间距，门架支承绳的转向点设置在塔顶门架顶部。

猫道构件统计表

猫道承重索

φ48（6×37S+IWR）

8.78kg/m

4

35.12kg/m

1870

门架承重索

φ48（6×37S+IWR）

8.78kg/m

2

17.56kg/m

1870

扶手绳

Φ20（6×37S+SF）

1.48kg/m

2

2.96kg/m

栏杆绳

Φ14（6×37S+SF）

0.727kg/m

4

2.908kg/m

猫道钢丝网

底面网（∮5，50×75+∮2，25×25）

侧面网（∮5，100×50）

37.6kg/m

1

37.6kg/m

防滑木方

50×30×1500

2.7kg/m

1

2.7kg/m

0.5m一道

其他恒载

10kg/m

1

10kg/m

猫道门架

Q235A

1280.94kg

1

1280.94kg

48m一道

大横梁及扶手立柱

Q235A

62.64kg

1

62.64kg

6m一道

小横梁及连接系

Q235A

17.647kg

1

17.647kg

6m一道

猫道滚轮

35.185kg

1

35.185kg

9m一道

【2】猫道承重索计算

2.1荷载计算（按单幅猫道计算分析）

荷载包括恒载、活载及风力等附加荷载（本猫道跨径小，借鉴同类似桥梁温度荷载小于1%，不列入计算）。

恒载包括承重索、面层、栏杆、索股滚轮支架，均折合为均布荷载计。

（1）承重绳自重

4根φ48（6×37S+IWR）=35.12kg/m

（2）门架承重绳

2根φ48（6×37S+IWR）=17.56kg/m

（3）扶手绳及栏杆绳

2根Φ20（6×37S+SF）=2.96kg/m

4根Φ14（6×37S+SF）=2.908kg/m

合计折合每米重量：

5.868kg/m

（4）猫道面网重量

底面网（∮5，50×75+∮2，25×25）

侧面网（∮5，100×50）

折合每米重量：

37.6kg/m

（5）防滑方木/0.5m设置一道

50×30×1500=1.35kg/根

折合每米重量：

1.35kg/根×4根=5.4kg/m

（6）大横梁及立柱栏杆/6m设置一道

折合每米重量：

62.64kg/6m=10.44kg/m

（7）小横梁及连接系统/6m设置一道

折合每米重量：

17.647kg/6m=2.94kg/m

（8）索股滚轮及支架/9m设置一道

折合每米重量：

35.185kg/9m=3.91kg/m

（9）绑扎防滑方木铁丝、索夹及其他线缆（电缆等）

折合每米重量：

4.0kg/m

猫道门架承重绳和猫道扶手绳在施工过程中自身承受其自重，同时门架承重绳和扶手绳参与受力，因此恒载计算时不考虑其传递自重荷载，同时验算承载能力时，不将其承载能力带入验算，将其承载能力作为安全储备。

恒载合计：

（1）~（9）=35.12+2.91+37.6+5.4+10.44+2.94+3.91+4=102.32kg/m

2.1.2活载

活载包括主缆索股、牵引绳及施工人员自重，最终转化为均布荷载

（1）主缆索股

施工时每条猫道考虑2根主缆丝股来计算活荷载，两根丝股单位长度荷载为：

21.2kg/m*2=42.2kg/m.

（2）施工人员自重

设计每条猫道按15个作业人员计算，每个人员重70kg，换算为单位长度活荷载为：

4.12kg/m。

（3）牵引绳

采用Φ32（6×37S+SF）=3.9kg/m

合计活载：

42.2+4.12+3.9=50.22kg/m。

2.1.3风荷载

（1）风载

a、等效静阵风风速计算

查表得该地区基本风压为0.35KN/㎡（n=50）（H=3000），作用在猫道上的静力风载强度。

猫道中点距离地面高度55.14m。

则设计基准风速对应猫道跨中点，其值为

等效静阵风风速取

，对应于猫道跨中点标高处。

b、静三分力系数

静三分力系数是风载和静风稳定计算的依据,鉴于本桥猫道尚未进行风洞试验,故参考宜昌长江公路大桥施工猫道取值

猫道静力三分力系数

-12

-0.0205

0.9033

-0.0958

-10

-0.0174

0.8215

-0.0649

-8

-0.0155

0.7827

-0.0913

-6

-0.0126

0.7321

-0.0986

-4

-0.0104

0.6735

-0.0482

-2

-0.0091

0.6206

-0.0756

0

-0.0080

0.5862

-0.0227

2

-0.0036

0.5871

-0.0187

4

-0.0089

0.6121

-0.0044

6

-0.0110

0.6544

0.0157

8

-0.0151

0.7241

0.0048

10

-0.0183

0.7785

0.0163

12

-0.0222

0.7932

-0.0003

风攻角（°）

静力三分力系数

猫道使用状态静力三分力系数图

猫道静力三分力计算结果

-12

122.2233605

-10

111.1551983

-26.05167543

-8

105.9052632

-6

99.05869834

-4

-19.3480856

-2

0

2

4

6

8

10

105.3369713

6.5430248

12

107.3259931

2.2猫道承重索张力计算

中跨跨度258.64m，工作垂度：

f=11.213

（1）恒载引起的张力

由上述计算知：

均布恒载：

q恒=102.32kg/m×10N/kg=1023.2N/m=1.24KN/m

（2）活载引起的张力

q活=50.22Kg/m=502.2N/m=0.5022KN/m。

以猫道边跨承重索为分析对象

边跨跨度80.182m，工作垂度：

f=1.12

（1）恒载引起的张力

由上述计算知：

均布恒载：

q恒=102.32kg/m×10N/kg=1023.2N/m=1.24KN/m

（2）活载引起的张力

q活=50.22Kg/m=502.2N/m=0.5022KN/m。

2.3承重绳强度验算

（1）主跨承重索最大张力组合：

T恒+T活=987.22+399.83=1387.05KN

承重索选用4根φ48钢丝绳，每根钢丝绳破端拉力总和不小于1270KN。

则安全系数=1270×4/1387.05=3.66＞[K]=3。

满足规范要求

（2）边跨承重索最大张力组合：

T恒+T活=999.48+404.79=1404.3KN

承重索选用4根φ48钢丝绳，每根钢丝绳破端拉力总和不小于1270KN。

则安全系数=1270×4/1404.3=3.62＞[K]=3。

满足规范要求

【3】猫道抗风稳定性验算及无应力长度计算

3.1计算模型

猫道采用Midas/Civil整体建模，猫道承重绳、扶手绳、门架承重绳采用索单元建立模型，猫道门架及小横梁采用桁架单元建立模型，主塔采用混凝土梁单元建立模型。

荷载取值包含：

①猫道结构自重；②风荷载（折算三分力）；③人群荷载；④2根主缆荷载；

猫道计算模型

3.2计算结果

3.2.1猫道空载状态模型验算（荷载：

猫道自重）

猫道架设完成，在无风的理想状态下猫道垂度与主缆安装线性相同，误差小于0.01m。

猫道空载状态

3.2.2猫道在设计风速空载状态下的位移验算（荷载：

自重+风荷载）

猫道架设完成，在设计风速31.1m/s的状态下,猫道跨中最大竖向位移为0.16m，猫道高度满足施工要求，猫道侧向最大位移1.23m，Uz/Lm=1.23/258.64=0.476%，变形很小，对于索桁架体系而言是安全的，加之索结构本身是可变体系,其姿态随风荷载自动调整,能自适应地抵抗风荷载。

猫道侧向位移计算结果

猫道竖向位移计算结果

3.2.3单幅猫道上放置两个主缆绳工况下的验算（荷载：

自重+风荷载+主缆荷载）

单幅猫道在2根主缆绳牵引完成并放置在猫道上时，在设计风速31.1m/s的状态下,猫道跨中最大竖向位移为0.42m，猫道高度满足施工要求，猫道侧向最大位移1.08m，Uz/Lm=1.08/258.64=0.42%，变形很小，对于索桁架体系而言是安全的。

猫道侧向位移计算结果

猫道竖向位移计算结果

3.2.4猫道颤振稳定性验算

（1）颤振检验风速

颤振检验风速为：

:

颤振检验风速

：

设计基准风速，37.631

：

考虑风速的脉动影响及水平相关特性的无量纲修正系数，查表得1.31

：

考虑风动试验误差及设计、施工中不确定因素的综合安全系数，K=1.2

（2）震颤临界风速

μ为桥梁与空气的密度比；

μ=m/（πρb2）,

=86.37/（3.14×1.225×1.82）=6.96

b=为1/2猫道宽度：

1.8m

ηs为形状系数,按《公路抗风设计指南》取用：

1

ηα为攻角效应系数,按《公路抗风设计指南》取用：

1

ft为1阶扭转频率：

0.329（使用Midas电算频率为0.328，相似）。

B为两根主缆绳宽：

15m；

为桥梁断面惯性半径比，

；

＞59.155。

满足静风稳定性要求。

3.2.5猫道无应力长度计算结果

猫道无应力长度计算表（E取值=1.95×108KN/㎡）

I端

J端

边跨

1

2

1

安装状态

2.2095

0.002

2.2075

0.0003

2.059

0.8015

21.2954

21.2434

2

3

2

安装状态

3.2773

0.003

3.2744

0.0006

3.0414

1.2209

21.9104

21.8338

3

4

3

安装状态

3.2863

0.003

3.2833

0.0006

3.0365

1.2567

22.5204

22.4443

4

5

4

安装状态

5.4309

0.005

5.4259

0.0016

4.995

2.1318

23.1745

23.0499

5

6

5

安装状态

5.4479

0.005

5.4429

0.0016

4.9861

2.1951

23.823

23.6992

6

7

6

安装状态

5.4648

0.005

5.4597

0.0016

4.9765

2.2579

24.4653

24.3424

7

8

7

安装状态

5.4824

0.0051

5.4773

0.0016

4.9671

2.3205

25.1016

24.9796

8

9

8

安装状态

5.5008

0.0051

5.4957

0.0016

4.9579

2.383

25.7318

25.6106

9

10

9

安装状态

5.5199

0.0052

5.5147

0.0016

4.9487

2.4453

26.3557

26.2354

10

11

10

安装状态

0.9828

0.0008

0.982

0.0001

0.9023

0.3895

23.3627

23.3377

11

12

11

安装状态

4.4949

0.0037

4.4912

0.0012

4.1062

1.8283

24.0576

23.9442

12

13

12

安装状态

5.4058

0.0045

5.4013

0.0018

4.9111

2.259

24.7687

24.6339

13

14

13

安装状态

5.4256

0.0045

5.4211

0.0018

4.901

2.3277

25.4723

25.3386

14

15

14

安装状态

5.4464

0.0046

5.4418

0.0018

4.8909

2.3962

26.1683

26.0356

15

16

15

安装状态

5.4679

0.0046

5.4633

0.0018

4.881

2.4646

26.8566

26.7249

16

17

16

安装状态

5.4893

0.0047

5.4846

0.0018

4.8703

2.5323

27.5372

27.4066

17

18

17

安装状态

3.0702

0.0026

3.0676

0.0006

2.7079

1.4469

28.1523

28.0801

18

19

18

安装状态

3.0811

0.0027

3.0784

0.0006

2.7019

1.4808

28.7604

28.6888

19

20

19

安装状态

3.0931

0.0027

3.0905

0.0006

2.6967

1.515

29.3618

29.2908

20

21

20

安装状态

2.4161

0.0021

2.414

0.0003

2.0942

1.2049

29.9407

29.8859

合计

85.993

85.917

中跨

21

21

22

安装状态

11.4962

0.0112

11.485

0.0068

10.6845

4.2432

21.7848

21.5346

22

22

23

安装状态

10.9706

0.0106

10.96

0.0062

10.2481

3.9154

21.0306

20.7893

23

23

24

安装状态

10.8865

0.0105

10.876

0.0062

10.2195

3.7519

20.2804

20.0386

24

24

25

安装状态

10.8063

0.0104

10.7959

0.0061

10.1925

3.5901

19.5247

19.2825

25

25

26

安装状态

10.7735

0.0102

10.7633

0.0061

10.1681

3.5605

19.4207

19.1763

26

26

27

安装状态

10.6959

0.0101

10.6858

0.0061

10.1414

3.399

18.6513

18.4064

27

27

28

安装状态

10.6244

0.01

10.6144

0.006

10.1184

3.2397

17.8767

17.6313

28

28

29

安装状态

10.5571

0.0099

10.5473

0.006

10.0972

3.082

17.097

16.851

29

29

30

安装状态

10.4933

0.0098

10.4836

0.0059

10.0772

2.9256

16.3122

16.0657

30

30

31

安装状态

10.4624

0.0094

10.453

0.0061

10.0588

2.878

16.0951

15.8389

31

31

32

安装状态

10.4034

0.0093

10.3941

0.0061

10.0421

2.718

15.273

15.0162

32

32

33

安装状态

10.3491

0.0092

10.3399

0.0061

10.0276

2.5592

14.4459

14.1886

33

33

34

安装状态

9.6597

0.0086

9.6512

0.0053

9.3931

2.2539

13.6142

13.3723

34

34

35

安装状态

0.6567

0.0006

0.6561

0

0.6404

0.1453

12.7931

12.7765

35

35

36

安装状态

10.2363

0.009

10.2273

0.006

10.0101

2.1403

12.1983

11.939

36

36

37

安装状态

10.2359

0.0093

10.2266

0.0058

9.9975

2.1964

12.5159

12.2657

37

37

38

安装状态

10.1929

0.0093

10.1836

0.0057

9.9855

2.0454

11.7013

11.4506

38

38

39

安装状态

10.1539

0.0092

10.1447

0.0057

9.9755

1.8952

10.8829

10.6318

39

39

40

安装状态

10.0656

0.0091

10.0566

0.0056

9.9147

1.7368

10.0609

9.8107

40

40

41

安装状态

10.0924

0.0091

10.0833

0.0057

9.965

1.5981

9.237

8.9849

41

41

42

安装状态

10.0773

0.0092

10.068

0.0056

9.9605

1.5295

8.8534

8.6059

42

42

43

安装状态

10.0537

0.0092

10.0445

0.0055

9.9579

1.3845

8.0395

7.7916

43

43

44

安装状态

10.0376

0.0092

10.0284

0.0055

9.9606

1.2404

7.2229

6.9745

44

44

45

安装状态

10.0201

0.0091

10.0109

0.0055

9.96

1.096

6.4038

6.155

45

45

46

安装状态

10.0148

0.0092

10.0056

0.0055

9.9624

1.0232

5.9873

5.7404

46

46

47

安装状态

10.0398

0.0092

10.0305

0.0055

10.0008

0.8834

5.1719

4.9236

47

47

48

安装状态

10.9772

0.0101

10.9672

0.0066

10.9475

0.8073

4.3536

4.0815

合计

271.032

270.782

【4】猫道承重绳锚固构造验算

4.1荷载取值

承重索最大计算张力Tmax=1404.3KN。

荷载组合：

1.2自重+1.4Tmax（Tmax已包含猫道恒载+活载+风荷载）。

采用Midas建立实体模型进行验算。

猫道承重绳锚固系统计算模型

4.2牛腿及锚梁受力计算

结果：

最大应力为158Mpa＜1.3[σ]=182Mpa.

牛腿及锚梁计算应力图

4.3位移计算

牛腿最大绝对位移：

1.7mm满足规范要求。

牛腿计算位移图

锚梁最大绝对位移：

3.34mm，面板绝对变形量＜3.34-3.09=0.25mm满足规范要求。

锚梁计算位移图

4.4牛腿抗拔验算

牛腿预埋件为[32a型槽钢，4组