通麦特大桥猫道计算书文档格式.docx
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1870
门架承重索
2
17.56kg/m
扶手绳
Φ20(6×
37S+SF)
1.48kg/m
2.96kg/m
栏杆绳
Φ14(6×
0.727kg/m
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
防滑木方
50×
30×
1500
2.7kg/m
0.5m一道
其他恒载
10kg/m
猫道门架
Q235A
1280.94kg
48m一道
大横梁及扶手立柱
62.64kg
6m一道
小横梁及连接系
17.647kg
猫道滚轮
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
折合每米重量:
(5)防滑方木/0.5m设置一道
1500=1.35kg/根
1.35kg/根×
4根=5.4kg/m
(6)大横梁及立柱栏杆/6m设置一道
62.64kg/6m=10.44kg/m
(7)小横梁及连接系统/6m设置一道
17.647kg/6m=2.94kg/m
(8)索股滚轮及支架/9m设置一道
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)
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
-0.0080
0.5862
-0.0227
-0.0036
0.5871
-0.0187
-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
122.2233605
111.1551983
-26.05167543
105.9052632
99.05869834
-19.3480856
105.3369713
6.5430248
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
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
4/1404.3=3.62>[K]=3。
【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。
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:
ηα为攻角效应系数,按《公路抗风设计指南》取用:
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
安装状态
2.2095
0.002
2.2075
0.0003
2.059
0.8015
21.2954
21.2434
3
3.2773
0.003
3.2744
0.0006
3.0414
1.2209
21.9104
21.8338
3.2863
3.2833
3.0365
1.2567
22.5204
22.4443
5
5.4309
0.005
5.4259
0.0016
4.995
2.1318
23.1745
23.0499
5.4479
5.4429
4.9861
2.1951
23.823
23.6992
7
5.4648
5.4597
4.9765
2.2579
24.4653
24.3424
5.4824
0.0051
5.4773
4.9671
2.3205
25.1016
24.9796
9
5.5008
5.4957
4.9579
2.383
25.7318
25.6106
5.5199
0.0052
5.5147
4.9487
2.4453
26.3557
26.2354
11
0.9828
0.0008
0.982
0.0001
0.9023
0.3895
23.3627
23.3377
4.4949
0.0037
4.4912
0.0012
4.1062
1.8283
24.0576
23.9442
13
5.4058
0.0045
5.4013
0.0018
4.9111
2.259
24.7687
24.6339
14
5.4256
5.4211
4.901
2.3277
25.4723
25.3386
15
5.4464
0.0046
5.4418
4.8909
2.3962
26.1683
26.0356
16
5.4679
5.4633
4.881
2.4646
26.8566
26.7249
17
5.4893
0.0047
5.4846
4.8703
2.5323
27.5372
27.4066
18
3.0702
0.0026
3.0676
2.7079
1.4469
28.1523
28.0801
19
3.0811
0.0027
3.0784
2.7019
1.4808
28.7604
28.6888
20
3.0931
3.0905
2.6967
1.515
29.3618
29.2908
21
2.4161
0.0021
2.414
2.0942
1.2049
29.9407
29.8859
合计
85.993
85.917
中跨
22
11.4962
0.0112
11.485
0.0068
10.6845
4.2432
21.7848
21.5346
23
10.9706
0.0106
10.96
0.0062
10.2481
3.9154
21.0306
20.7893
24
10.8865
0.0105
10.876
10.2195
3.7519
20.2804
20.0386
25
10.8063
0.0104
10.7959
0.0061
10.1925
3.5901
19.5247
19.2825
26
10.7735
0.0102
10.7633
10.1681
3.5605
19.4207
19.1763
27
10.6959
0.0101
10.6858
10.1414
3.399
18.6513
18.4064
28
10.6244
0.01
10.6144
0.006
10.1184
3.2397
17.8767
17.6313
29
10.5571
0.0099
10.5473
10.0972
3.082
17.097
16.851
30
10.4933
0.0098
10.4836
0.0059
10.0772
2.9256
16.3122
16.0657
31
10.4624
0.0094
10.453
10.0588
2.878
16.0951
15.8389
32
10.4034
0.0093
10.3941
10.0421
2.718
15.273
15.0162
33
10.3491
0.0092
10.3399
10.0276
2.5592
14.4459
14.1886
34
9.6597
0.0086
9.6512
0.0053
9.3931
2.2539
13.6142
13.3723
35
0.6567
0.6561
0.6404
0.1453
12.7931
12.7765
36
10.2363
0.009
10.2273
10.0101
2.1403
12.1983
11.939
37
10.2359
10.2266
0.0058
9.9975
2.1964
12.5159
12.2657
38
10.1929
10.1836
0.0057
9.9855
2.0454
11.7013
11.4506
39
10.1539
10.1447
9.9755
1.8952
10.8829
10.6318
40
10.0656
0.0091
10.0566
0.0056
9.9147
1.7368
10.0609
9.8107
41
10.0924
10.0833
9.965
1.5981
9.237
8.9849
42
10.0773
10.068
9.9605
1.5295
8.8534
8.6059
43
10.0537
10.0445
0.0055
9.9579
1.3845
8.0395
7.7916
44
10.0376
10.0284
9.9606
1.2404
7.2229
6.9745
45
10.0201
10.0109
9.96
1.096
6.4038
6.155
46
10.0148
10.0056
9.9624
1.0232
5.9873
5.7404
47
10.0398
10.0305
10.0008
0.8834
5.1719
4.9236
48
10.9772
10.9672
0.0066
10.9475
0.8073
4.3536
4.0815
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[32a底以2[10型钢焊成整体,钢与砼的握裹力一般为2~3.5MPa,此处偏安全不计连接[10型钢的