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建筑土木]千島湖大橋纜索吊裝設(shè)計(jì)計(jì)算(文件)

 

【正文】 的拱肋采用了兩套相互獨(dú)立的纜索系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行吊裝 ,因此在進(jìn)行主塔驗(yàn)算時(shí),塔頂?shù)氖芰π杩紤]兩套吊裝系統(tǒng)的自重及最大吊裝重量。 由上述計(jì)算可知跑車(chē)在塔架前 20m處吊運(yùn)拱肋時(shí),主索 最大 升角 ?? 0,圖 3為最大升角時(shí)的吊裝示意圖 ; 轉(zhuǎn)向輪軸為球軸承,起重索穿過(guò)滑車(chē)的效率 ?? ,跑車(chē)運(yùn)行阻力系數(shù) ?? 。 ( 2)主索的主拉應(yīng)力 主索的主拉應(yīng)力的計(jì)算公式為: MpaFT EnPFT k 5961045172286 7560016 3m a xm a xm a x ?????????? 主索主拉應(yīng)力的安全系數(shù): ? ? ? ?596170 0m a x ???? ??K, 因此原設(shè)計(jì)主索的主拉應(yīng)力能滿(mǎn)足要求,毫無(wú)疑問(wèn),加強(qiáng)后的接觸應(yīng)力也能滿(mǎn)足要求。 因此, 479??A ; 695600444?B 由此可以求得 kNH 10780 ? ( 2)初 始安裝時(shí)的跨中垂度 由 kNH 10780 ? 進(jìn)而可以求得主纜初始安裝 時(shí)的跨中 垂度: mH lPHGlf 0000 ?? ??? ???? 杭新景高速公路千島湖支線(xiàn)千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng)計(jì)算復(fù)核咨詢(xún)報(bào)告 第 8 頁(yè) 共 33 頁(yè) 浙江大學(xué) 土木工程測(cè)試中心 因此在空纜架設(shè)時(shí),如果仍采用 8Φ39 的主索則主索的初始張力為kNHT os 00 ??? ,跨中的初始最大垂度為 mf ? ;如果采用加強(qiáng)后的 12Φ39 的主索,則主索的初始張力為 kNHT 1384 os 00 ???,跨中的初始最大垂度為 mf ? 。 。 ( 2)最大張力驗(yàn)算: 在主索 最大垂度 mf ? 的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行主纜的最大張 力驗(yàn)算,主索中的最大張力的計(jì)算方法采用經(jīng)典的解析法進(jìn)行 。 恒載計(jì)算 ( 1)主索荷載: 主索兩岸塔架等高,主索為平坡 (即 1cos ?? ),作用于主索上均布荷載 g由三部 分組成。 8) 主塔下 10#樁基和 14#樁基的地質(zhì)參數(shù): ? ? kPa1200?? (中風(fēng)化細(xì)砂巖), ? ? kPa65?? (強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖) 9) 主地錨的 地質(zhì) 參數(shù):地垅 與土層的摩擦系數(shù) ?f ,地壟 前巖層抗剪強(qiáng)杭新景高速公路千島湖支線(xiàn)千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng)計(jì)算復(fù)核咨詢(xún)報(bào)告 第 4 頁(yè) 共 33 頁(yè) 浙江大學(xué) 土木工程測(cè)試中心 度 ? ? kPa130?? ;地錨 橫擋的容許應(yīng)力 ? ? kPa1400?? 。 由于主地錨無(wú)地質(zhì)鉆探資料,故在主地錨的計(jì)算復(fù)核過(guò)程中,以施工單位提供的橋位處地質(zhì)鉆探資料 為參考,進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算復(fù)核,實(shí)際施工時(shí),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整或進(jìn)一步的驗(yàn)算。 浙江大學(xué)土木測(cè)試中心受中港二航局 杭新景高速公路千島湖支線(xiàn) SQD3 合同段項(xiàng)目經(jīng)理部 的邀請(qǐng),著重對(duì)有關(guān)無(wú)支架纜索吊裝系統(tǒng)的項(xiàng)目: ( 1) 無(wú)支架主纜索 的安全系數(shù); ( 2) 牽引 索 和起重索 的安全系數(shù); ( 3) 主塔 的強(qiáng)度驗(yàn)算; ( 4) 主塔 整體和局部穩(wěn)定性 驗(yàn)算 ; ( 5) 主地錨抗滑移、抗傾覆和抗拔安全性 進(jìn)行復(fù)核計(jì)算和審查,并提出相應(yīng)的計(jì)算復(fù)核報(bào)告。 該橋的纜索吊裝系統(tǒng)立面示意圖詳見(jiàn)圖 1。橋梁的 設(shè)計(jì)荷載為:汽 -超 20,掛 - 120;設(shè)計(jì)行車(chē)速度 80km/h。大橋 全 寬 23m,由 兩片拱肋 和懸挑橋道系組成 ,拱肋中到中間距 16m。 千島湖 1# 橋 是 由浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),中港二航局 杭新景高速公路千島湖支線(xiàn) SQD3 合同段 項(xiàng)目經(jīng)理部負(fù)責(zé)施工。 杭新景高速公路千島湖支線(xiàn)千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng)計(jì)算復(fù)核咨詢(xún)報(bào)告 第 2 頁(yè) 共 33 頁(yè) 浙江大學(xué) 土木工程測(cè)試中心 9 1 01 5 7 .8 m1 7 8m1 7 8m51主索地錨扣索錨索51錨索地錨 主索地錨1 1 1 4主 索主塔 1 2 1 3拼裝場(chǎng)地 堆放場(chǎng)地扣塔圖 1 千島湖 1號(hào)橋的纜索吊裝系統(tǒng)立面示意圖 二、 計(jì)算分析 依據(jù) ( 1) 中港二航局杭新景高速公路千島湖支線(xiàn) SQD3 合同段項(xiàng)目經(jīng)理部 :杭千高速千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng) 設(shè)計(jì)圖, 2020 年 12 月 ( 2)交通部頒:《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(合定本),人民交通出版社, 1989年; ( 3)交通部頒:《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》( JTJ0412020),人民交通出版社, 2020 年; ( 4)公路施工手冊(cè)編寫(xiě)組:《橋涵(下冊(cè))》,人民交通出版社, 2020 年; ( 5)交通部頒:《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》( JTJ07198),人民交通出版社, 1999 年; ( 6)楊文淵,徐犇編:《橋梁施工工程師手冊(cè)》,人民交通出版社, 1997年; ( 7)周水興,何兆益,鄒毅松等編著:《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》,人民交通出版社, 2020 年。 纜索系統(tǒng) 的 驗(yàn)算參考《 路橋施工計(jì)算手冊(cè)》 中解析公式進(jìn)行分析求解;主塔驗(yàn)算時(shí), 采用 通用有限元軟件 ANSYS 對(duì)其內(nèi)力和穩(wěn)定性進(jìn)行 空間 有限元 分析 ,在驗(yàn)算主塔穩(wěn)定性時(shí) 同時(shí)還 采用等效壓桿 法進(jìn)性簡(jiǎn)化驗(yàn)證; 主地錨 的抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定性、抗拔安全性 則 采用交通部頒布 的有 關(guān)地基基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了相應(yīng)的分析復(fù)核,主地錨自身強(qiáng)度的驗(yàn)算則采用有限元軟件 ANSYS 對(duì)其進(jìn)行分析。 上述參數(shù)如果與實(shí)際情況有出入,則需依據(jù)實(shí)際情況對(duì)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。 主 索 g1= 8= 牽引索 g2=2 = 杭新景高速公路千島湖支線(xiàn)千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng)計(jì)算復(fù)核咨詢(xún)報(bào)告 第 5 頁(yè) 共 33 頁(yè) 浙江大學(xué) 土木工程測(cè)試中心 起重索 g3=2 = 主索上均布荷載 g 總 =g1+g2+g3=++= G=g 總 L= 380=18389Kg= ( 2)作用于主索上的集中荷載 P由 4部分組成 : 跑車(chē)和定滑輪重 P1=2 =3t 吊點(diǎn)重 P2=2 2=4t 起重索自重 (走“ 8”布置 ) P3=2 8 50 纜索吊的最大吊裝重量 P4=75t(最重拱肋重 ,另外考慮了 掛籃及爬梯等重量 的作用 ) ; 于 是 一組主索上的集中力為 總P : P 總 =P1+P2+P3+ =3+4++45= ( 式中吊裝重量 P4前面 所乘 的 系數(shù)是考慮荷載的沖擊影 響 而產(chǎn)生的放大效應(yīng) ,取值原則詳見(jiàn)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》中的 P465 頁(yè) ) 最大吊裝重 量 時(shí) 主索 的 最大垂度 和 最大張力驗(yàn)算 ( 1) 最大垂度驗(yàn)算 : 在纜索吊裝過(guò)程中,主索的線(xiàn)形和張力是相互影響的,它們需要采用循環(huán)迭代方法來(lái)求解。 在最大吊裝重量作用下,主索的張力的水平分 力的計(jì)算公式: ? ?slfPfGlH ??? m a xm a xm a x 48 總 式中: 總P — 為作用在主 索上的最大集中荷載重量; s— 為 相應(yīng)于 總P 下兩跑 輪 之間的間距,取為 ms 18? 。 所以 kNT 2286c os2200 m a xm a x ?? ? 鋼絲繩容許的破斷拉力 ? ? kNT 62968787 ??? 因此主纜的安裝載重系數(shù)為 ? ? 22866296m a x ??? TTK, 不滿(mǎn)足施工規(guī)范 K≥ 的規(guī)定(公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè),基本資料, P852) ,建議加四 根 Φ39 的主索,以 滿(mǎn) 足 施工 要求 (加強(qiáng)后的 kNH 2348max ? , 相 應(yīng) 的 kNT 2442max ? 及杭新景高速公路千島湖支線(xiàn)千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng)計(jì)算復(fù)核咨詢(xún)報(bào)告 第 7 頁(yè) 共 33 頁(yè) 浙江大學(xué) 土木工程測(cè)試中心 ??K 滿(mǎn)足要求) 。 塔前起吊時(shí)的主索張力及主索升角 計(jì)算在塔前 20m 起吊最大拱肋時(shí)的主索張力及升角, 主索鞍兩邊的索的傾角示意圖詳見(jiàn)圖 2。 (四 )起重索驗(yàn) 算 起重索繞過(guò) 絞 車(chē)端的張力 由于對(duì)于單個(gè)纜索是采用兩點(diǎn)吊裝, 其 絞車(chē)端張力的 計(jì)算公式為 : kPT ??max 跑車(chē)中起重索采用鋼絲繩走 “8”,布置,即有效繩數(shù)為 n=8, 轉(zhuǎn)向滑輪 c=2,查表得 K=; ? 為受力不均勻系數(shù),取 2/3, P=P2+P3+=,因此起重索的張力為: kNT a x ??? 杭新景高速公路千島湖支線(xiàn)千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng)計(jì)算復(fù)核咨詢(xún)報(bào)告 第 10 頁(yè) 共 33 頁(yè) 浙江大學(xué) 土木工程測(cè)試中心 起重索安全系數(shù)驗(yàn)算 主 拉力 安全系數(shù) 驗(yàn)算: ? ?40197m a x ???? TTK n, 起重索的主拉力安全系數(shù) 基本滿(mǎn)足《路橋施工計(jì)算手冊(cè)中》規(guī)定的 ? ?6~5? 的要求。 牽引索10噸 卷?yè)P(yáng)機(jī)r1 5 0 . 2 8 圖 3 最大升角時(shí)的吊裝示意圖 三個(gè) 阻力各自 的計(jì)算公式分別如下: (1) 跑車(chē)運(yùn)行阻力 W1 kNPPW 200) o s () i n ( o ss i n1 ???????? ??? (2) 起重索運(yùn)行阻力 W2 杭新景高速公路千島湖支線(xiàn)千島湖 1 號(hào)橋纜索吊裝系統(tǒng)計(jì)算復(fù)核咨詢(xún)報(bào)告 第 11 頁(yè) 共 33 頁(yè) 浙江大學(xué) 土木工程測(cè)試中心 ? ? ? ? kNTW m 45m a x2 ??????? ?? (3) 后牽引索的松弛張力 W3 fxgW 82113 ?( 1g 為牽引索單位長(zhǎng)重量, 1x 為后引索的跨度 ) kNW ???? 因此 kNWWWW 2251213202021 ??????? 由于在跑車(chē)上設(shè)一動(dòng)滑輪故 : kNWy ??? 故 原設(shè)計(jì)方案中的 8t的卷?yè)P(yáng)機(jī)不能滿(mǎn)足施工要求,可以采用兩個(gè) 8t的卷?yè)P(yáng)機(jī)或 1 個(gè) 12t卷?yè)P(yáng)機(jī)作為牽引裝置, (4) 牽引索安全系數(shù)驗(yàn)算 牽引索的最大拉力: ? ?? ? ? ? ? ? kNLgWT n 21 ????????? ?=引 牽引索 拉力 的 安全系數(shù): ? ?2/2472432/ ???? 引T TK n,因此牽引索的最大主拉力安全 系數(shù)不能滿(mǎn)足施工規(guī)范的要求, 考慮到增加鋼絲繩直徑會(huì)造成施工很大的不便,因此 建議 在原 牽引索 的基礎(chǔ)上增加一根 ? 的鋼絲繩。 主塔所受的外力荷載 ( 1) 主索 所傳來(lái)的荷載 圖 4 為 纜索吊裝系統(tǒng)塔頂索鞍所承受的荷載 。 因此兩岸主塔所承受牽引索和起重索傳來(lái)的豎向力分別為: ? ? kNTVV qyCqyJ 2 6 i n22 4 72s i n22 ??????? ?? ??牽 ? ? kNTVV qzCqzJ i n2402s i n22 ??????? ?? ??起 ( 3) 纜風(fēng) 索所傳來(lái)的荷載 主塔的橫向抗風(fēng)索采用Φ 28 的鋼絲繩,在索塔的左右兩側(cè)各布置兩組(塔頂每組 2Φ 28 鋼絲繩,中間每組 1Φ 28), 抗風(fēng)索單根Φ 28mm, 鋼絲繩的初張力為 80kN,因此主塔的纜風(fēng)繩在塔內(nèi)產(chǎn)生的豎向力分別為 (由于兩邊對(duì)稱(chēng)因此不產(chǎn)生水平力 ) : 建德岸側(cè)主塔由纜風(fēng)繩產(chǎn)生的最大豎向力: kNV lfJ 67945s i n8012 ????? ?; 淳安岸側(cè)主塔由纜風(fēng)繩產(chǎn)生的最大豎向力: kNV lfJ 56545s i n8010 ????? ?。 ( 7)主索塔所受的力合計(jì): 建德岸 主塔所承受的豎向荷載為: kNVVVVVV saJlfJqzJqyJzJJ 4 0 0 4306 7 9432 6 72 9 8 5 ??????????? ?????? 建德岸主塔頂所承受的水平荷載為: kNHHH f e ngJzJJ 2 3 42/1 5 61 5 6 ????? ??? (說(shuō)明將作用在截面的形心的風(fēng)載通過(guò)內(nèi)力等效折算到塔頂) 淳安岸主塔所承受的豎向荷載為: kNVVVVVV saClfCqzCqyCzCC 3 1 7 0305 6 5432 6 72 2 6 5 ??????????? ?????? 淳安岸主塔頂所承受的水平荷載為: kNHHH f e ngCzCC 1 1 52/1 2 353 ????? ??? (說(shuō)明將作用在截面的形心的風(fēng)載通過(guò)內(nèi)力等效折算到塔頂) 主塔構(gòu)件的截面 參數(shù) 根據(jù)施工單位提供的圖紙可知,千島湖大橋的吊裝主塔擬采用 萬(wàn)能桿件拼成門(mén)式塔架 , 塔架腳 采用三角鉸形式。 由于萬(wàn)能桿件拼成的門(mén)式塔架之間除了頂端的強(qiáng)大的 門(mén)式橫撐外,在塔中還設(shè)置
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