南宁永和大桥缆索吊装系统设计计算书1

1、南宁永和大桥缆索吊装系统设计计算书1 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 南宁永和大桥缆索吊装系统设计计算书 一：基础资料 图1 缆索吊装计算简图 标高和尺寸单位：m 吊重：T 2、控制重量：G控 （1）、拱肋重（以最重的第二段拱肋重为控制重量） （2）、起重吊具重 G2=12T （3）、起吊绳重 G4=4组×8线/组×116m/线×（5）、配重 G5=12T G控=G1+G2+G3+G4 =1 取P=1500KN 2、钢绳选用（见表1） 钢丝绳选用规格表 表1 （1）天线工作垂度 - 1 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 （2）滑车组最小高度 h1=3m （3）跨

2、越障碍物的安全高度 h2=3m （4）千斤头长度 h3=4m （5）吊重物的高度 h4=8m （6）其它不可预见的因素 h5=2m 则计算索塔顶标高为：（拱顶标高）+f+ 而索塔底标高为：（索塔设置在12#墩15#墩的系梁上） 则索塔高度为： 取索塔高度为： 则索塔顶标高为： 二：主绳计算 1、主索受力计算 作用在主索上的力分为两部分，一是均布荷载，二是集中荷载。均布荷载由起重索、牵引索、主索等三部分自重组成，即： G=（g1+g2+g3）×L G=（4×1.98+4×2.768+8×）××9.8=611KN 集中荷载为P=1500K

3、N 最大水平张力计算 Hm=GL2+2P(L2-a)/8fm =5381KN 竖向力V=（P+G）/2=1056KN 主索最大张力Tm=（Hm2+V2）1/2=(53812+10562)1/2=5487KN 主索安全系数K=T/ Tm=(8×2450)/5487 =3.57=K=3 故安全。 2、主索应力验算 （1） 荷载作用下的弯曲应力 缆索的弯曲应力计算采用以下公式 w1=VE/(TmF)1/2/n =1500×11500/(5487×133.36) 1/2/4 =46.97 KN/cm2 上式中，E-主索的弹性模量，E=11500KN/cm2 V-作用在缆索

4、上的垂直荷载，V=1500KN F-缆索的截面积，F=133.36 cm2 n-作用在一根缆索上的滑轮数，n=4 （2） 包裹滑轮子的缆索弯曲应力 w2=CeE/(D) 上式中，钢丝直径 D平滚最小直径 Ce=0.104+0.04×2×/(D) 代入上式得 - 2 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 所以，主索的拉应力为： 则：=/ max=196/88.1=2.22>2 主索的接触应力为： 则接触应力的安全系数 =/ max=196/50.94=3.85>K=2 故安全。 3、主索安装垂度计算 a:换算弹性模量 根据公式：E=El2/Li Li

5、=L1/cos1+L2+L3/cos2 =992m 则E=El2/×11500/992=5202KN/cm2 a:换算弹性模量 根据公式：E=El2/Li Li=L1/cos1+L2+L3/cos2 =992m 则E=El2/×11500/992=5202KN/cm2 b: 主索安装架设时的张力与初始垂度计算(不安装吊具, PX=0时) 根据主索的张力方程，计算主索的初始张力H0, Hx3+AHx2-B-CX(L2-X)=0 式中K1=EkFCOS2/24=5202× =28906KN K2=3Q(Q+G)+G2=(3×1500×(1500+5

6、27)+5272) =9399229KN2 A=K1K2/Hm2-Hm=4002KN B=K1G2=8028034474KN3 不安吊具时，PX=0 C=0 则B+CX(L2-X)= 8028034474 将数字代入Hx3+AHx2-B -CX(L2-X)=0得 Hx3+4002Hx2-8028034474=0 解得：Hx=1238KN 此时，相应的安装垂度为 c: 主索安装架设时的张力与初始垂度计算(安装吊具, PX=280时) 根据主索的张力方程，计算主索的初始张力H0, Hx3+AHx2-B-CX(L2-X)=0 式中K1=EkFCOS2/24=5202× =28906KN K

7、2=3Q(Q+G)+G2=(3×1500×(1500+611)+6112) =9872821KN2 - 3 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 A=K1K2/Hm2-Hm=4475KN B=K1G2=1.07912×1010KN3 安吊具时，PX=280KN(约) K3=12P(G+PX)=12×280×(280+611)=2993760KN2 C=K1K3/L22=429787 则×1010 +429787××1010 将数字代入Hx3+AHx2-B -CX(L2-X)=0得 Hx3+4475Hx2-3.242&

8、#215;1010=0 解得：Hx=2202KN 此时，相应的安装垂度为 4、温度变化对主索张力的影响 设吊装时的温度为200C，若气温升高，则主索的水平张力减少，只有在气温降低时，主索的水平张力才会增大，因此取降温进行计算。 设气温由200C降低到50C，则T=150C，张力方程式为： 32HT+AHT-B=0, 式中：A= K1K2/Hm2-Hm-TE×15×5202×133.36=4350KN B=K1G2+P(P+G) EFCOS2/8 =28906×6112+1500×(1500+611)×5202×133.36/

9、8=2.854×1011 将数字代入HT3+AHT2-B=0, HT3+4350HT2-2.854×1011=0 解得：HT=5408KN 比降温前张力增大HT= HT- Hm=5408-5381=27KN 5、主索作用在塔顶上的力 当荷载作用在跨中时，此时塔顶上的力最大，有 则作用在中华路塔和南建路塔顶上的力为： H=T(cos3- cos1)=635N 上式中，1= 三：起重索计算 1、拱肋采用双吊点起吊，每个吊点使用一根22钢丝绳，采用滑车组绕8线，则起重快绳拉力T按下式计算 T=(K-1)P,Kn-1Kt/(Kn-1) 上式中，k-滑车阻力系数 n-工作绳数，n=8

10、 P/-计算荷载，P/=375KN t-导向滑车数，t=3 T=(1.02-1) ×375×1.028-1×1.023/(1.028-1) 安全系数K=325/53.3=6.1>K=5 - 4 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 选用8T的慢速卷扬机作动力装置。 2、起重索的应力安全系数 上式中，钢丝绳的直径， D转向轮最小直径，D=48cm 应力安全系数K/ 起=/ m=187/52.4=3.56>K=2 故安全。 3、起重索作用在塔架顶部的力 参照图1，由起重索作用在塔架顶部的力 则作用在中华路塔顶上的力为： 上式中， 3=4=si

11、n-1(V/T)=11.096 0 四、牵引索计算 （一）以第一节段拱肋吊装时的总牵引力进行计算 1、安装第一节段拱肋的总牵引力计算，即时4T =1070KN Hx3+AHx2-B-CX(L2-X)=0 式中K1=EkFCOS2/24 =28906KN K2=3Q(Q+G)+G2=(3×1070×(1070+611)+6112)=5769331KN2 A=K1K2/Hm2-Hm=28906×5769331/41862- 4186=5331KN B=K1G2=1.07912×1010KN3 K3=12P(G+P)=21584040KN2 C=K1K3/L2

12、2=3098631 则×1010+3098631××(448.72-55.34) =7.825×1010 代入方程得， Hx3+5331Hx2-7.825×1010=0 解得：Hx=3058KN 此时，主索的升角为 2、牵引索总牵引力由三部分组成，即 （1） 跑车运行阻力使牵引索产生的牵引力 T1=P(sin+fcos)=216KN 式中，f为跑车轮与主索的摩阻系数， （2） 起重索运行使牵引索产生的阻力 T2=4T起(1- 式中，球轴承，m=9 （3） 后牵引索的松驰张力T3 - 5 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 取牵引索的垂度f2=4

13、2m 总牵引力T牵。 （二）以第二节段拱肋吊装时的总牵引力计算作为控制时 1、装第二节段拱肋的总牵引力计算，即时,Q=1500KN 牵引索的张力方程式为： Hx3+AHx2-B-CX(L2-X)=0 式中 K1=EkFCOS2/24 =28906KN K2=3Q(Q+G)+G2=(3×1500×(1500+611)+6112) =9872821KN2 A=K1K2/Hm2-Hm=4475KN B=K1G2=1.07912×1010KN3 2K3=12P(G+P)=37998000KN C=K1K3/L22=5455039 则×1011 代入方程得， 32

14、11Hx+4475Hx-1.64764×10=0 解得：Hx=4326KN 此时，主索的升角为 牵引索总牵引力由三部分组成，即 a) 跑车运行阻力使牵引索产生的牵引力 T1=P(sin+fcos)=243.3 KN 式中，f为跑车轮与主索的摩阻系数， b) 起重索运行使牵引索产生的阻力 T2=4T起(1- 式中，球轴承，m=9 c) 后牵引索的松驰张力T3 （取牵引索的垂度f2=42m） 总牵引力T牵 而T=324.6 KN>Ti=302.3KN(以第一节段拱肋吊装时的总牵引力) 故以第二节段拱肋吊装时的总牵引力作为牵引力的控制计算，则牵引索采用 428钢丝绳， 有K=

15、T/ T K=4×374/324.6=4.61>K=3,故可以使用 采用10T的卷扬机作动力装置，牵引绳28钢丝绳，在安装第一、二段时，另设一台5T的卷扬机作帮拉。 由上述（一）和（二）的比较可见，牵引力最大是在第二节段拱肋吊装时发生，所以牵引索的控制是以第二节段拱肋为准，经比较最终确认采用428钢丝绳作为牵引索。 （三）起吊时的牵绳背梢力计算（最大牵引力计算） 1、装第二节段拱肋的总牵引力计算，即X=26m时,Q=1500KN 牵引索的张力方程式为： - 6 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 Hx3+AHx2-B-CX(L2-X)=0 式中K1=EkFCOS2/24

16、 =28906KN K2=3Q(Q+G)+G2=(3×1500×(1500+611)+6112) =9872821KN2 A=K1K2/Hm2-Hm=4475KN B=K1G2=1.07912×1010KN3 K3=12P(G+P)=37998000KN2 C=K1K3/L22=5455039 则×1010 代入方程得， Hx3+4475Hx2-7.0746×1010=0 解得：Hx=3062KN 此时，主索的升角为 牵引索总牵引力由三部分组成，即 d) 跑车运行阻力使牵引索产生的牵引力 T1=P(sin+fcos)=460KN 式中，f为跑车

17、轮与主索的摩阻系数， e) 起重索运行使牵引索产生的阻力 T2=4T起(1- 式中，球轴承，m=9 总牵引力T牵 有K=T/ T K=4×374/495.4=3.02>K=3,故可以使用 此时的牵引力为背牵引的拉力，采用10T的卷扬机作动力装置，牵引绳28钢丝绳走2线，另设一台5T的卷扬机作帮拉。 由上述（一）和（二）的比较可见，牵引力最大是在第二节段拱肋吊装时发生，所以牵引索的控制是以第二节段拱肋为准，经比较最终确认采用428钢丝绳作为牵引索。 2、牵引索作用于塔架顶部的外力 当荷载作用于跨中时，主索的升角为零，由前面的计算式可得此时的牵引力为： =1500×

18、;0.008+35.4+4×0.02768×224.42/(8×8.98)=125KN 则作用在塔顶上的力为： V=T(sin1+ sin3)=87KN 五：扣索计算 扣索采用在索塔上进行塔扣的方法，用预应力钢绞线作为扣索。 （一）任一节段拱肋所需的扣索拉力 本计算书以近似计算方法进行，计算如下: T1 T2 T3 - 7 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 扣索拉力计算简图 图2 1、拱肋自重P1引起的扣索拉力T1 T1=P上X1/Z 3、接头处风缆拉力P2产生的扣索拉力T2 T2=P2X2/Z=100×X2/Z 4、下一段合拢时搁置在边肋引起的扣索拉

19、力×P下X3/Z 综上所述，则任一段拱肋所需的扣索拉力TI为 TI= P上X1/Z+100××P下X3/Z，由上式可得全桥共七大段拱肋在不同情况下所需的扣索拉力TI的计算结果如下表所示。 扣索计算相关数值表 表2 上面为只考虑拱肋重量按一端绞结进行计算,且单根承受力时的最大计算索力近似计算结果。 - 8 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 扣索采用的高强钢绞线，每一根高强钢绞线的破断拉力为； 根据安全系数K扣=T/T>2进行扣索的设置，则每根钢绞线计算工作拉为： T=13t 则七根扣索所需的最少钢绞线根数计算如下表。 4、正式扣索受力计算 节段吊装到

20、位后交由扣索受力，1，2，4节段为临时扣索， 3，5，6，7号节段4组为正式扣索，用的钢铰线受力，临时扣索拆除后，全部交由正式扣索受力，计算原理及图示如下： 把拱肋当成一完全刚性体，假设拱肋在扣索作用下旋转一个角度，通过扣索的受力条件和变形协调条件建立方程： S1×107.48+ S2×104.55+S3×99.23+S3××75.65 假设旋转角度为, S1=L1×EA1/L1 ×/COS53.654 S2=L2×EA2/L2 ×/COS47.825 S3=L3×EA3/L3 ×/C

21、OS39.806 S4=L4×EA4/L4 × L1=228m L2=202m L3=177m L4=136m A1=1960mm2 A2=1960mm2 A3=1680mm2 A4=1120mm2 钢绞线E取 解得1KN S4=522KN - 9 - 5、计算背扣索 背扣索主要是为了平衡前扣索的水平分力，故由前面的计算可得： 根据最大前扣索索力，则 - 10 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 作用在塔顶上的背扣索力为： 背 T背××××cos32.3110)/ cos25.710=666.4t=6531KN 背扣索所需钢绞线数量计

22、算成果表 表5 6、扣索作用在塔顶上的力 当吊装第七段并扣在索塔上时，此时塔顶上的力最大，则按扣索索力在水平方向的分力为零，计算背扣索的拉力，此时扣索作用于塔顶的力为： 则作用在塔顶上的力为： V= T扣sin扣 + T背sin背=4205KN 六：工作吊蓝计算 1、系统设置 （1） 吊蓝吊重50KN，吊蓝自重10KN，跑车和定滑轮按5KN控制 设计； （2） 承重绳采用2的钢丝绳，起吊绳采用2的钢丝 绳，牵引绳采用单根的钢丝绳。钢丝绳选用规格见表2。 钢丝绳选用规格表 表6 - 11 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 A:作用在承重索上的力分为两部分，一是均布荷载，二是集中荷载。均布荷载由

23、起重索、牵引索、承重索三部分自重组成，即： G=（g1+g2+g3）×L G=（1.638+2×1.326+2×）×× 集中荷载为P=50×1.2+10+6+6 B:最大水平张力计算 Hm=(GL2+2PL2)/8fm Hm =(488.6×448.72+2×82.8×448.72)/(8×32.1) =444KN 竖向力V=（P+G） 主索最大张力Tm=（Hm2+V2）1/2=452KN 主索安全系数K=T/ Tm=1072×2/452 =4.74>K=3 故安全。 C

24、:承重索应力验算 承重索在荷载作用下的弯曲应力计算采用以下公式 w1= Tm/F +VE/(TmF)1/2/n 上式中，E-索的弹性模量，E=7560KN/cm2 V-作用在缆索上的垂直荷载 F-缆索的截面积 n-作用在缆索上的滑轮数，n=4 总应力的安全系数 k=/wi=155/48.1=3.22>K=2 故安全。 D: 承重索安装垂度计算 承重索安装架设时的张力与初始垂度计算 根据承重索的张力方程，计算承重索的初始张力H0, 32Hx+AHx-B-CX(L2-X)=0 式中K1=EkFCOS2/24 =3392KN K2=3Q(Q+G)+G2=50426KN2 A=K1K2/

25、Hm2-Hm=424KN B=K1G2=26627064KN3 安吊具时，PX=15KN K3=12P(G+PX)=18648KN2 则B+CX(L2-X)= 42443078 - 12 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 将数字代入Hx3+AHx2-B -CX(L2-X)=0得 Hx3+424Hx2-42443078=0 解得：Hx=259KN 此时，相应的安装垂度为 3、起重索计算 A:起重索采用使用一根2钢丝绳，采用滑车组绕2线，则起重快绳拉力T按下式计算 T=(K-1)P,Kn-1Kt/(Kn-1) =(1.02-1) ×41.4×1.022-1×1.02

26、2/(1.022-1) 上式中，k-滑车阻力系数 n-工作绳数，n=2 P/-计算荷载， t-导向滑车数，t=2 安全系数K=179/21.8=8.2>K=5 选用5T的慢速卷扬机作动力装置。考虑到安全储备，最大起重能力按70%计算，有50×70%=35KN>T=21.8KN,满足要求。 B: 起重索的应力安全系数 上式中，钢丝绳的直径，=0.09 cm D转向轮最小直径，D=20cm 应力安全系数K/ 起=/ m=155/49.5=3.13>K=2 故安全。 4、牵引索计算 设吊蓝运行到塔前2m时牵引索受力最大，即X=2m时 牵引索的张力方

27、程式为： Hx3+AHx2-B-CX(L2-X)=0 式中K1=EkFCOS2/24 =3656KN K2=3Q(Q+G)+G2=50426KN2 A=K1K2/Hm2-Hm=491KN B=K1G2=28699454KN3 K3=12P(G+PX)=182232 KN2 C=K1K3/L22=3309 则B+CX(L2-X)= 31655740 将数字代入Hx3+AHx2-B -CX(L2-X)=0得 Hx3+491Hx2-31655740=0 解得：Hx=212KN 此时，主索的升角为 =tg-1(L2-2X)(g+P/L2)/(2Hx)= 16.1860 3、牵引索总牵引力由三部分组成，

28、即 （1） 跑车运行阻力使牵引索产生的牵引力 - 13 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 T1=P(sin+fcos) 式中，f为跑车轮与主索的摩阻系数， （2） 起重索运行使牵引索产生的阻力 a+bT2=(1-)P/(m+N) 上式中， 球轴承-滑轮组效率系数， a-动滑轮数，a=1, b-定滑轮数，b=2, -滑轮组轮数，=3 n-转向滑轮数，n=2,m=2 （3） 后牵引索的松驰张力T3 （取牵引索的垂度f2=42m） 总牵引力T牵 有K=T/ T 而T=222KN K=222/39.3=5.65>K=3,故可以使用 采用5T的卷扬机作动力装置，牵引绳钢丝绳。 4、工作挂

29、蓝作用于塔架顶部的外力 当荷载作用于跨中时，主索的升角为零，而挂蓝的3=4可由下式计算： 3= 则作用在塔顶上的力为： V=T(sin1+ sin3)=355KN 七：抗风计算 根据在前面的计算，可知作用在塔顶的水平力H为 南建路=中华路：HZ= 上式中， HNI分别为主索、起重索、牵引索、扣索、工作吊蓝以及风载在南建路产生的水平 力； HZI分别为主索、起重索、牵引索、扣索、工作吊蓝以及风载在中华路产生的水平 力； 设每组吊点布设两对钢丝绳作抗风，则相关值计算如表4。 按塔顶容许位移计算缆风索的安装张力： 由于索塔采用绞结，按规范规定，塔顶容许位移为 =H/150=86.5cm, （一）前后

30、抗风计算 A：用钢丝绳作抗风时的计算 - 14 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 计划采用前抗风为2×343，后抗风为2×3，则根据下式计算塔顶最小位移为： = HZ/Kicos2 因=0.697m<=H/150=86.5cm,抗风索数量满足要求，故可以进行抗风的初安装力计算。 1、计算中华路岸索塔抗风 a：假定前抗风安装的初张力为H01=800KN，建立张力方程式： H13-( H01+1K1-A1/ H012)H12-A1=0 由于以容许位移控制，故×3×(126.92 ×cos) =-354KN,A1=31186971代入

31、方程得 H13-( 800-159.98-31186971/8002)H12-31186971=0 解得， H1=656KN,则位移前后的张力差为：H=800-656=144KN与 按很接近，故前缆风索所需的水平安装张力可定为800KN。 前抗风实际安装力：T01=H01/cos1=846KN 位移后前抗风张力：T1=H1/ cos1=695KN 安全系数：K=T/T1=886×3/846=3.14>k=3 b：根据平衡条件，可得后抗风安装的初张力为H01=800KN，建立张力方程式： H13-( H01+1K1-A1/ H012)H12-A1=0 由于以容许位移控制，

32、故×3×155.63=203.09kn, A1=49114377代入方程得 H13-( 800+203.09-49114377/8002)H12-49114377=0 解得， H1=979KN,则位移前后的张力差为：H=800-979=-179KN与 按很接近, 故后风索所需的水平安装张力可定为800KN. 后抗风实际安装力：T01=H01/cos 位移后后抗风张力：T1=H1/ cos 安全系数：K=T/T1=1072×3/1052.2=3.06>k=3 C：位移后缆风索单组对索塔产生的竖向力 前缆风：VCQ=T1sin1=228KN 后缆风：VC

33、H=T2sin 2、南建路岸索塔抗风 计算方法同中华路岸，计算的相关数值见上述表4， - 15 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 钢丝绳风缆计算相关数值表 表7 B：用钢铰线作抗风时的计算 相关数值表 后抗 1、根数 2×12j15.24 2、水平跨径 243.6m 3、与水平线夹角 300 4、单位长度重力q(kN.m) 0.01098kN.m 5、E（弹性模量）、F面积 1.4cm 2 7、G=Ql/cosi 3.089 8、A=G2EFcos2i/24 58444 9、K=EFcos3 设计后抗采用2×12j15.24 ，前抗采用2×6j15.24 计算

34、（）=0.096m=9.6cm <=86.9cm 符合要求 1、前抗初张力 前抗 - 16 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 H01=800kN 方程：H13-（）H12-A1=0 将A1代入方程，得 H13-481.6H12-42874272=0 解得H1=600kN 则位移前后的张力差为：H=600-800=-200KN与 按很接近, 故后抗风所需的水平安装张力可定800KN。 前抗风实际安装力：T01=H01/cos1=800KN 位移后前抗风张力：T1=H1/ cos1=600KN 安全系数：K=T/T1=260× 2、后抗 H01=800kN k1=0.09

35、6*522.6*12=602kN 方程：H13-（800+602-A1/8002）H12-A1=0 A1=1728A=100991232 将A1代入方程，得 H13-1244H12-100991232 =0 解得H1=1308kN 则位移前后的张力差为：H=1308-800=508KN与 按1K1= 602KN很接近, 故后风索所需的水平安装张力可定为800KN。=300 后抗风实际安装力：T01=H01/cos1=924KN 位移后后抗风张力：T1=H1/ cos1=1506KN 安全系数：K=T/T1=260× 3：位移后缆风索单组对索塔产生的竖向力 前缆风：VCQ=T1sin1

36、=300KN 后缆风：VCH=T2sin2=753KN 综上计算，抗风采用钢铰线作抗风。 （二）、计算索塔横向抗风 索塔的横向抗风以平衡两组天线不同时工作时因尾绳偏角产生的水平力， 两岸设置相同。索塔缆风计算成果见下表： a:南建路上游侧抗计算 由前面的计算可知，当一组天线吊重时，尾绳的最大张力为： T1=5804KN 当一组天线不吊重时，尾绳的最大张力为： T2=2208KN 4设计后抗与桥轴线成的夹角中华路侧为1=arctg()=1.020 取1=1.10 225 计入偏角的影响 此时，起吊重物一侧的水平分力为 - 17 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 另一侧的水平分力为 H= H1-

37、 H2=69KN，而风荷载产生的最大侧向力 T=310kN 则最大侧向力H=69+310=379KN 设横向抗风与地面成夹角,每根长度为 2?1202=221m T横=H /cos48.40=379/cos48.40=570KN 选用628的钢丝绳作侧抗风，一侧两根，则 安全系数：K=T/T1=6×374/570=3.94>k=3 横向抗风作用于塔顶的竖向力 0T=570×sin48.4=426KN b:南建路下游侧抗风验算： 136侧抗风与地面成夹角为：arctg()=35.30 190 H =69+310=379KN T横=H /cos50.5=379 /

38、cos35.30=464KN 选用428的钢丝绳作侧抗风 安全系数：K=T/T1=4×374/464=3.22>k=3 安全 作用于索塔上的力 T=464×sin35.30=268KN c:中华路近铁路一侧横向抗风为： 1360横向抗风与地面成夹角为：arctg()=50.5 (水平距离L=112m) 112 H =69+310=379KN 则T横=H /cos50.5=596KN 选用628的钢丝绳作侧抗风 安全系数：K=T/T1=6×374/596=3.77>k=3 安全 作用于索塔上的力 T=596×sin50.50=4

39、60KN d:中华路下游侧抗风验算： 136侧抗风与地面成夹角为：arctg()=38.70 170 H =69+310=379KN T横=H /cos38.7=379 /cos38.70=383KN 选用428的钢丝绳作侧抗风 安全系数：K=T/T1=4×374/383=3.91>k=3 安全 作用于索塔上的力 T=383×sin38.70=239KN 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 后抗风2×12 前抗风2×6 索塔抗风布置图 图4 八：索塔计算 1、塔顶外力计算 作用在塔顶上的力有竖向力和水平力，其中风荷载计算见下，外力计算成果见 附

40、表9。 1) 吊索塔风荷载 吊索塔所受横向（垂直桥轴向）风荷载为； W横=K1K2K3K4W0 其中 K1设计风速频率换算系数， K2风载体型系数， K3风压高度变化系数， K4地形、地理条件系数， W0基本风压，×× 将参数代入公式上式中，有 W横=K1K2K3K4W0=1×××× W纵=0.4 W横=481Pa 而风载为 F纵1=W纵×× F横=W横×× （2）、计算中华路岸索塔钢管的轴力 由下表可知：P总，自重为3250KN，则最下面钢管所承受的最大轴力为： N=13362.2KN,取N=

41、13362KN进行控制计算。 2、验算钢管的强度（4820，d=12mm） 索塔的强度验算由下式计算（中华路）：N/Am <。 由于钢管的最下端受力最大， 其值为（每一根）： N=（13362/4+6531× =N/Am=3706/304.6=12.17KN/cm2(最大受力) 而=170Mpa=17 KN/cm2，故安全。 由于南建路岸索塔所受的竖向力比中华路岸小，所以验算中华路岸即可。 - 19 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 索塔外力计算成果表 表8 3、整体稳定性验算 索塔的整体稳定性由下式计算（中华路）： N/Am < (1)截面力学特性（如

42、下图） - 20 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 塔柱截面力学特性计算图（尺寸单位：cm） 图5 如图所示，塔柱由4820，d=12mm的钢管组成，有 Am=304.6cm2, IX/=248640cm4 IX=4×(IX/+Am×r22)=4×(248640+242.52×304.6) =72644095cm4 （2）：计算整体稳定性折减系数 计算构件的长细比h： 由钢结构设计手册查得格构式压弯杆件的长细比计算公式： h=(02+27Ad/Aq)1/2 Aq=2×4800=864cm2 代入计算有 查钢结构设计手册附表，得 (3)立柱的整

43、体稳定性验算 由公式有： N/Am < <×，故安全。 (4)单根立柱的整体稳定性验算 Am=304.6cm2, IX/=248640cm4 回转半径i=（IX/ Am）0 0 =L0/I=800/28.47=27.8(每8m设置一道横联) 查钢结构设计手册附表，得 由公式有： N/Am < 而×170=160.48Mpa=16.048 KN/cm2，故安全。 4 塔顶受力计算： 如图所示，先计算塔顶受力； - 21 - 按承受的最大竖向荷载计算：V=2497.1KN 每根TD5轴向力N=（）/COS24.88=1376.3KN A

44、=11530mm2 I=19426cm4 查得 而×，故安全。 (2)TD9(2I45b)验算（2 ×）=11.2<=17KN/cm2 - 22 - 安全。 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 （4）、钢管节点处受力计算： a、钢管节点处承载力计算： 根据?钢结构设计规范?中T型和Y型节点受压支管节点处的承载力计算公式：×n×dt2f/sin 上式中：d=820mm,t=12mm 主管与支管夹角（24o539） n参数（取） d参数 因为 ds/d=377/820=0.46<0.7,则 d=0.497,f=17KN/cm2 代入上

45、式有： Ncpj 而轴间力为：NNcpj，故需加强处理。在支承处设六道环型加工肋后，承载力的计算受力壁厚。 Ncpj××1×××17/sin24o539 故安全。 b、节点处焊缝抗剪验算 根据规范，支管与主管的连接焊缝可按全周角焊缝验算，由公式： ds/d=377/820 =0.46<0.65, 则焊缝长度 lw=(3.25ds-0.025d)×(0.534/sin+0.466)××82)×9+0.466) 而剪应力（竖向力） 则ó××209.1) =99Mpa

46、>=85Mpa 故不安全，则焊缝需处理。将焊缝高度取为10mm(增大焊缝高度),且在钢管上加支撑加劲肋以抗剪，支撑加劲肋设两道（焊缝高度取为8mm）。 则ó×1×××50) =71.6Mpa>=85Mpa 故安全。 综上所述，节点处焊缝高度hf10mm,取10mm。 c、节点处焊缝受力验算 根据规范，支管与主管的连接焊缝可按全周角焊缝验算，由公式： ds/d=377/820 =0.46<0.65, 则焊缝长度 lw=(3.25ds-0.025d)×(0.534/sin+0.466)×

47、×82)×9+0.466) 则按角焊缝计算： ó=N/(0.7hflw) - 25 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 =1376.1/(0.7×1×209.1) =94Mpa<fw=125Mpa 安全 （5）、斜管与工字钢的连接计算 斜管与工字钢之间为焊缝连接，焊缝为角焊缝，设计只承受水平拉应力，则焊缝强度计算如下： ó=N/(0.7hflw) N水平分力×sin24o539=579KN 则ó××90) =114.9Mpa<fw=125Mpa 安全。 九：后锚碇（主

48、锚）计算 （一）、南建路重力式地锚设计计算 1、水平外力和竖向外力计算 a:主绳水平力：H1=5487×cos30.6 =4723KN 竖向力：V1=5487×sin30.6=2793KN b:扣索水平力：H2=6531×cos25.71=5884KN 竖向力：V2=6531 ×sin25.71=2833KN c:牵引、起吊7绳的水平力：H3=(285.8+4×64)×cos31.06=464KN 竖向力：V3=(285.8+4×64)× d:工作挂蓝水平力：×cos31.06=439KN 竖向力：

49、15; e:后抗缆风索的水平力：H5=1506×cos29.6=1309KN 竖向力：V4=1506×sin29.6=744KN 则hi=h1+h2+h3+h4+h5=12819KN 2、竖向外力总和 VT=6914KN 3、设计采用 砼重（尺寸见下图）：取g1=25KN/m3 G=1499*25=37475KN - 26 - KM=M稳/ M倾 5、地锚抗拔验算 根据有关规范规定，地锚抗拔验算必须满足的条件有： KV=P/VT>2，而 P= G总=37475KN， VT=6914KN KV=5.42>K=2，故安全。 6、水平力作用下的稳定性验

50、算（抗滑稳定性验算） 根据有关规范规定，抗滑稳定性验算必须满足的条件有，。 地锚抗滑摩阻力计算： 地质情况为亚粘土，为增加摩阻力,底层为砼三角楔块,摩阻系数取0.40 则×(37475-6914)=12224KN<12819,不满足要求，用被动土压力计算 - 27 - 倾9.2+1309× KM=M稳/ M倾 5、地锚抗拔验算 根据有关规范规定，地锚抗拔验算必须满足的条件有： KV=P/VT>2，而 P= G总=43500KN， VT=6914KN KV=6.3>K=2，故安全。 6、水平力作用下的稳定性验算（抗滑稳定性验算） 根据有关规范规定，抗滑稳定性验算必须满足的条件有，。 地锚抗滑摩阻力计算： 地质情况为亚砂土，用被动土压力进行控制计算 - 29 - ag用20,n=19362/314.2=18根 - 30 - 南宁永和大桥缆索吊装系统计算书 实际用22根。