悬索桥猫道设计计算书解析

1、计算说明1、钢丝绳的实际参数由的产品质量保证书确定后，再进行复核验算。2、在猫道承重索的计算中，风力根据设计提供的信息，按桥面处14.7m/s计，中跨、边跨分别计算。3、在猫道承重索的荷载计算中，未计扶手绳及其绳卡的重量，施工人员按4人/4m,每副中跨猫道最多一次上20人计，每副边跨猫道最多一次上10人计。4、猫道线性依据主缆空缆线形为基础进行计算。泓口悬索桥猫道检算书1、编制依据(1)泓口大桥猫道设计图(2)公路桥涵设计规范(JTJ025-86)(3)钢丝绳产品质量说明书(E04-426,B04-12496)(4)公路桥涵设计手册一一参考资料(5)简易架空缆索吊(段良策，人民交通出版社)2、

2、工程概况泓口悬索桥为三结构，理论跨径42m+102m+42m道系统顺桥向按三跨分离式设置，边跨的两端分别锚固于5#、10#过渡墩箱梁顶面，中跨两端均锚固于塔柱上。横向通道在跨中位置一个。每幅猫道宽3.0m,高1.0m,处于主缆正下方，面层与主缆中心距1.4m,与主缆线型基本一致。每幅猫道承重索采用4根022.5钢丝绳(6W(19)-公称抗拉强度2000M町，其两端分别锚固于两岸锚固端前端的型钢预埋件上，在两岸塔顶处断开，与塔顶顺桥向两侧的调节装置连接。每幅猫道面层由10梢钢（间距2.0m）/50X50mm防滑方木条（间距0.5m）和d1.6mm/J、孔（16x16mm钢丝网、d5mmA：孔（5

3、0x100mm钢丝网组成；两侧设1根©16扶手钢丝绳，并每隔2.0m设一道/63X4mnft钢栏杆立柱，侧面防护网采用05mm80X100mm大孔钢丝网绑扎在立柱与扶手索上。猫道选用钢丝绳相关参数如下名称承重索扶手绳说明绳结构6W(19)6W(19)承重索要求在工厂内预拉，以确定具实际实验参数绳径mm022.5016丝径mm1.71.2单位质量kg/m1.971.00抗拉强度MP17001700最小判断拉力KN306.036155.683、中跨猫道承重索检算3.1 荷载计算（按单幅猫道分析）荷载包括恒载、活载及风力、温度等附加荷载。3.1.1 恒载恒载包括承重索、面层、栏杆、索股滚轮

4、支架、横通道抗风缆及其张力，其中横通道、抗风绳以集中荷载计，其余以均布荷载计。3.1.1.1 恒载均布荷载(1)承重索自重:qi=4X1.97xi0=78.8N/m(2)猫道面层及栏杆猫道横梁采用100X48X5.32.0mL=3.0m/根，每米重10kg,则猫道横梁重：G=3.0X10x10=300N防滑木条50X50mm50cmL=0.80m/根，2m范围内有6根。防滑木条重：G=6X0.05X0.05X0.80X750x10=90.0N栏杆立柱/63X63X4,L=1.0m/根，2根/2m.G=2x1.0X3.91X10=78.2N猫道面层钢丝网大孔网05X50X100mm小孔网01.6

5、X16X16mmG=(27.73+8.91)X10=366.4N栏杆防护网采用大孔网，大孔网05X50X100mmG=2X6.93X10=138.6N则q2=EGi/2.0=(300+90+78.2+366.4+18.6)/2.0=486.6N/m(3)承重索夹采用022.5压板式绳卡，1.0kg/个，018六角螺母0.07kg/个,每个螺母配一个018粗制垫圈0.020kg/个。重索在每根猫道横梁上安装绳卡，间距2.0m.q3=4X1.0+8X(0.07+0.020)X10/2=23.6m(4)索股滚筒及支架，间距8.0m,12kg/只，q4=12X10/8=15N/m(5)14#铁丝(绑扎

6、防滑木条用)及其他不可预见物如照明电缆线等按2.0kg/m计甲=20N/m另由于扶手绳两端分别锚固在塔顶型钢立柱上或锚跨前型钢横梁上，安装后进行预紧，其自重及所附绳卡重可由其自身承受，不传递至承重索，在检算承重索时，考虑了栏杆立柱及防护钢丝网重，不计防护绳重。Q恒=2qi=78.8+48.6+23.6+15+20=624.0N/m3.1.1.2 恒载集中荷载(1)横通道重：横向通道重3.4t;对单幅猫道按集中荷载作用G恒1=34/2X104=17KN(2)抗风绳预张力：中跨设一组抗风绳对称布置，风绳下端按图纸示意，锚固于地锚上，上端联结于横向天桥底部。横桥向风荷载计算：经咨询设计及单位，本桥桥

7、面处设计风速为V1=14.7m/s.地表粗糙度类别B。猫道基准高度计算桥面标高=15.896m,主塔高=35.521mo则猫道计算分力的基准、kI、<身度：15.89635.521,H=25.708m猫道设计基准风速计算采用公式：V/=V7（2）2（公路桥梁抗风设计规范）'i71Vz、VzV2i、Vz局度下的风速（m/s）;a:地表粗糙系数，这里区.22.25.70815.8960.22=16.34m/s7V=V9&)2=14.7-1猫道横桥向设计风力计算用公式：/=；pU2QgCnA”（公路悬索桥设计规范报批稿）P:空气密度1.225Kg/m35:设计基准风速；G：构件

8、空气绕流阻力系数取0.7;A”：构件迎风侧投影面积，猫道高度1,按0.18m计算G阵风影响系数。取1.29p4=1M.225M6.342M.29>0.7>0.18>2=53.16N/m2猫道横桥向静力：P=53.16>97.42=5.18KN则作用集中荷载：G恒2=5.18>9.58/5.5=.02KN3.1.2 活载活载包括主缆索股、牵引绳及施工人员重，最终简化为均布荷载计算。（1）主缆索股每股为91巾4.8mm钢丝，据设计图可知主缆重量478.27kg/m。qi=478.28/37M0=129.26N/m(2)循环牵引绳采用巾24钢丝绳(6刈7,纤维芯)q2=

9、19.82N/m(3)施工人员：考虑最不利一次最多上20人，人均重65kg,排列间距大于5.0m,q3=20>65M0/(5>20)=130N/m活载均布力：q活=!2qi=129.26+19.82+130=279.08N/m3.1.3 附加荷载(1)风载由以上计算可知：则猫道横向静力风载：q风=53.16N/m(2)温度：按温差土15C3.2 中跨猫道承重索张力计算猫道中跨跨度L=97.42m,工作垂度f=14.13m(1)恒载引起的水平张力由上述计算知：均布恒载：q恒=624.0N/m=0.624KN/m集中恒载：G=17KN,G=9.02KN恒,2H恒=、5+工(建筑施工计算

10、手册)q恒：均布荷载；L:猫道承重索跨度；取97.42mF:猫道承重索的跨中挠度；取14.13mG:集中荷载。q恒L2GiLH恒=-+工8.4._2_0.62497.4217.09.0297.42-814.13414.13=97.24KN(2)活载引起的水平张力q活=279.08N/m=0.2791KN/m恒.22H=q-=.27997.42=23.43KN8.814.13(3)温度变化引起的水平张力假设降温15C,致使承重索收缩引起垂度变化，通过垂度与水平张力的关系求张力。温差设定：A=-15C,钢丝绳线膨胀系数：a=1.2x10-s承重索无应力索力：索长计算：公式：S=L1+8(t)3LL

11、:猫道承重索跨度；取97.42mF:猫道承重索的跨中挠度；取14.13m)2=102.884m。S=L1+8()2=97.42X1+14,106(m33L397.42索弹性伸长量:aS二HL116f2_(97,2423.45/410397.4211614.132eA|L"3()-78900106211.79户3(97.42)=0.1956m无应力索长:S尸S-AS=102.884-0.1956=102.688m温度变化索长伸缩量索长收缩：AS=aXAtxS1,2x10x15x102.688=0.0185m跨中垂度变化:Af=3As(矢跨比Fz/lz=14.13/97.42=0.145

12、0)16fs=30,0185=0.0239m160.1450变化后的垂度f1=14,13-0,0239=14,106m温度引起的水平张力h=H(f。-H(f)_2_0.624死42.(17.07.02)死42一97,24414,106=97.41-97.24=0.17KN(4)风力引起的水平张力风力横向作用于猫道，其对承重索张力的影响假设为风力与恒荷载的合力作用。q恒偎=%；q恒2+q风2=0,6242+0.053162=0.626KN/mH恒+风=仁*+3竺*=97.41KN8f414.133.3中跨承重索强度计算3.3.1水平张力组合组合I:HI=H1i+H承=97.24+23.43=12

13、0.67KN组合n：HU=H1a+H承=97.24+23.43+0.17=120.84KNHm=H恒+H承+H温=97.41+23.43+0.17=121.01KN则承重索最大水平张力Hmax=HI=121.01KN承重索最大（支点处）：Tmax上mx（由设计图可知a=34.8014）cosaTmax=_mX12101=147.37KNcos34.8014cos34.80143.3.2承重索验算承重索选用4根022.5钢丝绳，Fg=0.5d2=0.5X22.5=253.13KN承重索的容许拉力:aFcFg=sKFg:钢丝绳的破断拉力总和，Fg=253.13KZA:钢丝绳的不均匀系数，a=0.8

14、5K:钢丝绳使用安全系数，K=3.5aFs0.85253.13Fg=4s=4K3.5满足要求！注意：承重索在厂家预拉后，实测每根绳破断拉力要满足规定要求。4、中跨猫道承重索塔顶锚固构造检算承重索塔顶锚固系统采用口4900X300X20mnffl长预埋钢板，端部以520钢板双面加强，销孔0102mmA3钢材容许应力：轴向应力(r=140MPa剪应力T=85MPa节点销子的弯应力(rxx=240MPa,销孔承压应力(rka=210MPa4.1 荷载计算猫道单根承重索最大张力Tmax=147.37/4=36.84KN.4.2 机构验算4.2.1 抗拉计算(1) K1钢板受拉计算：预埋钢板最薄弱面为单

15、层s20钢板，假设不计其周边硅的粘结力，钢板轴向受拉：3HmaxTmaxcos34.801436.8410cos34.8014二ac二二610A30020=5.04MPa(r=140MPa满足要求！(2)钢板端部销孔处3二-二36.8410c0s34.8014m30020226020-310220一一(3)钢板根部弯应力：根部因Tmax的竖向分力产生的弯矩：Mc=Tmaxsin34.08014x0.250=36.84x103xsin34.8014x0.25x103=4.61x106(N.m)根部加强部位钢板惯性矩:1QQ74Ix=Ebh3=1/12X20X(3003+2X2603)=1.37X

16、l07m412加强部位上部拉应力O"My""I4.611061501.37107=50.46Mpa<140可4.2.2抗剪计算钢板端部销孔处最薄弱面为销孔位：_Tmaxsin34.8014_36.84103sin34.801430020226020-310220一(622.62-31.022)103=1.79Mpa<85可！4.2.3 抗撕裂性能按规范要求，垂直Tmax方向销孔直径处净载面积应比计算所需面积大40%A=Tmax36.84103二一1402=263.14mm2_2A=(300+2X260-3X102)x20/cos34.8014=1251

17、9mmK=1251964.31.4A263.144.2.4 销孔(|)102mm销子直径d100mm3Tmax36.8410=5.38Mpam210Mpa.CTAj3201004.2.5 销子抗剪:与上锚系统的连接部位按单剪计算:3Tmax36.84103d2二/4=4.1Mpa85.可4.2.6 调节丝杆检算调节丝杆主要由（T20钢制双面耳板、0321V级钢筋连接丝杆组成，详见设计图。（1）耳板检算抗拉：13-Tmaxcos34.801410az=2=2.38Mpa<140.可！20(300260-2102)抗剪：13Tmaxcos34.8014103t=2=1.94Mpa<85

18、.可！20(300260-2102)孔壁承压：113-Tmax36.841030k=2=2=5.16Mpa<210.可21002022000(2)032丝杆032冷拉IV级钢(T1=750Mpa1336.84103=2二322/4113Tmax36.8410轴向拉应力:=2=2三322二322/44=20.1Mpa<750.可5.边跨猫道承重索检算5.1 荷载计算（按单幅猫道分析）荷载包括恒载、活载及风力、温度等附加荷载。5.1.1恒载恒载包括承重索、面层、栏杆、索股滚轮支架、横通道抗风缆及其张力，其中横通道、抗风绳以集中荷载计，其余以均布荷载计。5.1.1.1恒载均布荷载(1)承

19、重索自重：q1=4X1.97X10=78.8N/m(2)猫道面层及栏杆猫道横梁采用100X48X5.32.0m,L=3.0M/根，每米重10kg则猫道横梁重：G=3.0x10X10=300N防滑木条50X50mm50cmL=0.08m/根，2m范围内有6根。防滑木条重：G=6X0.05X0.05X0.80X750X10=90.0N栏杆立柱/63X63X4,L=1.0m/根，2根/2m.G=2X1.0X3.91X10=78.2N猫道面层钢丝网大孔网05X50X100mm小孔网©1.6X16X16mmG4=(27.73+8.9)10=366.4N栏杆防护网采用大孔网，大孔网05X50X1

20、00mmG5=26.9310=138.6N贝Uq2=EGi/2.0=(300+90+78.2+366.4+18.6)/2.0=486.6N/m(3)承重索夹采用022.5压板式绳卡，1.0kg/个，018六角螺母0.07kg/个,每个螺母配一个018粗制垫圈0.020kg/个。重索在每根猫道横梁上安装绳卡，间距2.0m。q3=4x1.0+8x(0.07+0.020)x10/2=23.6N/m(4)索股滚筒及支架，间距8.0m,12kg/只，q4=12X10/8=15N/m(5) 14蹴丝(绑扎防滑木条用)及其他不可预见物如照明电缆线等按2.0kg/m计。q5=20N/m另由于扶手绳两端分别锚固

21、在塔顶型钢立柱上或锚跨前型钢横梁上，安装后进行预紧，其自重及所附绳卡重可由其自身承受，不传递至承重索，在检算承重索时，考虑了栏杆立柱及防护钢丝网重，不计防护绳重。恒载荷布荷载：q恒旺qi=78.84+486.6+23.6+15.20=624.08N/m5.1.1.2恒载集中荷载无5.1.2 活载活载包括主缆索股、牵引绳及施工人员重，最终简化为均布荷载计算。(1)主缆索股每股为91©4.8mmt冈丝，据设计图可知主要缆重量478.27kg/m.q1=478.28/37X10=129.26N/m(2)循环牵引绳采用024钢丝绳(6X37,纤维芯)q2=19.82N/m(3)施工人员：考虑

22、最不利一次最多上10人，人均重65kg,排列间距大于5.0m,q3=10X6510/(5X10)=130N/m活载均布力：q活=2qi=129.26+19.82+130=279.08N/m5.1.3 附加荷载(1)风载由中跨猫道计算可知：则猫道横向静力风载：q风=53.16N/m(2)温度：按温差土15C5.2边跨猫道承重索张力计算边跨跨度L=35.21m,工作垂度f=2.01m(1)恒载引起的水平张力由上述计算如：均布恒载：q恒=624.0nN/m=0.624KN/m-2HtB=qL_8fcos-q恒：均布荷载；L:猫道承重索跨度；取35.21mf:猫道承重索的跨中挠度；取2.01m(3:水

23、平倾角B=arctg(C/L),C:两支点高差。C=16.74m.=arctg(16.74/35.21)=25.42796H恒=qL2=0.624父35.212=53.26KN8fcos-82.01cos25.42796(2)活载引起的水平张力q活=279.08N/m=0.2791KN/m恒_2_2用舌=qL=0.279135.21=23.83KN8fcos-82.01cos25.42796(3)温度变化引起的水平张力假设温降15C,致使承重索收缩引起垂度变化，通过垂度与水平张力的关系求张力。温差设定：At=15C,钢丝绳线膨胀系数：a=1.2x10-s承重索无应力索力：索长计算公式：s=L1

24、8(f)21(C)23L2LL:猫道承重索跨度；取97.42mF:猫道承重索的跨中挠度；取15.58ms=L1+8(f)2+1(C)2=35.21X8(2.01)2+1(16.74)2=39.495.3L2L335.21235.21索弹性伸长量:VU(f)2C22()23_(53.2623.83)1035.21一6_dR7890010211.7910$短(辿)2世0)2=0.202m335.2135.21无应力索长Sn=S-As=39.495-0.202=39.293m温度变化索长伸缩量索长收缩：As=axAxS0=1.2x10-sX15x39.293=0.0071m跨中垂度变化：Af=3(矢

25、跨比fz/Lz=2.01/35.21=0.05708)16f230.0071160.05708=0.0233m变化后的垂度f1=2.01-0.0233=1.9867m温度引起的水平张力_20.62435.21HM=H(f1)-H(f)=53.26=53.89553.26=0.635KN81.9867cos35.42796(4)风力引起的水平张力风力横向作用于猫道，其对承重索张力的影响假设为风力与恒荷载的合力作用。q恒风=Jq恒2+q风2=Y0.6242+0.053162=0.626KN/mq恒风L2062635212H恒风=-q=0.62635.2i=53.44KN8fcos35.427968

26、2.01cos25.427965.3承重索强度计算5.3.1 水平张力组合组合I:HI=Hi+H活=53.26+23.83=77.09KN组合H:HU=H1i+H活+H温=53.26+23.83+0.635=77.73KN组合出：Hm=H恒+风+H活+H温=53.44+23.83+.635=77.91KN则承重索最大水平张力Hmax=H=77.91KN承重索最大(支点处)：HmaxTmax(由设计图可知a=34.8014)cosaHmaxTmax=cos34.8014135.513cos34.8014=165.03KN5.3.2 承重索验算(1)边跨塔顶承重索计算Tq"J(4Lf()242.0116.742Tq=77.911()2-95.27KNq35.2135.21由以上计算可知:Tq=95.27KNTmax=165.03KN(中跨)，所以承重索选用4根d22.5钢丝绳，满足要求。(2)边跨塔顶预埋件计算预埋件形式和跨中预埋件结构形式一样，满足要求。(3)边跨塔顶承重索计算Ta=h+(?+L)2=77.9142.0135.21.半235.21=80.25KNTATqTmax承重索选用©22.5钢丝绳，满足要求。6、边跨猫道承重索锚固构造检算锚固预