咸丰县朝阳大桥缆索吊机设计计算书(2020-12-9)

1、 - 2 -目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc1629 1、计算说明 PAGEREF _Toc1629 h 1 HYPERLINK l _Toc35 1.1、主要计算依据 PAGEREF _Toc35 h 1 HYPERLINK l _Toc26972 1.2、主要计算参数取值 PAGEREF _Toc26972 h 1 HYPERLINK l _Toc17023 1.3、施工节段划分及缆索吊装重量确定 PAGEREF _Toc17023 h 3 HYPERLINK l _Toc28510 1.4、计算主要工况和各工况的主要计算内容 PAGEREF _To

2、c28510 h 4 HYPERLINK l _Toc7135 1.5、主要计算程序 PAGEREF _Toc7135 h 4 HYPERLINK l _Toc10547 2、主索计算 PAGEREF _Toc10547 h 5 HYPERLINK l _Toc1054 2.1、计算假定 PAGEREF _Toc1054 h 5 HYPERLINK l _Toc30807 2.2、计算原理及方法 PAGEREF _Toc30807 h 5 HYPERLINK l _Toc9136 2.3、程序流程及BASIC语言源程序 PAGEREF _Toc9136 h 11 HYPERLINK l _To

3、c1221 2.4、利用上述程序对主索张力及主索对塔架、锚碇的作用力进行计算 PAGEREF _Toc1221 h 11 HYPERLINK l _Toc1683 2.5、主索应力验算 PAGEREF _Toc1683 h 15 HYPERLINK l _Toc26289 2.6、主索计算成果汇总及计算结论 PAGEREF _Toc26289 h 15 HYPERLINK l _Toc22448 3、工作索计算 PAGEREF _Toc22448 h 17 HYPERLINK l _Toc19162 3.1、工作索布置 PAGEREF _Toc19162 h 17 HYPERLINK l _T

4、oc28764 3.2、工作索张力及对塔架(锚碇)作用力计算 PAGEREF _Toc28764 h 17 HYPERLINK l _Toc20103 3.3、工作索接触作用应力验算 PAGEREF _Toc20103 h 19 HYPERLINK l _Toc9440 4、起重索计算 PAGEREF _Toc9440 h 21 HYPERLINK l _Toc30842 4.1、跑头拉力F计算及安全系数校核 PAGEREF _Toc30842 h 21 HYPERLINK l _Toc15912 4.2、起吊索引起的塔架及锚碇不平衡荷载计算 PAGEREF _Toc15912 h 22 HY

5、PERLINK l _Toc7767 4.3、起重卷扬机需要容绳量计算 PAGEREF _Toc7767 h 25 HYPERLINK l _Toc21007 5、牵引索复核计算 PAGEREF _Toc21007 h 26 HYPERLINK l _Toc16971 5.1、最大牵引力计算 PAGEREF _Toc16971 h 26 HYPERLINK l _Toc30431 5.2、牵引索安全系数计算 PAGEREF _Toc30431 h 28 HYPERLINK l _Toc4862 5.3、牵引索长度计算 PAGEREF _Toc4862 h 29 HYPERLINK l _Toc

6、29694 5.4、牵引索作用在索塔锚碇上的外力计算 PAGEREF _Toc29694 h 29 HYPERLINK l _Toc18458 5.5、牵引索对塔架、锚碇作用力汇总 PAGEREF _Toc18458 h 35 HYPERLINK l _Toc24802 6、钢管拱肋扣挂计算 PAGEREF _Toc24802 h 36 HYPERLINK l _Toc10211 6.1、材料及截面属性定义 PAGEREF _Toc10211 h 36 HYPERLINK l _Toc27841 6.2、结构的简化、约束及几何模型 PAGEREF _Toc27841 h 45 HYPERLIN

7、K l _Toc9911 6.3、计算荷载及荷载工况 PAGEREF _Toc9911 h 46 HYPERLINK l _Toc7316 6.4、变形、内力电算结果及强度复核 PAGEREF _Toc7316 h 50 HYPERLINK l _Toc22386 6.5、扣索对塔架作用力计算结果 PAGEREF _Toc22386 h 57 HYPERLINK l _Toc31336 7、索塔计算 PAGEREF _Toc31336 h 58 HYPERLINK l _Toc23558 7.1、塔架荷载 PAGEREF _Toc23558 h 58 HYPERLINK l _Toc18457

8、 7.3、荷载模式及分析工况 PAGEREF _Toc18457 h 76 HYPERLINK l _Toc16332 7.4、各荷载组合内力及位移电算结果 PAGEREF _Toc16332 h 79 HYPERLINK l _Toc6367 7.5、塔架基底应力及倾覆稳定性计算 PAGEREF _Toc6367 h 90 HYPERLINK l _Toc12627 7.6、塔架整体稳定性计算 PAGEREF _Toc12627 h 93 HYPERLINK l _Toc4190 7.7、塔架强度复核结果统计及计算结论 PAGEREF _Toc4190 h 98 HYPERLINK l _T

9、oc32700 8、索鞍计算 PAGEREF _Toc32700 h 100 HYPERLINK l _Toc15123 8.1、索鞍构造 PAGEREF _Toc15123 h 100 HYPERLINK l _Toc8166 8.2、索鞍荷载计算 PAGEREF _Toc8166 h 101 HYPERLINK l _Toc21337 8.3、墙板复核计算 PAGEREF _Toc21337 h 102 HYPERLINK l _Toc24558 8.4、轮轴抗剪强度复核计算 PAGEREF _Toc24558 h 102 HYPERLINK l _Toc8022 8.5、座滑轮轮体计算

10、PAGEREF _Toc8022 h 102 HYPERLINK l _Toc25559 9、主锚碇计算 PAGEREF _Toc25559 h 103 HYPERLINK l _Toc14226 9.1、锚碇作用的荷载计算 PAGEREF _Toc14226 h 103 HYPERLINK l _Toc7259 9.2、锚桩承受的荷载计算 PAGEREF _Toc7259 h 104 HYPERLINK l _Toc17157 9.3、承台以下桩基承载力计算 PAGEREF _Toc17157 h 106 HYPERLINK l _Toc12580 9.4、钢筋砼锚梁承载力计算 PAGERE

11、F _Toc12580 h 112 HYPERLINK l _Toc23778 9.5、承台顶部桩基承载力计算 PAGEREF _Toc23778 h 115 HYPERLINK l _Toc25096 10、起重小车复核计算 PAGEREF _Toc25096 h 118 HYPERLINK l _Toc14696 11、吊、扣点连接计算 PAGEREF _Toc14696 h 120 HYPERLINK l _Toc16129 11.1、拱肋吊点连接计算 PAGEREF _Toc16129 h 120 HYPERLINK l _Toc2682 11.2、拱肋扣点连接计算 PAGEREF _

12、Toc2682 h 122 HYPERLINK l _Toc21744 12、交界墩及桥台受力计算 PAGEREF _Toc21744 h 126 HYPERLINK l _Toc27097 12.1、交界墩受力计算 PAGEREF _Toc27097 h 126 HYPERLINK l _Toc7535 13、小箱梁安装阶段缆索吊机受力分析 PAGEREF _Toc7535 h 134 HYPERLINK l _Toc32296 13.1、小箱梁分摊在单组主索上的最大荷载计算 PAGEREF _Toc32296 h 134 HYPERLINK l _Toc12862 13.2、30m小箱梁安

13、装阶段主索受力计算 PAGEREF _Toc12862 h 135 HYPERLINK l _Toc31017 13.3、30m小箱梁安装阶段塔架受力计算 PAGEREF _Toc31017 h 137 HYPERLINK l _Toc2320 14、横向缆风索锚桩设计计算 PAGEREF _Toc2320 h 138 HYPERLINK l _Toc16598 14.1、荷载计算 PAGEREF _Toc16598 h 138 HYPERLINK l _Toc25280 14.2、锚桩抗拔承载力验算 PAGEREF _Toc25280 h 138 HYPERLINK l _Toc25151

14、14.3、锚桩桩身抗拉承载力验算 PAGEREF _Toc25151 h 138PAGE 1、计算说明1.1、主要计算依据(1)、咸丰县朝阳大桥及接线工程两阶段施工图设计(2018年12月)华杰工程咨询有限公司；(2)、公路桥涵施工技术规范(JTG/T 3650-2020)；(3)、钢结构设计规范GB 50017-2017；(4)、热轧型钢(GB/T 706-2016)；(5)、热轧H型钢及剖分T型钢(GB/T 11263-2017)；(6)、一般用途钢丝绳GB/T 20118-2006；(7)、重要用途钢丝绳GB 8918-2006；(8)、起重机设计规范GB/T 3811-2008；(9)

15、、缆索起重机GB/T 28756-2012；(10)、建筑桩基技术规范(JGJ94-2008；(11)、钢结构高强度螺栓连接技术规程(JGJ 82-2011)；(12)、公路桥梁抗风设计规范(JTG/T 3360-01-2018)；(13)、公路桥涵地基与基础设计规范(JTG 3363-2019)；(14)、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018)；(15)、混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)。(16)、M型万能杆件标准图表(1990.10.30)攀枝花市桥梁工程处。1.2、主要计算参数取值(1)、材料及其它设计参数取值依据、材料容重钢材容重=78.

16、5KN/m3；锚碇及塔架基础C40(C30)钢筋混凝土容重 =25KN/m3。、材料容许应力计算方法按容许应力法，未考虑荷载系数，计算应力及变形与实际一致，便于施工观测及对比分析。材料容许应力取值(参考旧规范JTJ025-86公路桥涵钢结构及木结构设计规范)：Q235容许应力：弯曲应力；剪应力 。Q345容许应力：弯曲应力；剪应力 。、钢丝绳的技术参数参考重要用途钢丝绳GB 8919-2006、起重吊装常用数据手册人民交通出版社2002年2月出版。、岩土物理力学参数取值塔架及锚碇基础皆嵌入中风化灰岩岩层内，其主要力学指标根据相关规范取值如下：岩石单轴饱和抗压强度标准值：按极软岩取：；而根据地勘

17、资料：青灰色灰岩单轴饱和抗压强度标准值为68.47MPa；浅肉红色白云质灰岩单轴饱和抗压强度标准值为66.97MPa；深灰色灰岩单轴饱和抗压强度标准值为34.10MPa；角砾状灰岩单轴饱和抗压强度标准值为57.57MPa。岩石极限侧阻力标准值：；按极软岩。岩石地基承载力基本容许值：，按极软岩；而根据地勘资料：中风化青灰色灰岩地基承载力基本容许值为3000KPa；中风化浅肉红色白云质灰岩地基承载力基本容许值为3000KPa；中风化深灰色灰岩地基承载力基本容许值为2000KPa；中风化角砾状灰岩地基承载力基本容许值为2500KP。、根据公路桥梁抗风设计规范(JTG/T D60-01-2004)湖北

18、恩施地区100年重现期下的基本风速为24.5m/s。(2)、截面特性参数参考依据、热轧型钢GB/T 706-2016；、热轧H型钢和剖分T型钢GB/T 11263-2017；、分配梁、钢锚箱等截面特性参数由通用结构分析与设计软件SAP2000根据中国规范自动取值或由上述程序中的截面设计器自动计算。(3)、主要安全系数安全系数取值主要参考缆索起重机GB/T 28756-2012及公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011）。取值如下：、钢丝绳：主索、工作索、风缆索等张力安全系数3.0，应力安全系数2.0；起吊索张力安全系数5.0，应力安全系数3.0；牵引索张力安全系数4.5，应力安全系数

19、3.0；千斤绳张力安全系数8.0。、塔架及拱肋整体稳定安全系数。(4)、主要荷载系数取值：拱肋吊装考虑1.2倍的冲击系数(非荷载系数)。对塔架及拱肋等结构自重因节点板、法兰盘、螺栓、加劲肋及焊缝等在程序中考虑荷载增重系数，使与实际结构重量一致。1.3、施工节段划分及缆索吊装重量确定表1-1 主拱分段参数表拱肋吊装上下游分别设置一组承重索，上下游节段分别吊装，从表1-1可以看出，第一节段拱肋最重，单个节段重量为75.032t，由1组承重索承受，因而全桥考虑设计2组额定承载能力76t的运输索，每组运输索上设置2个额定净起重量38t的起吊滑车组，满足起重能力要求。2组承重索分别设置在上下游拱肋轴线上

20、方。1.4、计算主要工况和各工况的主要计算内容(1)、主要计算工况：主索、起吊索、牵引索等皆按吊装额定起重量(单组承重索承载76t)进行计算。按靠近塔架吊点位置分别距离朝阳寺岸塔架20m、鸡鸣坝岸塔架28m及索跨跨中3个运输状态分别进行计算，按最大受力控制设计。锚碇计算时，综合考虑了主索、工作索、起吊索、牵引索、塔架后风缆、合拢前扣索等的共同作用，并按上述3个运输状态的最大作用力控制设计。扣索计算按阶段施工分析计算，按安装第一段、第二段、至合拢段分别计算，取各阶段每道扣索的最大索力控制扣索和扣点连接部位的设计。塔架按主索、工作索系统起吊额定起重量时主索、工作索、相应的起吊及牵引索、塔架自重、塔

21、架风缆索、风力及最大悬臂阶段扣索等的共同作用进行计算，并按上述3个运输状态的最大作用力控制设计。(2)、主要计算内容：、主索、工作索、扣索、起吊及牵引索、锚碇、塔架及基础、风缆索等的强度及变形计算；、塔架及拱肋在施工过程中的稳定性计算；、卷扬机等动力系统选型。1.5、主要计算程序(1)、主索、工作索计算程序：采用自编的缆索吊装主索计算程序，源程序在四川公路1996年第4期及1998年人民交通出版社出版的中国综合运输体系发展全书上有刊载。(2)、扣挂系统及索塔计算程序：采用通用结构分析与设计软件SAP2000版本V21.0.2。按空间杆系结构进行计算。2、主索计算2.1、计算假定(1)、缆索自重

22、荷载假定沿跨长均布，属于近似计算。(2)、按弹性变形理论计算，未考虑非弹性变形。(3)、悬索是绝对柔性，任一截面均不能承受弯矩。(4)、跑车处于某一平衡状态，即对缆索做静力平衡计算。(5)、不计跑车、滑轮和缆索之间的摩阻力。2.2、计算原理及方法2.2.1、计算原理根据静力平衡原理进行计算，先假定主索初始垂度，计算重索垂度。初始(空索)垂度(F0)设计者自定以后，空索长度(S0)为定值，在荷载作用下必然引起弹性伸长，受载后的总长度S应等于空索长度S0加上由于荷载引起的弹性伸长值S，即S=S0+S。重索长度有两个途径计算：一是按假设重索垂度，以图形几何关系算得S；二是按假设重索垂度，以计算主索内

23、张力得到弹性伸长S算得重索长度S=S0+S。当SS(在要求的精度内)，则假设重索垂度为所求解，其它需要值也即可解出。根据以上原理，利用BASIC语言编写了主索受力分析计算程序，程序中考虑了主索后拉索的弹性伸长，同时考虑了在张力作用下分段缆索的弦弧差值，使计算结果尽量精确。2.2.2、计算方法(1)、文中部分符号含义A主索截面面积（平方毫米），1起吊岸主索后拉索与水平面夹角（度），2非起吊岸主索后拉索与水平面夹角（度），H两岸塔顶高差（米、起吊岸低取正值，等高取零值），S主索吊重弹性伸长量（米），T安装期与吊运期最大温差（摄氏度，温度升高取正值），E主索弹性模量（千牛/平方毫米）F0主索跨中安装

24、垂度（米），F1主索后点吊重垂度（米），F2主索前吊点吊重垂度（米），H10起吊岸塔顶空索水平力差（千牛、正值表示向河），H20非起吊岸塔顶空索水平力差（千牛、正值表示向河），H1起吊岸塔顶重索水平力差（千牛、正值表示向河），H2非起吊岸塔顶重索水平力差（千牛、正值表示向河），K主索安全系数，L吊装跨径（米），L1后吊点距起吊岸塔顶水平距离（米），L2前后两吊点间水平距离（米、单吊点取零值），L3起吊岸主锚距塔架水平距离（米），L4非起吊岸主锚距塔架水平距离（米），Q主索单位重量（千牛/米），P起吊结构重量（千牛、包括吊具及冲击系数），S0主索初始索长（米、包括后拉索长度），S主索吊重索长（米

25、、包括后拉索长度），TP主索破断拉力（千牛），V10起吊岸塔顶空索竖直力（千牛），V20非起吊岸塔顶空索竖直力（千牛），V1起吊岸塔顶重索竖直力（千牛），V2非起吊岸塔顶重索竖直力（千牛），St主索温度伸缩量（米）。(2)、计算公式、空索计算图2-1示。先预设主索跨中安装垂度F0（可设为L/20L/30）则：相应简支梁跨中弯距ML/2QL2/(8cos)QL/8跨间空索水平张力H0ML/2/F0QL/(8F0)跨间空索竖直力A岸：R10QL/(2cos)H0tgQ/2H0H/LD岸：R20QL/（2cos）+H0tgQ/2H0H/L则：后拉索空索张力空索塔顶水平力差A岸：H10H0T10cos

26、1（正值表示向河） (1)D岸：H20H0T30cos2（正值表示向河） (2)空索塔顶竖直力A岸：V10R10T10sin1 (3)D岸：V20R20T20sin2 (4)主索后拉索初始索长A岸：AA直线段、S10L3/cos1弦孤差、10Q2L33/(24T102cos41) 见以下所附公式附：柔索弧长计算公式图2-2示、Sl+其中、弦弧差：Q2L3/（24H2） (l/L）2 Q2Ll/（24H2）式中：Q单位索重（KN/m）H水平张力（KN）D岸：DD直线段、S50L4/cos2弦孤差、50Q2L43/(24T202cos42）跨间空索初始索长S20+20L+H2/(2L)+8F02/

27、(3L)32F04/(5L3)则：空索初始长度S0S10+S20+S50+10+20+50 (5)、重索计算图2-3示。设定前吊点重索垂度F2，相应简支梁前后吊点弯矩B处：M1PL11(L1+L2/2)/L+ QL1(1L1/L)/2C处：M2P(LL1L2)(L1+L2/2)/L+ Q(L1+L2)1(L1+L2)/L /2因为荷载是竖向的，沿钢索(跨间)全长的水平分力为常数，则：HM1/F1=M2/F2因而：F1M1F2/M2跨间重索竖直力A岸：R1P1(2L1+L2)/(2L)+Q/2H/LD岸：R2P(L1+L2/2)/L+Q/2+HH/L则：钢索张力主索最大张力TMax（T1、T2、

28、T3），即T1、T2、T3之中最大值，当结构位于跨中（L1+L2/2L/2）时，有：主索安全系数 K=TP/T (6)吊重塔顶水平力差A岸：H1HT1cos1（正值表示向河） (7)D岸：H2HTcos2（正值表示向河） (8)吊重塔顶竖直力A岸：V1R1+T1sin1 (9)D岸：V2R2+T3sin2 (10)主索后拉索吊重索长AA直线段、S1L3/cos1弦弧差、1Q2L33/(24T12cos41)DD直线段、S5L4/cos42弦弧差、5Q2L43/(24T32cos42)跨间部分吊重索长AB：直线段、S2弦弧差、2Q2L1S22/(24H2)BC：直线段、S3弦弧差、3Q2L2S3

29、2/(24H2)CD：直线段、S4弦弧差、4Q2(LL1L2)S42/(24H2)则：吊重索长SS1+S2+S3+S4+S5+1+2+3+4+5 (11)主索吊重弹性伸长值增量S(S1+S2+1+2)(T1T10)+(S3+3)(T2H0)+(S4+S5+4+5)(T3T30)/(EA) (12)主索温度变形StS00.000012T (13)(3)、判断主索空索和重索情况计算完成后，则判断重索长度S是否与空索长度S0加弹性伸长值增量S加温度变形St(若考虑温度影响)之和相接近，即：SS0+S+St，若满足，则假定的重索垂度F2合适；否则，重新假定重索垂度F2，重复步骤的计算，直到F2满足要求

30、为止。然后判断主索安全系数K是否合适，若合适，结束计算；否则重新拟定初始垂度F0或增加运输主索数量A，重新进行步骤(2)的全部计算，直到主索安全系数K满足要求。2.3、程序流程及BASIC语言源程序（略）2.4、利用上述程序对主索张力及主索对塔架、锚碇的作用力进行计算2.4.1、主索布置及主要技术参数在塔顶布置2组756mm(637S+FC)的合成纤维芯钢索作为主索，主索正对所安装肋轴线。主索公称抗拉强度1770MPa,单根钢绳钢丝截面积A=1233.79mm2，单根钢绳单位长度重量11.6kg/m，整条钢丝绳的最小破断拉力为Tp=1830KN。悬索跨度L=341m，空索垂度f0=13.5m。

31、2.4.2、计算重量的确定将主索自重荷载作为均布荷载；起重小车、起吊滑车组、吊点连接及配重、12线起吊绳、跨间起吊及牵引绳(一端支承在塔顶上，另一端支承在起重小车上)作为吊点处的集中荷载。单组承重索荷载计算如下：(1)、单组承重索均布荷载：Q=711.6=81.2kg/m=0.796KN/m。(2)、单组承重索吊点集中荷载：、附属重量计算天跑车重量（参考吊装设计图）：G1=22250=4500kg。起吊滑车组重量(按6门50吨滑车HQD6-50，单个重量277.4kg)：G2=22277.4=1110kg。吊点分配梁及配重重量：G3=4000kg。起吊绳重量(采用26、637S+FC钢索，12

32、线起吊，最大起吊高度80m)：G4=(21280)2.51+32122.51/2=5625kg。牵引绳重量(采用26、637S+FC钢索，5线)：G5=34152.51/2=2140kg。则，整个附属结构重量：Gs=G1+G2+G3+G4+G5=17375kg=17.375t。、额定起重量确定根据设计图S4-1-12，钢管拱肋节段最大吊装重量为75.032吨，设计缆索吊机单组承重索额定起吊能力按76吨控制，计算重量为Gmax=（76+Gs）=(76t+17.375t)1.2=112.05t1098KN。1.2为冲击系数。2.4.3、计算初始数据及计算成果主索按起吊额定荷载时靠近塔架吊点分别距离

33、朝阳寺岸塔架20m、鸡鸣坝岸塔架28m、运输至索跨跨中3个运输状态分别进行计算。利用上述程序计算各工况主索受力及对塔架作用力，计算初始数据及计算结果如下：主 索 计 算 初 始 数 据吊装跨径341米 前后两吊点间水平距离(单吊点取零值)12米 起吊岸主锚距塔架水平距离100米 非起吊岸主锚距塔架水平距离86米 两岸塔顶高差(起吊岸低取正值，等高取零值)0米 起吊岸主索后拉索与水平面夹角22.61度 非起吊岸主索后拉索与水平面夹角23.34度 主索弹性模量75.6千牛/平方毫米 安装期与吊运期最大温差(温度升高取正值)0摄氏度 起吊结构重量(包括吊具及动力系数)1098千牛 主索单位重量0.7

34、96千牛/米 主索破断拉力12810千牛 主索截面面积8636.53平方毫米 拟定的主索跨中安装垂度13.5米 主 索 计 算 结 果空索情况: (裸主索)空索跨中垂度F0=13.5米空索初始长度S0=544.489655923539米(不含后拉索回头长度)空索后拉索张力(较大岸)T0=867.713498894653千牛起吊岸塔架空索水平力差H10=56.0102809734109千牛起吊岸塔架空索竖直力V10=469.316049133567千牛()非起吊岸塔架空索水平力差H20=60.3255210091226千牛非起吊岸塔架空索竖直力V20=479.494463203343千牛空载情况

35、(含吊钩及配重等)：跨中主索垂度F=17.5432373046875米跨间主索水平张力H=1457.0144498456千牛主索最大张力T=1473.658121458千牛起吊岸塔架主索水平力差H1=96.6170777778991千牛起吊岸塔架主索竖直力V1=787.412866036679千牛非起吊岸塔架主索水平力差H2=103.945750816601千牛非起吊岸塔架主索竖直力V2=804.699104612655千牛结构后吊点距起吊岸塔架20米时的情况:后吊点垂度F1=9.4556498132409米前吊点垂度F2=12.3384643554687米跨间主索水平张力H=2415.570

36、68521609千牛主索最大张力T=2675.34682660154千牛起吊岸塔架主索水平力差H1=-54.1573604431915千牛起吊岸塔架主索竖直力V1=2178.55386140625千牛非起吊岸塔架主索水平力差H2=188.533443628706千牛非起吊岸塔架主索竖直力V2=1180.39392806007千牛结构后吊点距起吊岸塔架301米时的情况:后吊点垂度F1=14.1912785525414米 前吊点垂度F2=11.7180419921875米 跨间主索水平张力H=2659.71805328537千牛 主索最大张力T=2887.56223956897千牛 起吊岸塔架主索

37、水平力差H1=194.006171618585千牛 起吊岸塔架主索竖直力V1=1272.07775215898千牛 非起吊岸塔架主索水平力差H2=8.44498935838237千牛 非起吊岸塔架主索竖直力V2=2268.25346777922千牛结构吊运至跨中时的情况:跨中主索最大垂度F=26.0014892578125米跨间主索水平张力H=3917.70373188885千牛跨中主索最大张力T=3977.08954769438千牛主索安全系数K=3.2209483458642起吊岸塔架主索水平力差H1=246.280835098921千牛起吊岸塔架主索竖直力V1=2213.73571844

38、098千牛非起吊岸塔架主索水平力差H2=266.059363453825千牛非起吊岸塔架主索竖直力V2=2260.38759634836千牛可见在拱肋吊运至索跨跨中时，主索最大张力Tmax=3977.090KN，安全系数K=3.22，满足规范主索张力安全系数不小于3的要求。2.5、主索应力验算拱肋运输至索跨跨中时主索张力最大，按此阶段控制计算。2.5.1、考虑主索弯曲作用应力Tmax/AnV其中：主索最大张力：Tmax3977.090KN。跑车轮作用处钢索受到的垂直作用力V较大：V=1098KN。钢索截面积： An8636.53mm2。钢索弹性模量：E75.6 KN/mm2。 主索作用跑车轮数

39、量：n227=28。代入上式得到：Tmax/AnV0.519KN/mm2。主索钢丝公称抗拉强度：max1.77 KN/mm2。则、考虑主索弯曲作用应力安全系数Kmax/1.77/0.5193.412，弯曲作用应力安全系数满足要求。2.5.2、考虑主索接触作用应力Tmax/AnCeE/D其中：钢丝直径：2.6 mm。滑轮直径：D=400 mm。钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.042d/D。钢索直径d56mm。代入上式得到：=Tmax/An(0.104+0.042d/D)E/D0.517KN/mm2。则、考虑主索接触作用应力安全系数K=max/=1.77/0.517=3.422，接触作

40、用应力安全系数满足要求。2.6、主索计算成果汇总及计算结论表2-1 各阶段承重主索计算成果表阶段运输位置主索张力T(KN)安全系数K主索垂度f(m)朝阳寺岸塔架作用力(KN)鸡鸣坝岸塔架作用力(KN)空索状态867.71313.5H=56.010V=469.316H=60.326V=479.494空载状态起重小车等位于跨中1473.65817.543H=96.617V=787.413H=103.946V=804.699安装拱肋荷载位于朝阳寺塔前26m2675.347f1=9.456f2=12.338H=-54.157V=2178.554H=188.533V=1180.394荷载位于鸡鸣坝塔前3

41、4m2887.562f1=14.191f2=11.718H=194.006V=1272.078H=8.445V=2268.253至索跨跨中3977.0903.22f1=26.001f2=26.001H=246.281V=2213.736H=266.059V=2260.388弯曲作用应力0.519KN/mm2，安全系数K3.412接触作用应力0.517KN/mm2，安全系数K3.422主索计算结论：从前面的计算结果可以看出，主索在安装拱箱的各运输工况，其张力安全系数及应力安全系数皆满足规范要求，主索受力是安全的。3、工作索计算工作索的计算原理和方法与主索相同，仍采用上述程序进行计算。3.1、工作

42、索布置工作索布置于每组主索旁，主要用于吊装施工辅助、滑车检修、运输小型工具等。工作索采用1根56mm(637S+FC)的合成纤维芯钢索，公称抗拉强度1770MPa，单根钢绳钢丝截面积A=1233.79mm2，单根钢绳单位长度重量11.6kg/m，整条钢丝绳的最小破断拉力为Tp1830KN。悬索跨度L=341m，空索垂度f0=12m。3.2、工作索张力及对塔架(锚碇)作用力计算设计工作索额定起重量10t，则计算重量P=(10+2.5)1.2=15t=159.8KN=147KN(其中2.5吨位为吊具、起吊牵引钢绳及配重)。工作索按吊篮分别位于两岸塔前20m、索跨跨中共计算3种受力工况。计算初始数据

43、及计算结果如下：工作索计算初始数据 吊装跨径341米 前后两吊点间水平距离(单吊点取零值)0米 起吊岸主锚距塔架水平距离100米 非起吊岸主锚距塔架水平距离86米 两岸塔顶高差(起吊岸低取正值，等高取零值)0米 起吊岸主索后拉索与水平面夹角22.61度 非起吊岸主索后拉索与水平面夹角23.34度 主索弹性模量75.6千牛/平方毫米 安装期与吊运期最大温差(温度升高取正值)0摄氏度 起吊结构重量(包括吊具及动力系数)147千牛 主索单位重量0.1137千牛/米 主索破断拉力1830千牛 主索截面面积1233.79平方毫米 拟定的主索跨中安装垂度12米 工作索计算结果空索情况: 空索跨中垂度F0=

44、12米空索初始长度S0=544.176155326304米(不含后拉索回头长度)空索后拉索张力(较大岸)T0=139.078016934986千牛起吊岸塔架空索水平力差H10=9.33139338711084千牛起吊岸塔架空索竖直力V10=72.855290300259千牛非起吊岸塔架空索水平力差H20=10.0230445225717千牛非起吊岸塔架空索竖直力V20=74.4866970332082千牛结构吊点距起吊岸塔架20米时的情况:吊点垂度F=9.35567626953125米跨间主索水平张力H=334.828065033255千牛主索最大张力T=370.134245756246千牛起

45、吊岸塔架主索水平力差H1=-6.85882143460344千牛起吊岸塔架主索竖直力V1=300.06464629943千牛非起吊岸塔架主索水平力差H2=26.3253229210703千牛非起吊岸塔架主索竖直力V2=161.125221192385千牛 结构吊点距起吊岸塔架321米时的情况:吊点垂度F=9.34743652343749米跨间主索水平张力H=335.123215284773千牛主索最大张力T=370.401263726834千牛起吊岸塔架主索水平力差H1=24.6780005234929千牛起吊岸塔架主索竖直力V1=157.296997320338千牛非起吊岸塔架主索水平力差H

46、2=-4.96811847295851千牛非起吊岸塔架主索竖直力V2=304.512167414599千牛结构吊运至跨中时的情况:跨中主索最大垂度F=25.174462890625米跨间主索水平张力H=563.443747504233千牛跨中主索最大张力T=571.048717476746千牛主索安全系数K=3.20463026006975起吊岸塔架主索水平力差H1=36.2840465761805千牛起吊岸塔架主索竖直力V1=312.429211205213千牛非起吊岸塔架主索水平力差H2=39.1239381891801千牛非起吊岸塔架主索竖直力V2=319.127701326546千牛可

47、见工作索最大张力Tmax=571.049KN，安全系数K=3.203，满足要求。3.3、工作索接触作用应力验算跨中时工作索张力最大，按此阶段控制计算。Tmax/AnCeE/D其中：工作索最大张力：Tmax571.049KN。钢索截面积： An1233.79mm2。钢索弹性模量：E75.6KN/mm2。其中：粗钢丝直径：2.6 mm。滑轮直径：D=400 mm。钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.042d/D。钢索直径d56mm。代入上式得到：Tmax/An(0.104+0.042d/D)E/D0.519KN/mm2。则、考虑接触作用应力安全系数Kmax/1.77/0.5193.412

48、接触作用应力安全系数满足要求。表3-1 各阶段工作索计算成果表计算工况主索张力T(KN)安全系数K主索垂度f(m)朝阳寺岸塔架作用力(KN)鸡鸣坝岸塔架作用力(KN)空索状态139.07812H=9.331V=72.855H=10.023V=74.487朝阳寺岸塔前20m位置370.1349.356H=-6.859V=300.065H=26.325V=161.125鸡鸣坝岸塔前20m位置370.4019.347H=24.678V=157.297H=-4.968V=304.512至索跨跨中571.0493.2025.174H=36.284V=312.429H=39.124V=319.128接触作

49、用应力0.519KN/mm2，安全系数K3.412。工作索计算结论：从前面的计算结果可以看出，工作索在各运输工况，其张力安全系数及应力安全系数皆满足规范要求，工作索受力是安全的。4、起重索计算4.1、跑头拉力F计算及安全系数校核根据前面的计算，考虑吊具、冲击系数和施工荷载后，起吊重量共计1098KN，则每个吊点起吊重量G1=G/2=1098/2=549KN。每台起吊滑车走12线布置，动头绕过塔顶及塔脚导向滑轮后均进入8t起重卷扬机，定头卡于定滑车轴上，起重滑轮效率系数=0.98(轴承)，参考图4-1，则跑头拉力F为：F=G1/(34567891011121314)=549/(0.9830.98

50、40.9850.9860.9870.9880.9890.9810+0.98110.9812+0.98130.9814)=549/10.131=54.189KN5，满足规范要求。(2)、起吊索应力安全系数滑轮直径D=300mm，26mm合成纤维芯钢绳(637S+FC)钢丝直径=1.2mm，截面钢丝面积An=266.014mm2，则：Ce=0.104+0.042d/D=0.104+0.04226/300=0.1109。=F/AnCeE/D=54.189/266.0140.110975.61.2/300=0.237KN/mm2。则、接触应力安全系数：K=max/=1.67/0.237=7.043 应

51、力安全系数满足要求。4.2、起吊索引起的塔架及锚碇不平衡荷载计算起吊卷扬机布置在朝阳寺岸，定头固定在起吊滑车组上，起吊绳仅对朝阳寺岸塔架产生力的作用，按构件中心位于朝阳寺岸塔前26m、索跨跨中及构件中心位于鸡鸣坝岸塔前26m计算3种受力状态。(1)、构件中心位于朝阳寺岸塔前26m时 参考图4-2，根据主索计算结果，额定荷载运输至朝阳寺岸塔前26m时主索后吊点垂度f1=9.456m，前吊点垂度f2=12.338m，则起吊跑头前倾角：1=tg-1（f1/20）=tg-1(9.456/20)=25.305。2=tg-1f2/(20+12)=tg-1(12.338/32)=21.085。、塔架水平力：

52、H1=2F(cos1+cos2)- 2F cos22.61=0.98254.189(cos25.305+cos21.085)-20.9854.189cos22.61=-2.439KN。竖直力：V1=2F(sin1+sin2)+ 2F sin22.61=0.98254.189(sin25.305+sin21.085)+20.9854.189sin22.61=81.801KN。、锚碇水平力：H1=2F+ 2F cos22.61=254.189+20.9854.189cos22.61=206.425KN。竖直力：V1=2F sin22.61=20.9854.189sin22.61=40.833KN。

53、（2）、吊运至索跨跨中时仍参考图4-2，此时L1=164.5m，根据主索计算结果，吊运至索跨跨中时前后吊点垂度f1=f2=26.001m，则起吊跑头前倾角：1=tg-1(f1/164.5)=tg-1(26.001/164.5)=8.982。2=tg-1f2/(164.5+12)=tg-1(26.001/176.5)=8.380。、塔架水平力：H1=2F(cos1+cos2)- 2F cos22.61=0.98254.189(cos8.982+cos8.380)-20.9854.189cos22.61=4.845KN。竖直力：V1=2F(sin1+sin2)+ 2F sin22.61=0.982

54、54.189(sin8.982+sin8.380)+20.9854.189sin22.61=56.543KN。、锚碇水平力：H1=2F+ 2F cos22.61=254.189+20.9854.189cos22.61=206.425KN。竖直力：V1=2F sin22.61=20.9854.189sin22.61=40.833KN。 (3)、构件中心位于鸡鸣坝岸塔前34m时参考图4-2，此时L1=301m，根据主索计算结果，主索后吊点垂度f1=14.191m，前吊点垂度f2=11.718m，则起吊跑头前倾角：1=tg-1(f1/301)=tg-1(14.191/301)=2.699。2=tg-

55、1f2/(301+12)=tg-1(11.718/313)=2.144。、塔架水平力：H1=2F(cos1+cos2)- 2F cos22.61=0.98254.189(cos2.699+cos2.144)-20.9854.189cos22.61=5.945KN。竖直力：V1=2F(sin1+sin2)+ 2F sin22.61=0.98254.189(sin2.699+sin2.144)+20.9854.189sin22.61=45.231KN。、锚碇水平力：H1=2F+ 2F cos22.61=254.189+20.9854.189cos22.61=206.425KN。竖直力：V1=2F

56、sin22.61=20.9854.189sin22.61=40.833KN。表4-1 各阶段起吊索对朝阳寺岸塔架及锚碇作用荷载汇总表运 输 位 置塔 架锚 碇卷扬机最大拉力F(KN)水平力H1(KN)竖直力V1(KN)水平力H2(KN)上拔力V2(KN)构件中心位于朝阳寺岸塔前26m时-2.43981.801206.42540.83354.189至索跨跨中4.84556.543206.42540.833构件中心位于鸡鸣坝岸塔前34m时5.94545.231206.42540.8334.3、起重卷扬机需要容绳量计算(1)、起吊卷扬机容绳量计算S=(341-20) (跨间运行距离)+12(起吊线数

57、)80(最大起吊高度)+100(初始绕绳量)=1381m。实际选用容绳量1400m的卷扬机。(2)、单根起吊绳长度计算S=(341-20) (跨间运行距离)+12(起吊线数)80(最大起吊高度)+108(塔顶至锚碇的斜距)+50(塔架距卷扬机距离)+100(初始绕绳量)1539m。实际单根起吊绳按1600m下料。注：最大起吊高度为拱脚高程与该处主索空索对应高程差。5、牵引索复核计算5.1、最大牵引力计算(1)、构件中心位于朝阳寺岸塔前26m时此时，构件中心距起吊岸锚碇距离x=20+12/2=26m。计算牵引升角：tg=(L-2x)(q+G/L)/(2Hx)=(341-226)(0.796+10

58、98/341)/(22415.571) =0.2402。=13.5084其中：Hx为跨间主索水平张力，G为吊装重量，q为主索单位长度重量，L为吊装跨径。牵引布置参考缆索吊机设计图，跑车轮采用滚子轴承，滑轮效率系数=0.98，跑车运行阻力系数f=0.012。牵引力由跑车运行阻力W1，起重索运行阻力W2和后牵引松弛张力W3等三部分组成。、跑车运行阻力W1W1=G(sin+fcos)=1098(sin13.5084+0.012cos13.5084)=269.291KN。、起重索运行阻力W2W2=-22F=-20.98254.189=-104.086KN。、后牵引松弛张力W3526mm合成纤维芯钢绳(

59、637S+FC)单位长度重量：q=52.51Kg/m0.123KN/m。近似取后牵引垂度为其跨度的1/20，即fqx/20，则：W3=qx2/(8fq)=20q(341-20-12)/8=200.123309/8=95.018KN。则：总的牵引力：W=W1+W2+W3=269.291-104.086+95.018=260.223KN。(2)、构件中心位于鸡鸣坝岸塔前34m时此时x=341-（301+12/2）=34m，计算牵引升角：tg=(L-2x)(q+G/L)/(2Hx)=(341-234)(0.796+1098/341)/(22659.718)=0.2061。=11.6458、跑车运行阻

60、力W1W1=G(sin+fcos) =1098(sin11.6458+0.012cos11.6458)=234.548KN。、起重索运行阻力W2起重索与牵引同方向，对牵引力起减小作用。W2=22F=20.98254.189=104.086KN。、后牵引松弛张力W3W3=qx2/(8fq)=20q309/8=200.123309/8=95.018KN。则：总的牵引力：W=W1+W2+W3=234.548+104.086+95.018=433.652KN。(3)、运输至索跨跨中时牵引升角=0、跑车运行阻力W1W1=G(sin+fcos) =1098(sin0+0.012cos0)=13.176KN