人行索道桥计算书.doc

官渡镇紫阳台景观人行索桥工程计算书 重庆 二 一四年九月 2 目录目录 1 工程概况工程概况 1 1 1 人行索桥概况 1 1 2 设计标准 1 1 3 计算依据 1 2 计算方法与建模计算计算方法与建模计算 2 2 1 分析模型 2 2 2 模型样图 2 2 3 既有状况下人行索桥承载验算 2 2 3 1 自重内力及位移计算 2 2 3 2 施加人群荷载内力及位移计算 4 3 MIDAS 建模结果分析及验算建模结果分析及验算 7 4 人工验算人工验算 7 4 1 基本参数 7 4 2 验算过程 7 4 2 1 内力验算 7 4 2 2 位移验算 8 4 2 3 抗风索验算 9 5 地锚稳定性验算 地锚稳定性验算 10 5 1 基础抗倾覆稳定性验算 10 5 2 基础抗滑稳定性验算 11 6 参考文献参考文献 12 1 1 工程概况工程概况 1 1 人行索桥概况人行索桥概况 紫阳台人行索桥 位于官渡河下游 1000m 处 布置高程 324 35m 左右岸与新修人行道相 接 桥面总宽 2 0m 人行道宽度 1 7m 采用 6 根直径 31mm 的钢索作承载索 2 根直径 31mm 的钢索作防护索 桥面采用厚 3 5cm 松木板作人行走道 两侧设有栏杆 全桥总长约 66m 该桥 主要承担人员过河交通 1 2 设计标准设计标准 设计荷载 业主要求一次能满足通过 50 人 现偏安全取人群荷载 3 4kN m 进行验算 本桥跨径为 66m 矢高为 1 65m 按抛物线计算各点高差 主索采用 GB1102 74 标准的 6 19 1 46 钢丝绳 6 根 公称抗拉强度为 1870MPa 主索垂跨比 约为 1 40 矢高 1 65m 护栏防护吊杆及抗风索采用 16 5 钢丝绳 索采用钢丝均为镀锌钢丝 并 涂防锈涂料 桥梁设计线位于桥梁中心线 不设置横坡 本桥为悬带桥 塔架为钢筋混凝土 桥面为木板 桥面横梁为槽钢 基底岩石单轴极限抗压强度不小于 21 0MPa 未尽事严格按 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 2011 执行 1 3 计算依据计算依据 1 中华人民共和国行业标准 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 2 中华人民共和国行业标准 公路桥涵地基与基础设计规范 JTGD63 2007 3 中华人民共和国行业标准 公路桥梁抗风设计规范 JTG T D60 01 2004 4 中华人民共和国国家标准 重要用途钢丝绳 GB8916 2006 2 2 计算方法与建模计算计算方法与建模计算 2 1 分析模型分析模型 分析采用有限元程序MIDAS 桥面系不单独建模 将其作为容重等效分配到各承重索上 人群荷载转化为等效荷载施加在承重索节点上 为简化计算 采用一根承重索 承重索采用 悬索桥建模助手主缆模拟 2 2 模型样图模型样图 如图 1 图 1 单根承重索模型 2 3 既有状况下人行索桥承载验算既有状况下人行索桥承载验算 2 3 1 自重内力及位移计算自重内力及位移计算 桥面铺装 栏杆 桥面横梁均以容重等效分配到各承重索上 得到自重作用下的轴力图 位移图 如图 2 图 3 3 图 2 自重荷载作用下承重索轴力图 表格 1 自重荷载作用下承重索轴力表 位置荷载 内力 I kN 位置荷载 内力 I kN 1自重79 1616自重66 95 2自重67 2817自重66 95 3自重67 2518自重66 96 4自重67 219自重66 96 5自重67 1620自重66 98 6自重67 1221自重66 99 7自重67 0922自重67 01 8自重67 0623自重67 03 9自重67 0324自重67 06 10自重67 0125自重67 09 11自重66 9926自重67 12 12自重66 9827自重67 16 13自重66 9628自重67 2 14自重66 9629自重67 25 15自重66 9530自重79 21 4 图 3 自重荷载作用下承重索位移图 表 2 自重荷载作用下承重索位移表 位置荷载DZ m 位置荷载DZ m 1自重0 000016自重0 0092 2自重0 005317自重0 0092 3自重0 010318自重0 0094 4自重0 013519自重0 0101 5自重0 015220自重0 011 6自重0 015721自重0 0122 7自重0 015522自重0 0135 8自重0 014623自重0 0146 9自重0 013424自重0 0155 10自重0 012225自重0 0157 11自重0 01126自重0 0152 12自重0 010127自重0 0135 13自重0 009428自重0 0103 14自重0 009229自重0 0053 15自重0 009230自重0 0000 2 3 2 施加人群荷载内力及位移计算施加人群荷载内力及位移计算 人群荷载采用等效节点荷载施加在承重索上面 所得得到人群荷载作用下的轴力图 位 移图 如图 4 图 5 5 图 4 人群荷载作用下承重索轴力图 表 3 人群荷载作用下承重索轴力表 位置荷载 内力 I kN 位置荷载 内力 I kN 1人群荷载80 0716人群荷载192 42 2人群荷载194 0917人群荷载192 43 3人群荷载193 8418人群荷载192 46 4人群荷载193 6119人群荷载192 51 5人群荷载193 4120人群荷载192 57 6人群荷载193 2321人群荷载192 66 7人群荷载193 0622人群荷载192 76 8人群荷载192 9223人群荷载192 88 9人群荷载192 7924人群荷载193 02 10人群荷载192 6825人群荷载193 18 11人群荷载192 5926人群荷载193 36 12人群荷载192 5227人群荷载193 56 13人群荷载192 4728人群荷载193 78 14人群荷载192 4429人群荷载194 05 15人群荷载192 4330人群荷载80 12 6 图 5 人群荷载作用下承重索位移图 表 4 人群荷载作用下承重索位移表 位置荷载DZ m 位置荷载DZ m 1人群荷载016人群荷载 0 5296 2人群荷载017人群荷载 0 5288 3人群荷载 0 053818人群荷载 0 5225 4人群荷载 0 121619人群荷载 0 5094 5人群荷载 0 185420人群荷载 0 4897 6人群荷载 0 244721人群荷载 0 4635 7人群荷载 0 299222人群荷载 0 431 8人群荷载 0 348523人群荷载 0 3923 9人群荷载 0 392324人群荷载 0 3485 10人群荷载 0 43125人群荷载 0 2992 11人群荷载 0 463526人群荷载 0 2447 12人群荷载 0 4927人群荷载 0 1854 13人群荷载 0 509428人群荷载 0 1216 14人群荷载 0 522529人群荷载 0 0538 15人群荷载 0 528830人群荷载0 7 3 MIDAS 建模结果分析及验算建模结果分析及验算 经过 MIDAS 建模分析 在自重荷载作用下 承重索最大轴力作用在 2 和 30 号节点 约为 最大位移发生在 16 号节点为 0 32m 跨中位移约为 人群荷载作用66 91kNF 0 003mf 下承重索最大轴力作用在 2 和 29 号节点 约为 最大位移发生在跨中 约为214 35kNF 下面进行人行索桥轴力和挠度验算 0 32mf 最大拉应力 max FS 6 aa 1870MP 86 4 358 10 241 3MP748MP 2 5 a 承重索强度符合要求 4 人工验算人工验算 4 1 基本参数基本参数 钢丝绳 GB1102 74 标准的 6 19 1 31 1870MPa 破裂力 517kN 安全系数 2 5 断面积 805 10 6m2 弹性模量 E 1 25 108N m2 空索自重 5 03kN m 主跨 66m 垂度 1 65m 4 2 验算过程验算过程 4 2 1 内力验算内力验算 承重索总重 6 根 30 18kN 弹性模量N m2 钢丝绳截面直径为 46mm 钢 8 1 25 10E 丝绳截面面积为 805 木板重 21kN 槽钢总重 5 76kN 护栏总重 23 19kN 人群荷载为 2 mm 2kN m 1 恒载作用下 根据竖向平衡条件可知总的竖向反力为 1 30 1821 5 7623 19 39 98kN 22 i F V 由于索是柔性结构 所以索内弯矩为 0 槽钢和护栏对跨中弯矩 1 193 90kN m ii MP l AA 索重对跨中弯矩 8 2 248 985kN m ii MP l AA 木板对跨中弯矩 3 173 25kN m ii MP l AA 拉力 1 max 2 66 i g VlM M H ff 31 7 33478 11 71 04kN 6 1 65 恒载作用下索长 2 2 88 16610 02566 11m 33 f Sl l 恒载作用下主索伸长 2 16 1 65 71 0466 3 66 0 0467m 80500 1 25 S 无应力索长 0 66 11 0 046766 0633mlSS 2 活载作用下 设人群荷载下桥的矢高为 0 f 拉力 00 425 76 6kN q W H ff 总 4 2 2 位移验算位移验算 索长 2 0 8 1 3 f Sl l 0 025 f l 2 0 8 661 366 f 人群荷载下弹性伸长 9 2 16 3 q H f FSl l SS E A 2 0 6 0 16 425 76 3 66 805 10 8 66 1 25 10 f f 其中 F 承重索横截面面积 805mm2 由无应力索长 0 66 0633mlSS 解得 矢高 拉力为 197 73kN 0 2 16mf 承重索强度验算 6 197 73 805 10 HS 1870MPa 245 63MPa748MPa 2 5 承重索强度符合要求 最不利荷载作用下挠度 挠度验算 0 1 652 16 1 650 51mff 跨中挠度符合要求 4 2 3 抗风索验算抗风索验算 风速取 25m s 风压 2 0 0 5 p 22 25 16001600 0 391kN m 现计算得全桥迎风面积为 20 5 所以风力为 现按不利情况取一 2 m20 5 0 391 8 02kN 根抗风索承担一半的力为 4 02kN 分别计算四根索的受的拉力 分别计算出抗风索的两端 点的坐标 再根据三角形计算出拉力 4 014 01 4 15kN sin0 966 4 15 4 96kN sin0 837 总 同理 可算得抗风索受到最大拉力为 6 82kN 10 62 6 82kN 102 02 10 m 1870MPa 66 8MPa1 3 341 1163 185 1965 所以抗滑稳定性满足要求 6 参考文献参考文献 黄绍金 刘陌生 现代索道桥 M 北京 人民交通出版社 2004 2 周孟波 刘自明 王邦楣 悬索桥手册 M 北京 人民交通