(毕业论文)悬索桥猫道设计计算书

1、附件二泓口悬索桥猫道设计计算书编 号： 版 本： 受 控 号： 修改状态： 编 制： 复 核： 审 核： 批 准： 有效状态： 目 录1.编制依据32.工程概况43.中跨猫道承重索检算43.1荷载计算（按单幅猫道分析）43.2中跨猫道承重索张力计算83.3中跨承重索强度计算104、中跨猫道承重索塔顶锚固构造检算114.1 荷载计算124.2 结构验算125.边跨猫道承重索检算145.1荷载计算（按单幅猫道分析）145.2边跨猫道承重索张力计算165.3承重索强度计算196、边跨猫道承重索锚固构造检算207、猫道揽风绳下锚构造检算217.1地锚抗拔性能验算227.2地锚抗倾覆稳定性验算227.3

2、地锚抗滑稳定性验算22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）钢丝绳产品质量证明书（e04-426，b04-12496）（4）公路桥涵设计手册-参考资料（5）简易架空缆索吊（段良策

3、，人民交通出版社）2.工程概况泓口悬索桥为三跨结构，理论跨径42m+102m+42m。猫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设置一个。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1.4，与主缆线型基本一致。每幅猫道承重索采用4根22.5钢丝绳（6w(19)-公称抗拉强度2000mpa），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槽钢（间距2.0m）、5050mm防滑方木条（间距0.5m）和1.6mm小孔（1616mm）钢

4、丝网、5mm大孔（50100mm）钢丝网组成；两侧设1根16扶手钢丝绳，并每隔2.0m设一道634mm角钢栏杆立柱，侧面防护网采用5mm（80100mm）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6 w（19）6 w（19）承重索要求在工厂内预拉，以确定其实际实验参数：绳径mm22.516丝径mm1.71.2单位质量kg/m1.971.00抗拉强度mpa17001700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

5、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。3.1.1.1恒载均布荷载（1）承重索自重： q1=41.9710=78.8 n/m（2）猫道面层及栏杆猫道横梁采用100485.32.0m，l=3.0m/根，每米重10kg。则猫道横梁重：g1=3.01010=300n防滑木条5050mm，50cm，l=0.80m/根，2m范围内有6根。防滑木条重：g2=60.050.050.8075010=90.0n栏杆立柱63634，l=1.0m/根，2根/2m。g3=21.03.9110=78.2n猫道面层钢丝网大孔网550100mm，小孔网1.61616mmg4=(2

6、7.73+8.91)10=366.4n栏杆防护网采用大孔网，大孔网550100mm g5=26.9310=138.6n则q2=gi/2.0=（300+90+78.2+366.4+18.6）/2.0=486.6n/m（3）承重索夹采用22.5压扳式绳卡，1.0kg/个，18六角螺母0.07kg/个，每个螺母配一个18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=41.0+8（0.07+0.020）10/2=23.6n/m（4）索股滚筒及支架，间距8.0m，12kg/只，q4=1210/8=15n/m（5）14#铁丝（绑扎防滑木条用）及其他不可预见物如照明电缆线等按

7、2.0kg/m计q5=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。恒载荷布荷载：q恒=qi=78.8+486.6+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=34/2104=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。橫桥向风荷载计算:经咨询设计及单位，本桥桥面处设计风速为v1=14.7m

8、/s。地表粗糙度类别b。猫道基准高度计算桥面标高=15.896m，主塔标高=35.521m。则猫道计算分力的基准高度：h=猫道设计基准风速计算采用公式： （公路桥梁抗风设计规范） vz1、vz2：z1、z2高度下的风速（m/s）；:地表粗糙系数。这里区0.22。=猫道橫桥向设计分力计算用公式： （公路悬索桥设计规范报批稿）:空气密度1.225kg/m3:设计基准风速；：构件空气绕流阻力系数 取0.7；：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1.29猫道横桥向静力：p=53.1697.42=5.18 kn则作用集中荷载：g恒2=5.189.58/5.5=9.02k

9、n3.1.2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914.8mm钢丝，据设计图可知主缆重量478.27kg/m。q1=478.28/3710=129.26n/m（2）循环牵引绳采用24钢丝绳（637，纤维芯）q2=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=206510/（520）=130n/m活载均布力：q活=qi=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=53.16 n/m（2）温度：按温差153.2中跨

10、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：g1=17kn, g2=9.02knh恒=+（建筑施工计算手册）：均布荷载；：猫道承重索跨度；取97.42m：猫道承重索的跨中挠度；取14.13m：集中荷载。h恒=+=+=97.24kn（2）活载引起的水平张力q活=279.08n/m=0.2791kn/mh活=（3）温度变化引起的水平张力假设温降15，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：，钢丝绳线膨胀系数：承重索无应力索力：索长计算：公式：

11、猫道承重索跨度；取97.42m：猫道承重索的跨中挠度；取14.13m=102.884m。索弹性伸长量：=0.1956m无应力索长：温度变化索长伸缩量索长收缩：跨中垂度变化：（矢跨比fz/lz=14.13/97.42=0.1450）变化后的垂度f1=14.13-0.0239=14.106m温度引起的水平张力h温=h（f1）-h（f） =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+风= h恒+风= = =97.41kn3.3中跨承重索强度计算 3.3.1水平张力组合： 组合：h=h恒+h活=97.24+2

12、3.43=120.67kn组合：h=h恒+h活+h温=97.24+23.43+0.17=120.84kn组合：h=h恒+风+h活+h温=97.41+23.43+0.17=121.01kn则承重索最大水平张力hmax=h=121.01kn承重索最大（支点处）：tmax（由设计图可知= ）tmax 3.3.2承重索验算承重索选用4根22.5钢丝绳，fg=0.5d2=0.522.522.5=253.13kn。承重索的容许拉力：fg= fg:钢丝绳的破断拉力总和，fg=253.13kn。：钢丝绳的不均匀系数，=0.85k：钢丝绳使用安全系数，k=3.5fg= =245.88kntmax=满足要求！注意

13、：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490030020mm通长预埋钢板，端部以钢板双面加强，销孔102mm。 a3钢材容许应力：轴向应力=140mpa，剪应力t=85mpa节点销子的弯应力xw=240mpa，销孔承压应力ka=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 结构验算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层钢板，假设不计其周边砼的粘结力，钢板轴向受拉： 满足要求！（2）钢板端部销孔处（3）钢板根部弯应力：根部因tmax的竖向分力

14、产生的弯矩：根部加强部位钢板惯性矩：3=1/1220（300322603）=1.37107mm4加强部位上部拉应力4.2.2抗剪计算钢板端部销孔处最薄弱面为销孔位： 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=（300+2260-3102）20/cos34.8014=12519mm2 满足要求。4.2.4销孔承压 销孔102mm，销子直径100mm4.2.5销子抗剪： 与上锚系统的连接部位按单剪计算： 4.2.6调节丝杆检算 调节丝杆主要由钢制双面耳板、32级钢筋连接丝杆组成，详见设计图。（1） 耳板检算抗拉： 抗剪： 孔壁承压： （2） 3

15、2丝杆 32冷拉iv级钢l=750mpa 轴向拉应力： 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）承重索自重： q1=41.9710=78.8 n/m（2）猫道面层及栏杆猫道横梁采用100485.32.0m，l=3.0m/根，每米重10kg。则猫道横梁重：g1=3.01010=300n防滑木条5050mm，50cm，l=0.80m/根，2m范围内有6根。防滑木条重：g2=60.05

16、0.050.8075010=90.0n栏杆立柱63634，l=1.0m/根，2根/2m。g3=21.03.9110=78.2n猫道面层钢丝网大孔网550100mm，小孔网1.61616mmg4=(27.73+8.91)10=366.4n栏杆防护网采用大孔网，大孔网550100mm g5=26.9310=138.6n则q2=gi/2.0=（300+90+78.2+366.4+18.6）/2.0=486.6n/m（3）承重索夹采用22.5压扳式绳卡，1.0kg/个，18六角螺母0.07kg/个，每个螺母配一个18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=41.0

17、+8（0.07+0.020）10/2=23.6n/m（4）索股滚筒及支架，间距8.0m，12kg/只，q4=1210/8=15n/m（5）14#铁丝（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=qi=78.8+486.6+23.6+15+20=624.0n/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

18、计算。（1）主缆索股每股为914.8mm钢丝，据设计图可知主缆重量478.27kg/m。q1=478.28/3710=129.26n/m（2）循环牵引绳采用24钢丝绳（637，纤维芯）q2=19.82n/m（3）施工人员：考虑最不利一次最多上10人，人均重65kg，排列间距大于5.0m，q3=106510/（510）=130n/m活载均布力：q活=qi=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=53.16 n/m（2）温度：按温差155.2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（

19、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/mh恒=：均布荷载；：猫道承重索跨度；取35.21m：猫道承重索的跨中挠度；取2.01m：水平倾角=arctg(c/l), c:两支点高差。c=16.74m。= arctg(16.74/35.21)=25.427960h恒=53.26kn（2）活载引起的水平张力q活=279.08n/m=0.2791kn/mh活=（3）温度变化引起的水平张力假设温降15，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：，钢丝绳线膨胀系数：承重索无应力索力：索长计算：公式：猫道承重索跨度；取97.42m：猫

20、道承重索的跨中挠度；取15.58m=39.495m。索弹性伸长量：=0.202m无应力索长：温度变化索长伸缩量索长收缩：跨中垂度变化：（矢跨比fz/lz=2.01/35.21=0.05708）变化后的垂度f1=2.01-0.0233=1.9867m温度引起的水平张力h温=h（f1）-h（f） =53.895-53.26=0.635kn（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= h恒+风= = =53.44kn5.3承重索强度计算 5.3.1水平张力组合： 组合：h=h恒+h活=53.26+23.83=77.09kn组合：h=h恒+

21、h活+h温=53.26+23.83+0.635=77.73kn组合：h=h恒+风+h活+h温=53.44+23.83+0.635=77.91kn则承重索最大水平张力hmax=h=77.91kn承重索最大（支点处）：tmax（由设计图可知= ）tmax 5.3.2承重索验算（1）边跨塔顶承重索计算t0t0=95.27kn由以上计算可知：t0=95.27kntmax（中跨），所以承重索选用4根22.5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tata=80.25kntat0 tmax承重索选用4根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埋件预埋位置位于距离理论散索点4.5m处，预埋在锚跨中横梁混凝土里，埋深80cm。6.1预埋件受力分析6.1.1预埋件槽钢抗拔性能分析预埋件 25a槽钢2组0焊成整体，钢与砼的握裹力一般为23.5mpa，此处偏安