人行索道桥计算书

1、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 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

2、. 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. 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 5

3、0 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 619+146 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/F502011）执行。 1.3 计算依据计算依据

4、 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. 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

5、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。 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67.122

6、1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 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0.01

7、3519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

8、用下的轴力图、位 移图，如图 4、图 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.

9、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 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

10、 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 3. MIDAS 建模结果分析及验

11、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 619+

12、131，1870MPa，破裂力 517kN，安全系数 2.5，断面积 80510-6m2，弹性模量 E=1.25108N/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

13、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： 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 6

14、6.11 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： 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

15、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。 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：人民交通出版