散索鞍门架设计计算书

xx大桥xx侧散索鞍门架结构设计计算书第一章工程简介一、工程概况xx至xx国家高速公路湖南省临湘至xx高速公路项目xx大桥为双塔双跨钢桁梁悬索桥，该桥xx高速的控制性工程，桥位位于xx如长江交汇处xx市七里山，桥位东起xx，西接xx。xx大桥第12标包括xx大桥悬索桥主桥及主桥副孔，对应桩号为K52+896.000～K55+286.189，全长2390.18m，桥梁跨径组成为3×60m悬浇钢构+（1480+453.6）m双塔双跨钢桁梁悬索桥+（32.58+3×60.5）m悬浇连续梁。散索鞍鞍体采用铸焊结合的结构方案。鞍槽用铸钢铸造，鞍体由钢板焊成。为增加主缆与鞍槽间的摩阻力，并方便索股定位，鞍槽内设竖向隔板，在索股全部就位并调股后，在顶部用锌填块填平，上紧压紧梁，再将鞍槽侧壁用螺栓夹紧。散索鞍最大构件吊重为115t，采用门架进行吊装。散索鞍各部件经车辆运输后到达锚碇指定位置，利用门架和提升系统进行吊装。散索鞍制作工艺主要有以下几个方面的内容：1）铸造工艺：索鞍铸件的模型应采用整体模型；铸件的砂型应该是干燥型或自硬型；钢水应取样分析保证精炼纯净；浇口系统采用高强度的耐火釉砖做浇口系统；浇注完成的铸件应缓慢冷却；铸件清砂后，应按GB6414对铸件尺寸与形状进行检查。2）焊接工艺：在铸焊结合的散索鞍中，除鞍头外，其余零部件大多为焊接件，工件多次加热冷却容易形成较大的残余应力，产生冷、热裂纹等缺陷，因此，要求焊接前首先要做好工艺评定。3）无损探伤检测：在任何一个铸件完成之后，都要进行无损探伤。4）缺陷的修补：对于铸钢件和焊接结构的超标缺隙应及时修补。散索鞍的安装在门架安装完成之后进行。底板安装前应先将地脚螺栓安装到相应孔中，保证与底板的垂直度要求，并要为底座、螺母、垫圈留出足够的安装长度。由于支墩有较大的斜度，底板孔中的砼应不溢出至安装面上。鞍体安装时应先放好密封带并设置临时支撑，按“空缆位置”调定初始位置。主缆索骨架设安装完毕后，将鞍体上的约束构件拆除。钢桁架梁架设完成后，鞍体应向索塔侧转动一个角度至“成桥位置”。二、结构设计散索鞍门架的设计主要考虑锚碇前舱内顶部平台尺寸、索鞍吊装方式、索鞍运输方式，运输车辆停靠位置，索鞍本身大小尺寸，夹索入鞍操作，吊装角度，索塔施工过程中留下的施工平台伸出尺存，空缆线形，滑轮组运行时所占空间高度等因素，综合考虑。门架结构采用HW350X350以及[28a型钢组合，横桥向长度19m，悬臂长9m，单个门架顺桥向2片，顶部型钢接合，底部与预埋钢板焊接，顺桥向从顶部伸出斜撑支撑，改善门架稳定性。门架顶设有工作平台。在横桥向吊装完散索鞍后，对支架进行改造，进行顺桥向夹索入鞍糙所。散索鞍门架布置图（横桥向吊装散索鞍）散索鞍门架布置图（顺桥向索股入鞍）第二章计算参考资料一、计算目的为了保证散索鞍门架在施工中的安全可靠，特对投入该施工的门架从强度、钢度和稳定性等方面进行设计和验算。二、计算依据1、业主、设计院提供的该项目相关技术资料；2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2011）—人民交通出版社；3、《钢结构设计手册》（第二版）—中国建筑工业出版社；4、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025－86）人民交通出版社；5、《建筑结构静力计算手册》，中国建筑工业出版社。6、《公路桥涵通用设计规范》（JTGD-2004）人民交通出版社7、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）三、计算参数确定计算采用承载能力极限状态法，按照《钢结构设计规范》取值：Q235钢材抗拉压弯强度：Q235钢材抗剪强度：Q235钢材的弹性模量：E＝2.06×105Mpa四、荷载及荷载组合1、荷载类型①、支架结构自重：按实际结构自重计算，程序自动计入；②、索鞍底座重量：34.82t，实际按照40t计入；③、散索鞍最大吊装重量：115t(实际按照120t计入)；④、门架顶移动平车重量按照6t计入；⑤、门架顶卷扬机门架顶设置2台台牵引力为为10t卷扬机，卷卷扬机重量量每台按照照5t计算，布置置在与索鞍起吊吊端相对应应的门架的的另一端；；⑥、索股入鞍对比索夹安装和和索股入鞍鞍调整的受受力情况，可可知索股入入鞍调整为为最不利受受力，现以以索股入鞍鞍调整为控控制计算。索股入锚调整单根提起所产生的对边跨（xx侧）作用按照比空缆高度高3m计算。计算采用抛物线模型，主缆自重简化换算成延跨径水平向均布，计算公式如下：主缆计算图示如如下：通过抛物线几何何性质以及推推演可得缆索支点水水平力和竖竖向力分别别为：，，H、V方向同坐标系正正向为正（x坐标方向向为水平延延高点指向向低点，y坐标方向向为竖直向向下）其中：缆索索股股端头水平平力缆索索股股端头竖向向力缆索索股股简化换算跨跨径水平向向自重集度度，本跨缆索索索股重量量与跨径的比值；跨径缆索最大垂度（比比空缆时高高3m）缆索支点高度差差计算结果如下表表:项目桥跨单位xx侧边跨单根长度508.7699m简化前重量集度度1.276t/m股数181股单根股重11.146t空缆最大垂度15.146m跨径L489.6244m单根股简化集度度q22.764kg/m计算用最大垂度度f12.146m缆索支点高度差差c170.9888m水平力HA-56.1644t水平力HB56.164t竖向力VA-25.1877t竖向力VB14.041t计算时取水平力力和竖向力力值分别为为：H=60tV=16t⑦、风荷载：桥位区设计基准准风速为39.88m/ss根据风荷载计算算公式，其其中，,,,其余参数数查表，可可得数值如如下：参数取值单位Z33.740mγ0.012kN/m³k21.360k51.380V1039.800m/sVd74.697m/sg9.810m/s²Wd3.406k00.750k11.360k31.000Awh40.516㎡Fwh140.7555kNFwh/Awhh3.474kN/㎡计算得出迎风面面风荷载如如表：构件宽度cm延米风压kN//mHW400X4400401.390HW350X3350351.216[28a280.971⑧、施工人群荷载按照2kN/㎡计入，作用于施施工平台板板上2、工况及荷载组组合根据承载能力极极限状态设设计方法，荷载载效应的设设计值等于于对应各种种、荷载的标标准值或者者代表值乘乘以一定的的分项系数数和组合系系数然后再再考虑结构构的重要性性乘以重要要性系数，列表如下下：荷载编号名称类型分项系数组合系数结构重要性系数数①支架结构自重永久荷载1.20.9②索鞍底座可变荷载1.40.9③散索鞍最大吊重重可变荷载1.40.9④移动平车永久荷载1.20.9⑤卷扬机可变荷载1.40.9⑥索股入鞍可变荷载1.40.9⑦风荷载可变荷载1.10.80.9⑧施工人群荷载可变荷载1.40.80.9组合系数取规范范中仅车辆辆荷载和其其他1个可变荷载载共同作用情情况的0..8，偏安全全考虑。卷扬扬机与吊装装重量或者者索股入鞍鞍重量联动动，作为主主要可变荷荷载，系数1.4，不列入组合。(1)、工况一：：索鞍底座吊吊装荷载组合：0..9×(1.2×(①+④)+1..4×(②+⑤)+0.88×(1.1×⑦+1.44×⑧))(2)、工况二：散索鞍鞍吊装荷载组合：0..9×(1.2×(①+④)+1.44×(③+⑤)+0.8×(1.1×⑦+1.44×⑧))(3)、工况三：主缆分分股提索入入鞍荷载组合：0..9×(1.2×①+1.4×(⑤+⑥)+0.88×(1.1×⑦+1.44×⑧))3、计算内容、方法法(1)、散索鞍门门架采用midaas程序进行行计算，进行三维维空间建模模，并对各各种杆件赋赋予各自材材料特性。鞍座和鞍体吊装装支架模型型索股入鞍支架模模型第三章散索鞍鞍门架计算算一、索鞍底座吊装门架在锚碇上部部施工第11层后预埋柱柱脚钢板，搭搭建门架，对对索鞍底座座进行吊装装。索鞍底座座重量作用用位置见下下图，基础础部分按照照空间先自自由度全部部约束建模模。鞍座吊装计算位位置示意图图索鞍底座吊装的的计算结果果如下表：：索鞍底座吊装计计算结果作用位置组合应力y向剪应力z向剪应力变形稳定性系数MPamm1142.92.410.528.910.35索鞍底座吊装MMidass有限元计计算结果截截图详如下最大组合应力1142.99MPa杆件坐标系最大大y向剪应力力2.4MMPa杆件坐标系最大大z向剪应力力10.55MPa最大组合位移228.9mmm整体屈曲分析，一一阶模态的的临界系数10.335二、索鞍吊装索鞍吊装是在对对前锚室内最最后一层990cm厚砼浇筑筑完毕后进进行吊装，此此时柱脚被被砼包裹，在在形成强度度后对柱脚脚进一步限限制，此时时模型柱脚按照空间6个自由度全全部约束进进行处理。同时计算在索鞍起吊移动到位过程中的5个不利位置，如下图。散索鞍吊装移动动过程中55个计算位置置示意图索鞍吊装的计算算结果如下下表：索鞍吊装计算结结果作用位置组合应力y向剪应力z向剪应力变形稳定性系数MPamm1205.92.413.933.811.692188.62.990.229.48.7633166.42.412.824.010.644177.52.426.519.56.7895145.22.483.317.49.769索鞍吊装Middas有限元计计算结果截截图详如下工况1.最大组合应力2205.99MPa[28a杆件最最大组合应应力2055.9MPPa除[28a杆件外外其余杆件件最大组合应应力1355.8MPPa杆件坐标系最大大y向剪应力力2.4MMPa杆件坐标系最大大z向剪应力力13.99MPa最大组合位移333.8mmm整体屈曲分析，一一阶模态的的临界系数11.669工况2.最大组合应力1188.66MPa杆件坐标系最大大y向剪应力力2.9MPPa杆件坐标系最大大z向剪应力力90.22MPa最大组合位移229.4mmm整体屈曲分析，一一阶模态的的临界系数8.7663工况3.最大组合应力1166.44MPa杆件坐标系最大大y向剪应力力2.4MMPa杆件坐标系最大大z向剪应力力12.88MPa最大组合位移224.0MMPa整体屈曲分析，一一阶模态的的临界系数10.664工况4.最大组合应力1177.55MPa杆件坐标系最大大y向剪应力力2.4MMPa杆件坐标系最大大z向剪应力力26.55MPa最大组合位移119.5mmm整体屈曲分析，一一阶模态的的临界系数6.7889工况5.最大组合应力1145.22MPa杆件坐标系最大大y向剪应力力2.4MMPa杆件坐标系最大大z向剪应力力83.33MPa最大组合位移117.4mmm整体屈曲分析，一一阶模态的的临界系数9.7669三、索股入鞍索股入鞍计算示示意图如下下图，箭头头所指方向向为索股对对门架所施施加作用方方向。索股入鞍作用位位置示意图索股入鞍计算结结果如下表表：索股入鞍计算结结果作用位置组合应力y向剪应力z向剪应力变形稳定性系数MPamm1110.517.813.923.26.18索股入鞍Middas有限元计计算结果截截图详如下最大组合应力1110.55MPa杆件坐标系最大大y向剪应力力17.88MPa杆件坐标系最大大z向剪应力力13.99MPa最大组合位移223.2mmm整体屈曲分析，一一阶模态的的临界系数6.188四、局部1.预埋件锚锚筋数量在剪力、法向拉力力和弯矩共共同作用时时预埋筋截面面积按照以以下两个公公式计算，取大值：当剪力、法向压力力和弯矩共共同作用时时，按照以以下两个公公式计算，取取大值：其中：——锚筋抗拉强强度设计值值，（取770MPPa）——剪力设计值——法向拉力或者压压力设计值值——弯矩设计值——锚筋层数影响系系数，2层取1.0,,3层取0.9,,4层取0.855——锚筋受剪承载力力系数，大于0.7时取0.7——锚筋直径——锚板弯曲变形折折减系数，才去止弯弯措施时取取1.0——锚板厚度——剪力作用方向最最外层锚筋筋中心线之之间距离根据实际施工组组织，在柱柱脚被最后后一层砼覆覆盖前，进进行吊装作作业队索鞍鞍鞍座进行行操作，之之后柱脚被被0.9m～2.588m厚砼覆盖盖，对柱脚脚的稳定以以及抗拔等等受力性能能是非常有益益的，所以以仅针对索鞍鞍鞍座吊装装工况下门门架受力情情况进行预预埋件的计计算。对该该工况下midaas模型计算结果进进行查询得得到以下数据：：受力VNMVxVyNpNtMxMy数值1.50E+0058.00E+0049.00E+0058.00E+0059.60E+0078.00E+007表中，Vx为MMidass模型x轴方向剪剪力，Vy为y轴方向剪剪力，单位N；Np为法向压力，Nt为法向拉拉力，单位位N；Mx为midaas模型x轴方向弯弯矩，My为y轴方向弯弯矩，单位位N.mmm。根据以上公式对对预埋件进进行计算，结结果如下法向力法向压力法向拉力单位组合Vx,Np,MMyVy,Np,MMxVx,Nt,MMyVy,Nt,MMxAs结果002605.82894.9mm²预埋件基础索赔赔钢筋为φ32精轧螺螺纹钢，6根，截面积积为48225.2mmm²，均大于于以上结果果。2.预埋件锚筋筋长度预应力筋的锚固固长度计算算公式如下下，其中——受拉拉钢筋基本本锚固长度度——预应力钢筋抗拉拉强度设计计值——砼轴心抗拉强度度设计值——锚固钢筋直径——锚固钢筋外形系系数（取00.13）——据锚固条件而定定的锚固修正正长度——修正系数（取11.0）则有，预埋钢筋设计长长度2m，满足要求。3.焊缝计算Midas模型型计算中斜斜杆最大轴轴向力为660t，此杆件横向力微小可可忽略不计计