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2目录1. 工程概况 11.1 人行索桥概况 .11.2 设计标准 .11.3 计算依据 .12. 计算方法与建模计算 22.1 分析模型 .22.2 模型样图 .22.3 既有状况下人行索桥承载验算 .22.3.1 自重内力及位移计算 .22.3.2 施加人群荷载内力及位移计算 .43. MIDAS 建模结果分析及验算 .74. 人工验算 74.1 基本参数 .74.2 验算过程 .74.2.1 内力验算 .74.2.2 位移验算 .84.2.3 抗风索验算 .95. 地锚稳定性验算： 105.1 基础抗倾覆稳定性验算 .105.2 基础抗滑
2、稳定性验算： .116. 参考文献 1211. 工程概况1.1 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
3、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
4、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 ）。22. 计算方法与建模计算2.1 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2.3.1 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
5、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 79.16 16 自重 66.952 自重 67.28 17 自重 66.953 自重 67.25 18 自重 66.964 自重 67.2 19 自重 66.965 自重 67.16 20 自重 66.986 自重 67.12 21 自重 66.997 自重 67.09 22 自重 67.018 自重 67.06 23 自重 67.039 自重 67.03 24 自重 67.0610 自重 67.01 25 自重 67.0911 自重 66.99 26 自重 67.
6、1212 自重 66.98 27 自重 67.1613 自重 66.96 28 自重 67.214 自重 66.96 29 自重 67.2515 自重 66.95 30 自重 79.214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 0.0000 16 自重 0.00922 自重 0.0053 17 自重 0.00923 自重 0.0103 18 自重 0.00944 自重 0.0135 19 自重 0.01015 自重 0.0152 20 自重 0.0116 自重 0.0157 21 自重 0.01227 自重
7、 0.0155 22 自重 0.01358 自重 0.0146 23 自重 0.01469 自重 0.0134 24 自重 0.015510 自重 0.0122 25 自重 0.015711 自重 0.011 26 自重 0.015212 自重 0.0101 27 自重 0.013513 自重 0.0094 28 自重 0.010314 自重 0.0092 29 自重 0.005315 自重 0.0092 30 自重 0.00002.3.2 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
8、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 80.07 16 人群荷载 192.422 人群荷载 194.09 17 人群荷载 192.433 人群荷载 193.84 18 人群荷载 192.464 人群荷载 193.61 19 人群荷载 192.515 人群荷载 193.41 20 人群荷载 192.576 人群荷载 193.23 21 人群荷载 192.667 人群荷载 193.06 22 人群荷载 192.768 人群荷载 192.92 23 人群荷载 192.889 人群荷载 192.79 24 人群荷载 193.
9、0210 人群荷载 192.68 25 人群荷载 193.1811 人群荷载 192.59 26 人群荷载 193.3612 人群荷载 192.52 27 人群荷载 193.5613 人群荷载 192.47 28 人群荷载 193.7814 人群荷载 192.44 29 人群荷载 194.0515 人群荷载 192.43 30 人群荷载 80.126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 0 16 人群荷载 -0.52962 人群荷载 0 17 人群荷载 -0.52883 人群荷载 -0.0538 18
10、 人群荷载 -0.52254 人群荷载 -0.1216 19 人群荷载 -0.50945 人群荷载 -0.1854 20 人群荷载 -0.48976 人群荷载 -0.2447 21 人群荷载 -0.46357 人群荷载 -0.2992 22 人群荷载 -0.4318 人群荷载 -0.3485 23 人群荷载 -0.39239 人群荷载 -0.3923 24 人群荷载 -0.348510 人群荷载 -0.431 25 人群荷载 -0.299211 人群荷载 -0.4635 26 人群荷载 -0.244712 人群荷载 -0.49 27 人群荷载 -0.185413 人群荷载 -0.5094 28
11、 人群荷载 -0.121614 人群荷载 -0.5225 29 人群荷载 -0.053815 人群荷载 -0.5288 30 人群荷载 073. MIDAS 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6.91kNF 0.3mf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：maxFS6a a1870MP86.4(3510)24.3P482.5a承重
12、索强度符合要求。4. 人工验算4.1 基本参数钢丝绳 GB1102-74 标准的 619+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4.2.1 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81.250E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2m2kN/m。1）恒载作用下：根据竖向平衡条件可知总的竖向反力为：130.1
13、825.763.19.8kN2iFV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：193.kmiMPlAA索重对跨中弯矩：8248.95kNmiMPlAA木板对跨中弯矩：3173.2il拉力：1max/66igVlMHff3.748.71.04kN5恒载作用下索长：22881610.56.1m33fSll恒载作用下主索伸长：2.571.04630.4678.S无应力索长：06.1.3ml2）活载作用下：设人群荷载下桥的矢高为 0f拉力：00425.76kNqWHff总4.2.2 位移验算索长：, 20813fSll0.25fl2066f人群荷载下弹性伸长：92163qHfFSlE
14、A206016425.73818ff其中：F承重索横截面面积 =805mm2。由无应力索长06.03mlS解得：矢高 拉力为 197.73kN02.1f承重索强度验算： 697.3(8051)HSMPa245.6Pa7482.承重索强度符合要求。最不利荷载作用下挠度：挠度验算： 01.652.-0.51mf跨中挠度符合要求。4.2.3 抗风索验算风速取 25m/s风压 20.5p25160.391kNm/现计算得全桥迎风面积为 20.5 ，所以风力为 ,现按不利情况取一220.5391=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，
15、再根据三角形计算出拉力：4.01.=4.15kNsin96i837总 同理，可算得抗风索受到最大拉力为 6.82kN。1062.8kN=10m170MPa.Pa1.3 4.8所以抗滑稳定性满足要求。6. 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：人民交通出版社，2003.3 单圣涤. 工程索道M.北京：中国林业出版社，2000：1-36.4 陈自力，邓瑞基 .悬索工程实用动力学特性研究.公路与汽运,2008,120：137-139.5 屈本宁，刘北辰， 索-梁混合有限元模式及其在索桥分析中的应用J.计算结构力学及其应用，1990,11（4）：93-99.6 董明，钱若军 .张力结构的非线性有限元分析J.计算力学学报，1997,14（3）： 268-275.7 杨彦萍. 索道桥样条计算理论J.工程力学增刊，1999,7（13）：415-418.
