通麦特大桥猫道计算书.doc

1、通麦特大桥猫道计算书（评审稿）四川路桥建设股份有限公司通麦特大桥项目经理部二 O 一三年九月通麦特大桥猫道计算书编 制复 核审 核项目负责人四川路桥建设股份有限公司通麦特大桥项目经理部二 O 一三年九月四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 1 页/ 共 45 页编 制 依 据通麦特大桥设计图纸公路桥涵设计规范(JTGD60-2004)钢结构设计规范(GB50017-2003)公路桥梁抗风设计指南公路工程施工安全技术规程(JTJ076-95)公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007）重要用途钢丝绳 （GB8918-2006）钢结构施工质量验收规范 （GB

2、50205-2001）桥梁缆索用热镀锌钢丝 （GB/T 17101-2008）一般工程用铸造碳钢件 （GB/T11352-2009）架空索道工程技术规范 （GB 50127-2007）缆索起重机技术条件 （SL 375-2007）起重吊装常用数据手册四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 2 页/ 共 45 页通麦特大桥猫道计算书【1】 工程概况猫道是大跨径悬索桥施工必备的临时结构，为主缆架设、索夹和吊索安装、主缆防护等提供施工操作平台、材料及工具运输通道，其使用从始至终贯穿悬索桥整个上部构造安装施工过程，使用周期长，结构设计首先考虑抗风稳定性及结构安全，确保施工安全；

3、其次要考虑施工简便、降低成本。1.1 猫道布置猫道面层距主缆空载中心线下方 1.5m，宽 3.6m。猫道采用两跨连续结构，跨径与桥型布置相同：80.182m+258.64m。猫道面网长度约351m。每条猫道承重结构由 4 根 48 猫道承重钢丝绳及 2 根 48 门架支承钢丝绳组成，猫道承重钢绳和门架支承绳之间通过门架形成空间结构。1.2 猫道门架每条猫道设猫道门架 6 个，边跨 1 个设置于跨中；中跨 5 个，间距 48m。门架主要用方钢制作。1.3 猫道底梁猫道底梁作用是把 4 根猫道承重绳连接成整体共同受力，以提高猫道的整体刚度。猫道底梁分为两种，中间底梁（IF）52 根，门架底梁 6

4、根。1.4 猫道面层猫道面层由承重网、步行网及防滑方木组成。承重网为 5 直径，50mm75mm；步行网为 2 直径，25mm25mm；栏杆网为 5 直径，50mm100mm。方木加劲条30mm50mm1500mm，间距 50cm。面网与方木用骑马钉连接，方木与沉重绳用 14#铁丝绑扎，相邻面网及栏杆网之间搭接用 14#铁丝缠绕并焊接，面网与栏杆网之间用 14#铁丝连接。四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 3 页/ 共 45 页1.5 抗风抑振系统由于桥区地处风口，每条猫道系统主跨设置一套由 2 根 32 (637S+IWR)组成抗风缆绳。1.6 锚固及垂度调整系统

5、面层承重绳通过锚梁锚固在重力锚预埋牛腿上，门架支承绳及扶手绳均通过散索鞍门架的转向装置锚固在锚定上。承重绳的垂度调整通过锚梁上的拉杆进行调整。1.7 承重绳下压装置及变为钢架由于采用两跨连续钢丝绳，当面层承重钢丝绳通过塔顶主索鞍两侧时，面层承重钢丝绳之间间距进行调整，其间距调整装置称为变为钢架，变位钢架用型钢制作。为保证猫道面层与主缆之间的距离有足够的操作空间，在索塔顺桥向两侧设沉重绳下压装置，下压装置主要由下压梁、滑车组及锚固结构组成。为保证面层承重绳与猫道门架支承绳的竖向间距，门架支承绳的转向点设置在塔顶门架顶部。猫道构件统计表项目 材料 或参数 单位荷载 数量 总荷 备注猫道 承重索 4

6、8 (637S+IWR) 8.78kg/m 4 35.12kg/m 1870门架 承重索 48 (637S+IWR) 8.78kg/m 2 17.56kg/m 1870扶手绳 20 (637S+SF) 1.48kg/m 2 2.96kg/m栏杆绳 14 (637S+SF) 0.727kg/m 4 2.908kg/m猫道钢丝网 底面网（5，5075+2，2525）侧面网（5，10050） 37.6kg/m 1 37.6kg/m防滑木方 50301500 2.7kg/m 1 2.7kg/m 0.5m 一道其他恒载 10kg/m 1 10kg/m猫道门架 Q235A 1280.94kg 1 1280

7、.94kg 48m 一道大横梁及扶手立柱 Q235A 62.64kg 1 62.64kg 6m 一道小横梁及连接系 Q235A 17.647kg 1 17.647kg 6m 一道猫道滚轮 35.185kg 1 35.185kg 9m 一道【2】 猫道承重索计算2.1 荷载计算（按单幅猫道计算分析）荷载包括恒载、活载及风力等附加荷载（本猫道跨径小，借鉴同类似桥梁温度荷载小于 1%，不列入计算） 。四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 4 页/ 共 45 页2.1.1 恒载恒载包括承重索、面层、栏杆、索股滚轮支架，均折合为均布荷载计。（1）承重绳自重4 根 48 (637

8、S+IWR)=35.12kg/m（2）门架承重绳2 根 48 (637S+IWR)=17.56kg/m（3）扶手绳及栏杆绳2 根 20 (637S+SF)= 2.96kg/m4 根 14 (637S+SF)= 2.908kg/m合计折合每米重量：5.868kg/m（4）猫道面网重量底面网（5，5075+2，2525）侧面网（5，10050 ）折合每米重量：37.6kg/m（5）防滑方木/0.5m 设置一道50301500=1.35kg/根折合每米重量：1.35kg/根4 根=5.4kg/m（6）大横梁及立柱栏杆/6m 设置一道折合每米重量：62.64kg/6m= 10.44kg/m（7）小横梁

9、及连接系统/6m 设置一道折合每米重量：17.647kg/6m= 2.94kg/m（8）索股滚轮及支架/9m 设置一道折合每米重量：35.185kg/9m= 3.91kg/m四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 5 页/ 共 45 页（9）绑扎防滑方木铁丝、索夹及其他线缆（电缆等）折合每米重量：4.0kg/m猫道门架承重绳和猫道扶手绳在施工过程中自身承受其自重，同时门架承重绳和扶手绳参与受力，因此恒载计算时不考虑其传递自重荷载，同时验算承载能力时，不将其承载能力带入验算，将其承载能力作为安全储备。恒载合计：（1）（9）=35.12+2.91+37.6+5.4+10.4

10、4+2.94+3.91+4=102.32kg/m2.1.2 活载活载包括主缆索股、牵引绳及施工人员自重，最终转化为均布荷载（1）主缆索股施工时每条猫道考虑 2 根主缆丝股来计算活荷载，两根丝股单位长度荷载为：21.2kg/m*2=42.2kg/m.（2）施工人员自重设计每条猫道按 15 个作业人员计算，每个人员重 70kg，换算为单位长度活荷载为：4.12kg/m。（3）牵引绳采用 32 (637S+SF)=3.9kg/m合计活载：42.2+4.12+3.9= 50.22kg/m。2.1.3 风荷载 （1）风载a、等效静阵风风速计算查表得该地区基本风压为 0.35KN/（n=50） （H=30

11、00） ，作用在猫道上的静力风载强度。 160/210VWsm7.3猫道中点距离地面高度 55.14m。则设计基准风速对应猫道跨中点，其值为四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 6 页/ 共 45 页smZVd /1.3104.567.23106 等效静阵风风速取 ，对应于猫道跨中点标高处。Vdg/b、静三分力系数静三分力系数是风载和静风稳定计算的依据,鉴于本桥猫道尚未进行风洞试验 ,故参考宜昌长江公路大桥施工猫道取值 猫道静力三分力系数攻角/（） Cm CD CL-12 -0.0205 0.9033 -0.0958-10 -0.0174 0.8215 -0.0649

12、-8 -0.0155 0.7827 -0.0913-6 -0.0126 0.7321 -0.0986-4 -0.0104 0.6735 -0.0482-2 -0.0091 0.6206 -0.07560 -0.0080 0.5862 -0.02272 -0.0036 0.5871 -0.01874 -0.0089 0.6121 -0.00446 -0.0110 0.6544 0.01578 -0.0151 0.7241 0.004810 -0.0183 0.7785 0.016312 -0.0222 0.7932 -0.0003猫道使用状态静力三分力系数图猫道静力三分力计算结果风攻角（）静力三

13、分力系数四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 7 页/ 共 45 页攻角/（） ML FD FL-12 -8.228957571 122.2233605 -38.45532367-10 -6.984578621 111.1551983 -26.05167543-8 -6.221894748 105.9052632 -36.64896713-6 -5.057798312 99.05869834 -39.57927885-4 -4.17469067 91.12967263 -19.3480856-2 -3.652854336 83.97190027 -30.3467898

14、70 -3.211300515 79.31731863 -9.1120652122 -1.445085232 79.43909547 -7.5064149554 -3.572571823 82.82178562 -1.7662152836 -4.415538209 88.54529736 6.3021772618 -6.061329723 97.97623749 1.92678030910 -7.345849929 105.3369713 6.543024812 -8.91135893 107.3259931 -0.1204237692.2 猫道承重索张力计算中跨跨度 258.64m，工作垂度

15、：f=11.213（1）恒载引起的张力由上述计算知：均布恒载：q 恒 =102.32kg/m10N/kg=1023.2N/m=1.24KN/mKNfqlT2.98713.520cos864.1s22max （2）活载引起的张力q 活 =50.22Kg/m=502.2N/m=0.5022KN/m。KNflT93.21.50cos864.s2max 以猫道边跨承重索为分析对象边跨跨度 80.182m，工作垂度：f=1.12（1）恒载引起的张力由上述计算知：均布恒载：q 恒 =102.32kg/m10N/kg=1023.2N/m=1.24KN/mKNfqlT48.912.cos804.s2max （

16、2）活载引起的张力四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 8 页/ 共 45 页q 活 =50.22Kg/m=502.2N/m=0.5022KN/m。KNflT79.4012.7cos850.s2max 2.3 承重绳强度验算（1）主跨承重索最大张力组合：T 恒+T 活=987.22+399.83=1387.05KN承重索选用 4 根 48 钢丝绳，每根钢丝绳破端拉力总和不小于 1270KN。则安全系数=12704/1387.05=3.66K=3 。满足规范要求（2）边跨承重索最大张力组合：T 恒+T 活=999.48+404.79=1404.3KN承重索选用 4 根

17、48 钢丝绳，每根钢丝绳破端拉力总和不小于 1270KN。则安全系数=12704/1404.3=3.62K=3 。满足规范要求【3】猫道抗风稳定性验算及无应力长度计算3.1 计算模型猫道采用 Midas/Civil 整体建模，猫道承重绳、扶手绳、门架承重绳采用索单元建立模型，猫道门架及小横梁采用桁架单元建立模型，主塔采用混凝土梁单元建立模型。荷载取值包含：猫道结构自重；风荷载（折算三分力） ；人群荷载；2 根主缆荷载；四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 9 页/ 共 45 页猫道计算模型3.2 计算结果3.2.1 猫道空载状态模型验算（荷载：猫道自重）猫道架设完成，

18、在无风的理想状态下猫道垂度与主缆安装线性相同，误差小于0.01m。猫道空载状态3.2.2 猫道在设计风速空载状态下的位移验算（荷载：自重+风荷载）猫道架设完成，在设计风速 31.1m/s 的状态下,猫道跨中最大竖向位移为 0.16m，猫道高度满足施工要求，猫道侧向最大位移 1.23m，Uz/Lm=1.23/258.64=0.476%，变形很小，对于索桁架体系而言是安全的，加之索结构本身是可变体系,其姿态随风荷载自动调整, 能自适应地抵抗风荷载。四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 10 页/ 共 45 页猫道侧向位移计算结果猫道竖向位移计算结果3.2.3 单幅猫道上放

19、置两个主缆绳工况下的验算（荷载：自重+风荷载+主缆荷载）单幅猫道在 2 根主缆绳牵引完成并放置在猫道上时，在设计风速 31.1m/s 的状态下,猫道跨中最大竖向位移为 0.42m，猫道高度满足施工要求，猫道侧向最大位移1.08m，Uz/Lm=1.08/258.64=0.42% ，变形很小，对于索桁架体系而言是安全的。猫道侧向位移计算结果四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 11 页/ 共 45 页猫道竖向位移计算结果3.2.4 猫道颤振稳定性验算（1）颤振检验风速颤振检验风速为： dfcrUK:颤振检验风速cr：设计基准风速，37.631d：考虑风速的脉动影响及水平相

20、关特性的无量纲修正系数，查表得 1.31f：考虑风动试验误差及设计、施工中不确定因素的综合安全系数，K=1.2K15.9crU（2）震颤临界风速 coscrVBfbrtco5.2 为桥梁与空气的密度比；= m/（ b2） , =86.37/（3.141.225 1.82）=6.96b=为 1/2 猫道宽度：1.8m四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 12 页/ 共 45 页s 为形状系 数, 按公路抗风设计指南取用：1 为攻角效应系数,按公路抗风设计指南取用： 1ft 为 1 阶扭转频率：0.329（使用 Midas 电算频率为 0.328，相似） 。B 为两根主缆

21、绳宽：15m；为桥梁断面惯性半径比， ；br 012.4mIbr59.155。9.65132.0.4965.2coV满足静风稳定性要求。3.2.5 猫道无应力长度计算结果猫道无应力长度计算表（E 取值=1.9510 8KN/）倾斜角 (deg)位置单元节点 I节点 J阶段总长 (m)长量 (m)无应力长度 (m)垂度 (m)水平距离 (m)竖向距离 (m) I 端 J 端1 2 1安装状态2.2095 0.002 2.2075 0.0003 2.059 0.801521.295421.24342 3 2安装状态3.2773 0.003 3.2744 0.0006 3.0414 1.220921

22、.910421.83383 4 3安装状态3.2863 0.003 3.2833 0.0006 3.0365 1.256722.520422.44434 5 4安装状态5.4309 0.005 5.4259 0.0016 4.995 2.131823.174523.04995 6 5安装状态5.4479 0.005 5.4429 0.0016 4.9861 2.1951 23.82323.69926 7 6安装状态5.4648 0.005 5.4597 0.0016 4.9765 2.257924.465324.34247 8 7安装状态5.4824 0.0051 5.4773 0.0016

23、4.9671 2.320525.101624.97968 9 8安装状态5.5008 0.0051 5.4957 0.0016 4.9579 2.38325.731825.61069 10 9安装状态5.5199 0.0052 5.5147 0.0016 4.9487 2.445326.355726.235410 11 10安装状态0.9828 0.0008 0.982 0.0001 0.9023 0.389523.362723.337711 12 11安装状态4.4949 0.0037 4.4912 0.0012 4.1062 1.828324.057623.944212 13 12安装状态

24、5.4058 0.0045 5.4013 0.0018 4.9111 2.25924.768724.6339边跨13 14 13 安装状 5.4256 0.0045 5.4211 0.0018 4.901 2.3277 25.472 25.338四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 13 页/ 共 45 页态 3 614 15 14安装状态5.4464 0.0046 5.4418 0.0018 4.8909 2.396226.168326.035615 16 15安装状态5.4679 0.0046 5.4633 0.0018 4.881 2.464626.856626

25、.724916 17 16安装状态5.4893 0.0047 5.4846 0.0018 4.8703 2.532327.537227.406617 18 17安装状态3.0702 0.0026 3.0676 0.0006 2.7079 1.446928.152328.080118 19 18安装状态3.0811 0.0027 3.0784 0.0006 2.7019 1.480828.760428.688819 20 19安装状态3.0931 0.0027 3.0905 0.0006 2.6967 1.51529.361829.290820 21 20安装状态2.4161 0.0021 2.

26、414 0.0003 2.0942 1.204929.940729.8859合计85.993 85.91721 21 22安装状态11.4962 0.0112 11.485 0.0068 10.6845 4.243221.784821.534622 22 23安装状态10.9706 0.0106 10.96 0.0062 10.2481 3.915421.030620.789323 23 24安装状态10.8865 0.0105 10.876 0.0062 10.2195 3.751920.280420.038624 24 25安装状态10.8063 0.0104 10.7959 0.0061

27、 10.1925 3.590119.524719.282525 25 26安装状态10.7735 0.0102 10.7633 0.0061 10.1681 3.560519.420719.176326 26 27安装状态10.6959 0.0101 10.6858 0.0061 10.1414 3.39918.651318.406427 27 28安装状态10.6244 0.01 10.6144 0.006 10.1184 3.239717.876717.631328 28 29安装状态10.5571 0.0099 10.5473 0.006 10.0972 3.082 17.097 16.

28、85129 29 30安装状态10.4933 0.0098 10.4836 0.0059 10.0772 2.925616.312216.065730 30 31安装状态10.4624 0.0094 10.453 0.0061 10.0588 2.87816.095115.838931 31 32安装状态10.4034 0.0093 10.3941 0.0061 10.0421 2.718 15.27315.016232 32 33安装状态10.3491 0.0092 10.3399 0.0061 10.0276 2.559214.445914.188633 33 34安装状态9.6597 0

29、.0086 9.6512 0.0053 9.3931 2.253913.614213.3723中跨34 34 35安装状态0.6567 0.0006 0.6561 0 0.6404 0.145312.793112.7765四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 14 页/ 共 45 页35 35 36安装状态10.2363 0.009 10.2273 0.006 10.0101 2.140312.198311.93936 36 37安装状态10.2359 0.0093 10.2266 0.0058 9.9975 2.196412.515912.265737 37 38安

30、装状态10.1929 0.0093 10.1836 0.0057 9.9855 2.045411.701311.450638 38 39安装状态10.1539 0.0092 10.1447 0.0057 9.9755 1.895210.882910.631839 39 40安装状态10.0656 0.0091 10.0566 0.0056 9.9147 1.736810.06099.810740 40 41安装状态10.0924 0.0091 10.0833 0.0057 9.965 1.5981 9.237 8.984941 41 42安装状态10.0773 0.0092 10.068 0.

31、0056 9.9605 1.5295 8.8534 8.605942 42 43安装状态10.0537 0.0092 10.0445 0.0055 9.9579 1.3845 8.0395 7.791643 43 44安装状态10.0376 0.0092 10.0284 0.0055 9.9606 1.2404 7.2229 6.974544 44 45安装状态10.0201 0.0091 10.0109 0.0055 9.96 1.096 6.4038 6.15545 45 46安装状态10.0148 0.0092 10.0056 0.0055 9.9624 1.0232 5.9873 5.

32、740446 46 47安装状态10.0398 0.0092 10.0305 0.0055 10.0008 0.8834 5.1719 4.923647 47 48安装状态10.9772 0.0101 10.9672 0.0066 10.9475 0.8073 4.3536 4.0815合计271.032 270.782【4】猫道承重绳锚固构造验算4.1 荷载取值承重索最大计算张力 Tmax=1404.3KN。荷载组合：1.2 自重+1.4Tmax（Tmax 已包含猫道恒载+活载+ 风荷载） 。采用 Midas 建立实体模型进行验算。四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案

33、第 15 页/ 共 45 页猫道承重绳锚固系统计算模型4.2 牛腿及锚梁受力计算结果：最大应力为 158Mpa1.3=182Mpa.牛腿及锚梁计算应力图4.3 位移计算牛腿最大绝对位移：1.7mm 满足规范要求。牛腿计算位移图四川公路桥梁建设集团有限公司 通麦特大桥钢桁梁吊装施工方案 第 16 页/ 共 45 页锚梁最大绝对位移：3.34mm ，面板绝对变形量 3.34-3.09=0.25mm 满足规范要求。锚梁计算位移图4.4 牛腿抗拔验算牛腿预埋件为32a 型槽钢， 4 组32a 底以 210 型钢焊成整体，钢与砼的握裹力一般为 23.5MPa，此处偏安全不计连接10 型钢的作用，取 0=2.0MPa ，设 Tmax 的竖向分力全部由单根杆承受。320a 外表面积 Ab=0.976m2/m 埋深 Lb=2m 抗拔力 Fb=40.9762103=7808KNsin（27 ）Tmax=640KN 满足要求。【5】 结论本猫道满足结构安全性要求。