施工猫道计算书改.docx

1、施工猫道计算书改施工猫道计算书1.概述#长江公路大桥主跨达1490米，是我国迄今跨度最大的悬索桥。为了加快施工进度和降低费用，该桥施工单位拟采用不设抗风缆的施工方案，施工期间猫道的平安性是决定该施工方案能否成立的关键。 为保证该桥施工猫道的平安与其合理性，受#路桥集团委托，西南交通大学土木工程学院对该桥施工猫道进展了计算分析研究，容包括猫道在不同施工阶段受风载、温度变化、施工机具、人群荷载等作用下的静力平安性。 本报告介绍施工猫道计算分析研究的容与主要结果。2.计算分析根本参数2.1猫道布置与结构参数根据#路桥集团技术开展处所提拱的猫道设计资料，#长江公路大桥施工猫道总体布置图如图1a图1c所

2、示，猫道线形取平行于主缆在空缆状态时的中心线；架设钢箱梁之前，将猫道悬挂于主缆之下，并放松猫道承重钢丝绳两端的锚头。考虑到#长江公路大桥为国最大跨度的悬索桥，为了保证猫道施工的平安性，#路桥集团率先提出了采用含上、下承重绳的门架式猫道，同时采用了制振装置使猫道更加合理。根据最新设计资料，猫道矢高f=134.137m，猫道每延米重为133.17kgf/m含下承重绳、扶手绳、底网、侧网、扶手立柱、猫道横梁、木踏板等；上承重绳32.76 kgf/m；索股滚筒间距8m，单件重50kg，折算为分布荷载为12.5kgf/m；牵引索股折算的均布荷载为44.0kgf/m；猫道门架间距50m，单件重950kgf

3、/个；横向天桥重量为7000kgf/个。具体各分项值可见表1所示，计算中猫道承重绳的弹性模量取为E=1.15105MPa。图1a 猫道总体图图1 b 猫道铺装大样图图1 c 猫道门架表1 猫道设计参数项目规格单位重(kg/m)单件重(kg)每延米重(kg/m)承重绳8388.1965.52扶手绳(1)2325.4910.98扶手绳(2)421.51.656.63底面网粗5(5075)5.1320.5底面网细2(2525)1.556.2侧面网5(50100)4.629.24猫道横梁槽1010.05.37猫道横梁757586.913.71木踏板505015000.003扶手立柱757586.915

4、.01索股滚筒间距8m5012.5索股2244猫道门架间距50m95019.0横向通道350020.67对于有抗风缆的方案，中跨抗风缆为52钢丝绳，每边两条，边跨抗风缆为48钢丝绳，每边两条，抗风拉杆为32钢丝绳如附图1所示。2.2风速的计算根据公路桥涵设计通用规JTJ021-89中全国根本风压图，与地区的根本风压为600Pa，相应的桥址20m高度处100年一遇的10min平均年最大风速为。参考公路桥梁抗风设计指南关于不同高度处风速换算的规定，该地区10m高度处100年一遇10min平均年最大风速即根本风速为。另外，根据#桥的实测风速资料，场地不同高度处的风速如表2所示。表2 #桥的实测风速资

5、料高度(m)10203040506080100120风速m/s22.524.826.327.428.329.030.231.232显然，由#桥的实测风速资料所得的10米高度处根本风速较按公路桥涵设计通用规JTJ021-89中全国根本风压图推算的结果要小，当然取现场实测资料应更附事实际，因而本报告取实测资料进展计算。由表2资料统计分析得#长江公路大桥桥位地表粗糙度类别为介于I、II类场之间的场地，该桥主跨桥面离开设计水位的平均高度约为60m，据此可推算出该桥在成桥状态下在桥面高度处的设计基准风速为关于施工阶段的设计风速，可取重现期为10年，那么据参考文献1的规定，相应的阵风风速为阵风系数乘以设计

6、基准风速，对于I、II类地区阵风系数取1.38，即有： 为了保证猫道在施工过程中的平安，其发生静力失稳的临界风速须高于其施工阶段设计风速对应的阵风风速。 由于猫道高度变化较大，在实际计算时应考虑风速沿高度的变化，如采用幂指数律风剖面，由表2推算，可得在猫道的高度围(60米200米)，其幂指数为=0.14，那么该桥猫道不同高度处的计算风速为：式中: Z为设计水位以上高度，时主跨桥面处计算风速。2.3猫道的静力三分力系数作用于猫道上的静力风荷载与猫道的静力三分力系数有关，因此，首先进展猫道静力三分力系数的测定试验。#桥施工猫道的静力三分力试验已由西南交通大学风工程试验研究中心在XNJD-1风洞试验

7、室完成，相关容可参见文献5。本报告列出试验结果，以数据列表的形式给出静力三分力系数，见表3表3 猫道静力三分力系数数据攻角()CHCVCMCDCL-201.0186-0.1552-0.02821.1412-0.0454-180.9882-0.1356-0.02811.0850-0.0409-160.9944-0.1210-0.02741.0715-0.0373-140.9668-0.1045-0.02731.0257-0.0339-120.9295-0.0862-0.02400.9713-0.0285-100.9228-0.0744-0.01890.9536-0.0271-80.8680-0.

8、0613-0.01590.8892-0.0259-60.7905-0.0426-0.01400.8016-0.0185-40.7409-0.0223-0.01190.7445-0.0073-20.6671-0.0225-0.01150.6694-0.015800.6398-0.0174-0.01130.6398-0.017420.6523-0.0062-0.01130.6511-0.012840.66580.0043-0.01080.6652-0.009060.71550.0272-0.01400.72140.005580.77490.0445-0.01300.78890.0130100.80

9、550.0682-0.00880.83430.0268120.83220.0729-0.00800.86660.0214140.87210.1014-0.00440.93120.0375160.89050.1141-0.00750.96510.0389180.92020.1342-0.01831.01900.0456200.91970.1505-0.01381.04260.0506 2.4风荷载计算静风作用下，采用有限元方法进展结构力计算。对于猫道结构，按以下公式计算出作用于猫道上单位长度上的静风荷载： 阻力 升力 力矩 式中： 为空气密度1.225kg/m3，V为计算高度处的阵风风速，H为猫

10、道高度取1.45m，B为猫道宽取4.0m，CH、CV、CM分别为主梁的阻力系数、升力系数、力矩系数，由节段模型试验提供。索塔，其静风荷载只考虑阻力，其单位长度阻力为： 阻力 式中：H为塔宽，CH=2.0，V为计算高度处阵风风速。在计算索塔和猫道承受的风荷载时，风速应按风剖面变化考虑不同高度的影响。不同高度处的计算风速按2.2节的计算公式计算，计算可得各阶段各节点风荷载。 2.5温度变化与人群荷载 根据当地气温情况温度变化按降温25考虑，人群荷载折算为均布荷载为5kg/m。3. 猫道计算与结果根据#路桥集团所提供的资料，施工猫道在架设过程中较为不利的状态为：a猫道架设阶段，此时猫道承重绳、底网、

11、侧网等已架设完毕，但门架与门架承重绳未完成。b.牵引索股阶段，此时猫道全部架设完毕，滚筒上亦有索股。在两种状态下较为不利的荷载组合应为：组合一：猫道自重+温度变化+人群荷载组合二：猫道自重+风荷载根据上述两不同的荷载组合和不利状态，采用ANSYS程序对猫道进展建模与非线性分析计算，可得各状态的结构力与位移。建模总体思路如下：采用有限元法对#长江大桥施工猫道进展离散，建立有限元计算模型，建模时考虑整个结构，即中跨、边跨与索塔等。对于索塔、横向通道等按梁单元进展离散，对于每条猫道结构，考虑到在设计风荷载等荷载作用下，结构是静力稳定的5，各承重绳仍处于受拉状态，本报告为了简化计算，采用等效梁单元来模

12、拟每条猫道，等效梁的刚度由较为细化的模型计算而得，由于猫道结构主要为缆索结构，其受力变形形态具有很强的非线性特征，应力等效梁的模型应考虑几何非线性此主要指大位移，杆件轴力的影响。细化的模型如图2所示，细化模型将8根承重绳分别用索单元模拟，横梁用梁单元模拟。利用图2的模型，根据有限元刚度的定义，将模型下端固定，上端加一单位位移线位移或角位移即可得相应自由度的刚度。或者换算成等效梁的截面几何特性。图2 细化猫道模型示意3.1猫道架设阶段 此时猫道计算模型见图3与节点坐标见表4如下：图3a 猫道架设阶段猫道计算模型图3b 猫道架设阶段猫道计算模型图3c 猫道架设阶段猫道计算模型表4-1 猫道架设阶段

13、节点坐标(索塔)节点号x坐标(m)Y坐标(m)z坐标(m)节点号x坐标(m)y坐标(m)z坐标(m)1745.00 0.00 -20.67 17-745.00 0.00 -20.67 2745.00 0.00 20.67 18-745.00 0.00 20.67 3745.00 38.45 -20.01 19-745.00 38.45 -20.01 4745.00 38.45 20.01 20-745.00 38.45 20.01 5745.00 72.30 -19.43 21-745.00 72.30 -19.43 6745.00 72.30 19.43 22-745.00 72.30 19

14、.43 7745.00 105.30 -18.86 23-745.00 105.30 -18.86 8745.00 105.30 18.86 24-745.00 105.30 18.86 9745.00 138.30 -18.29 25-745.00 138.30 -18.29 10745.00 138.30 18.29 26-745.00 138.30 18.29 11745.00 166.44 -17.81 27-745.00 166.44 -17.81 12745.00 166.44 17.81 28-745.00 166.44 17.81 13745.00 194.58 -17.32

15、29-745.00 194.58 -17.32 14745.00 194.58 17.32 30-745.00 194.58 17.32 15745.00 204.58 -17.15 31-745.00 204.58 -17.15 16745.00 204.58 17.15 32-745.00 204.58 17.15 表4-2 猫道架设阶段节点坐标(猫道)上游猫道下游猫道节点号x坐标(m)Y坐标(m)z坐标(m)节点号X坐标(m)y坐标(m)z坐标(m)33-1205.000 29.936 -17.150 294-1205.000 29.936 17.150 34-1195.490 32.4

16、99 -17.150 295-1195.490 32.499 17.150 35-1185.980 35.099 -17.150 296-1185.980 35.099 17.150 36-1176.500 37.738 -17.150 297-1176.500 37.738 17.150 37-1167.030 40.414 -17.150 298-1167.030 40.414 17.150 38-1157.570 43.129 -17.150 299-1157.570 43.129 17.150 39-1148.130 45.881 -17.150 300-1148.130 45.881

17、 17.150 40-1138.700 48.671 -17.150 301-1138.700 48.671 17.150 41-1129.290 51.500 -17.150 302-1129.290 51.500 17.150 42-1119.890 54.366 -17.150 303-1119.890 54.366 17.150 43-1110.500 57.271 -17.150 304-1110.500 57.271 17.150 44-1101.130 60.213 -17.150 305-1101.130 60.213 17.150 45-1091.780 63.193 -17

18、.150 306-1091.780 63.193 17.150 46-1082.440 66.211 -17.150 307-1082.440 66.211 17.150 47-1073.110 69.268 -17.150 308-1073.110 69.268 17.150 48-1063.800 72.362 -17.150 309-1063.800 72.362 17.150 49-1054.500 75.494 -17.150 310-1054.500 75.494 17.150 50-1045.220 78.664 -17.150 311-1045.220 78.664 17.15

19、0 51-1035.950 81.872 -17.150 312-1035.950 81.872 17.150 52-1026.700 85.118 -17.150 313-1026.700 85.118 17.150 53-1017.460 88.402 -17.150 314-1017.460 88.402 17.150 54-1008.230 91.724 -17.150 315-1008.230 91.724 17.150 55-999.020 95.084 -17.150 316-999.020 95.084 17.15056-989.824 98.482 -17.150 317-9

20、89.824 98.482 17.150 57-980.642 101.918 -17.150 318-980.642 101.918 17.150 58-971.475 105.392 -17.150 319-971.475 105.392 17.150 59-962.322 108.904 -17.150 320-962.322 108.904 17.150 60-953.184 112.454 -17.150 321-953.184 112.454 17.150 61-944.060 116.041 -17.150 322-944.060 116.041 17.150 62-934.95

21、1 119.667 -17.150 323-934.951 119.667 17.150 63-925.856 123.331 -17.150 324-925.856 123.331 17.150 64-916.776 127.033-17.150 325-916.776 127.033 17.150 65-907.710 130.772 -17.150 326-907.710 130.772 17.150 66-898.659 134.550 -17.150 327-898.659 134.550 17.150 67-889.622 138.366 -17.150 328-889.622 1

22、38.366 17.150 68-880.599142.219 -17.150 329-880.599 142.219 17.150 69-871.591 146.111 -17.150 330-871.591 146.111 17.150 70-862.598 150.040 -17.150 331-862.598 150.040 17.150 71-853.619 154.008 -17.150 332-853.619 154.008 17.150 72-844.654 158.013 -17.150 333-844.654 158.013 17.150 73-835.704 162.05

23、7 -17.150 334-835.704 162.057 17.150 74-826.769 166.138 -17.150 335-826.769 166.138 17.150 75-817.847 170.258 -17.150 336-817.847 170.258 17.150 76-808.941 174.415 -17.150 337-808.941 174.415 17.150 77-800.049 178.611 -17.150 338-800.049 178.611 17.150 78-791.171 182.844 -17.150 339-791.171 182.844

24、17.150 79-782.308 187.115 -17.150 340-782.308 187.115 17.150 80-773.459 191.424 -17.150 341-773.459 191.424 17.150 81-764.625 195.772 -17.150 342-764.625 195.772 17.150 82-755.805 200.157 -17.150 343-755.805 200.157 17.150 83-747.000 204.580 -17.150 344-747.000 204.580 17.150 84-737.663 201.238 -17.

25、150 345-737.663 201.238 17.150 85-728.325 197.937 -17.150 346-728.325 197.937 17.150 86-718.988 194.679 -17.150 347-718.988 194.679 17.150 87-709.650 191.463 -17.150 348-709.650 191.463 17.150 88-700.313 188.288 -17.150 349-700.313 188.288 17.150 89-690.975 185.156 -17.150 350-690.975 185.156 17.150

26、 90-681.638 182.066 -17.150 351-681.638 182.066 17.150 91-672.300 179.018 -17.150 352-672.300 179.018 17.150 92-662.963 176.012 -17.150 353-662.963 176.012 17.150 93-653.625 173.048 -17.150 354-653.625 173.048 17.150 94-644.288 170.126 -17.150 355-644.288 170.126 17.150 95-634.950 167.246 -17.150 356-634.950 167.246 17.150 96-625.613 164.408 -17.150 357-625.613