1、抚溪江大桥悬拼拱架缆索吊装系统计算书讲解松桃至从江高速公路第 T8 合同段 抚溪江大桥悬拼拱架缆索吊装系统计算书抚溪江大桥缆索吊装系统计算书一、 设计慨况：抚溪江大桥上部结构采用 520 米（预应力砼空心板）120（钢筋砼箱形 拱） 2 20米（预应力砼空心板） ，拱上采用 158.35米（预应力砼空心板）。 下部结构主孔采用现浇钢筋混凝土拱座及现浇混凝土基础，拱上设钢筋混凝 土排架墩，5、6号交界墩和两岸引孔桥墩为钢筋混凝土双柱式圆形实心墩， 挖孔桩基础，拱座基础为明挖扩大基础，两岸桥台为重力式 U型桥台，铜仁 岸基础为承台桩基础，玉屏岸基础均为明挖扩大基础。箱拱主拱圈采用现浇方案，支架采用
2、 34段6 组钢拱架，拱上空心板采 用缆吊安装。吊装系统由主索、索鞍、跑车、起重滑车组、牵引索、卷扬机、 锚锭等组成，索塔布置在两岸 4、7墩盖梁上端（见抚溪江大桥施工总体 布置图），主索设计跨度为 165.41m，拱架拼装期间缆索吊最大吊运重量为 81.6KN。二、 索塔高度计算：H=h1+h2+h3+h4+h5+f其中：h1 为索塔底面到吊物需越过的障碍物最高点之高差，取 2mh2 为重物最低点到需通过的障碍物最高点之间的安全距离，取 1.5mh3 为重物的最大高度，取 4 mh4 为吊钩、扣绳的高度，取 4mh5 为天线滑车和起吊滑车组构造高度，取 1.2m f 为主索最大吊重时在跨中的
3、挠度，取 f=L/16=10.34m （L=165.41m）所以，H=2+1.5+4+4+1.2+10.34=23.04。m索塔实际高度至少保证23.04m根据使用材料设备和扣绳需要，实际塔高控制最低为 24.47m，满足要求。 两岸索塔顶面高差为 37cm，基本持平。三、 钢拱架各构件计算重量：本方案中需用钢拱架材料见下表：钢拱架拼装材料统计表序号构件名称单位单件重 Kg数量总重 Kg备注1标准节段片1212.41802182322调节节段片673.164038.63拱顶调节段片121467284不含调节砂筒4拱脚节段片1289.21215470.45平联（P1）片38.9520202286
4、横联（H1）片51.4260133647平联（P2）片42.451305518.5比 P1 宽 30cm8横联（H2）片59.8653887比 H1 宽 30cm9调节砂筒片13612163210钢拱架上弦连接螺栓套7.97926256.83865011平联、横联连接螺栓套0.36390014042212012拱顶调节段联结螺栓套0.46288132.482610013上弦阳端调节螺杆个8.83963484.89421814上弦阴端调节螺杆个9.43963722.494207合计304655四、主索的受力计算：主索拟采用 152（637+1）钢丝绳，起重索拟采用 119.5（637+1） 钢丝
5、绳，牵引索拟采用 119.5 （637+1）钢丝绳。缆索吊装尺寸示意图1、 荷载： 均布荷载： 主索自重：q1=1943.610-29.810-3=0.0925KN/m； 起重索自重：q2=1132.710-29.810-3=0.013KN/m； 牵引索自重：q3=1132.710-29.810-3=0.013KN/m； 支索器自重：q4=50109.810-3/157.84=0.031KN/m； 均布荷载总量为： q=q1+q2+q3+q4=0.15KN/m。集中荷载：悬拼钢拱架时, 每次最大悬拼重量组成为:6 段标准节+12片平联及螺栓+3 片横联及螺栓+24套上弦连接螺栓+上弦 阴阳调节
6、螺栓各 12套, 其总重量为:1212.46（片）+（38.9+0.364）12（片）+（51.4+0.364）3（片） +7.924（ 套）+（8.8+9.4） 12（ 套）=8325kg=81.6KN 吊运一片空心板重量为 74.3KN取 81.6KN 作为验算依据 跑车滑车组自重：0.89.8=7.84KN 下垂起重索自重： 0.01346=0.312KN 最大集中荷载总重量： 81.6+7.84+0.312=89.8 90KN2、 缆索最大拉力 T（KN）： 缆索最大拉力在跨中且起吊 90KN的时候, 则:T=（P Q）L +GL （P为起重小车和索具重力及最大吊重 =90KN，G为索
7、具 4f 8f自重力）=463.1KN查起重吊装常用手册，采用内查法得使用钢丝绳 52（637+1）强度等 级为1700MPa的破断拉力为 1706.5KN。换算系数C0.82（起重吊装常用数 据手册），（R）破断拉力技术数据为：R=1706.50.82=1399.33KNR 1399.33则主缆索安全系数 K=R = =3.023 （满足要求）。T 463.13、 缆索的弯曲应力弯（MPa）验算：弯 = Q P EnA 拉式中拉 缆索的拉伸应力，其值为：T 463.1 2拉=T = =46.13KN/cm2=461.3 MPaA 10.038Q+P 集中荷载（N）n 起重小车上车轮数，本方案
8、中 n=4A 缆索的截面积 10.038cm2E 在弯曲时缆索的弹性模数其值为 79800 MPa弯 = Q P E 29.48KN/cm2nA 拉弯 =29.48 =0.6391 （满足要求）。拉 46.13五、牵引索的计算：1、索力：F1=（P+Q）sin 式中 P 起重小车及索具重力（ KN）Q 起重力 缆索坡度根据sin =h , 设a=L =16.541发m ,h= 1 f =2.068m a 10 5h 起重小车在极端位置时，缆索在荷载作用下的垂度a 从起重小车至支柱之间的距离f 缆索在跨度中央荷载下的垂度F1=90sin7.182=11.25KN2、牵引小车上牵引索返回绳段的拉力
9、 F25KN。3、索具绕过滑轮的摩擦力 F30.15（Q+P）=0.1590=13.5KN。4、牵引索最大拉力 F牵= F1+ F2+ F3=29.75KN34 （满足要求）。29.75六、起重索的受力计算起重索拟采用 119.5 （637+1）钢丝绳（公称抗拉强度按合格证上取1670MP）a，破断拉力 F 破总和235.74KN,换算系数 C0.82。在实际施工中，工作绳数 4根，工作滑轮 3个，导向滑轮 5个。查起重吊装常用手册 P73页，计算吊装用滑车组系数 K3.07。最大起重力 Q=90KN卷扬机一端绳索作用力 P=Q = 90 =29.32KN56 （满足要求）。29.32安装钢拱
10、架期间最大吊重 43.2+7.84+0.312=51.35KN,因此在安装拱架 期间拟采用17.5 （637+1）钢丝绳（单根破断拉力总和为 162.44KN，抗 拉强度为 1550MP）a 走两线。162.44 0.82 2此时起重安全系数 162.44 0.82 2 =5.1956 （满足要求）。51.35在安装空心板时再换用19.5（637+1）钢丝绳，可提高拱架安装时的 工作效率。七、 索塔受力稳定计算对索塔有影响的是缆风索和扣于塔上的一道永久扣索以及缆吊在施工 期间产生的最大水平分力。1、索塔结构索塔塔高玉屏岸为 27.88m，铜仁岸为 24.47m. 立柱为 L160 16016
11、角钢，水平和斜杆采用 L12512512 角钢，材质均为 16 锰钢。单根立柱 横断面为 1.2m1.2m，立柱为 4 根 L16016016 角钢组成，查表得单根 L16016016角钢横断面积为 49.07cm2，单根L12512512角钢横断面 积为 28.91cm2。2、索塔在竖向力作用下的强度验算：本方案中，在拱圈浇筑阶段，钢拱架为无扣索设计。但在悬拼钢拱架施 工中共有三组临时扣索扣于拱架上，有一组索塔缆风永久扣索。临时扣索索 力总计约为 T1=1022KN，玉屏岸两塔自重约 470KN，铜仁岸两塔自重约 420KN， 则施加给索塔竖向压力最大为:A.索塔在吊装过程中的荷载。（以河心
12、方向为正; 以向下为正。单塔） 铜仁岸：=67.087sin =f + h / 2=0.124 / 2 ) 2 =( 2L 0 ).2124=7.126式中:f 为挠度h 为两塔高差，因两塔高差很小，可忽略不计L 为跨度W=Qsin+0.15Q=90 0.124+900.15=24.66KNT= T 主+W+P=463.1+24.66+29.32=517.08KN水平力 H=Tcos-Tsin =517.08(cos7.126 -sin67.087 )=36.81KN竖直力 V=Tsin +Tcos =517.08(sin7.126 +cos67.087 ) =265.46KN玉屏岸：=62.
13、323f-h/2sin= ( f- h /2 ) 2 =( 0L2 .)1224=7.126W=Qsin+0.15Q=90 0.124+900.15=24.66KNT= T 主+W+P=463.1+24.66+29.32=517.08KN水平力 H=Tcos-Tsin =517.08(cos7.126 -sin62.323 ) =55.17KN竖直力 V=Tsin +Tcos=517.08(sin7.126 +cos62.323 ) =304.32KNB.索塔受到永久扣索的荷载。（以河心方向为正; 以向下为正。单塔）铜仁岸：=67.087=61.463水平力 H1=(T1sin -T1sin)
14、=(1022/2sin61.463 - 1022/2 sin 67.087 )=-21.76KN竖直力 V1=(T1 cos+T1cos)= (1022/2cos61.463+ 1022/2cos67.087)=443.07KN玉屏岸：=62.323=61.338水平力 H1=(T1sin - T1 sin )= (1022/2 sin61.338 - 1022/2 sin 62.323 )=-4.14KN竖直力 V1=(T1 cos+T1cos)= (1022/2cos61.338+ 1022/2 cos62.323)=482.45KNC.单扣塔受到的合力(以河心方向为正;以向下为正。) 铜
15、仁岸：H=36.81+(-21.76)=15.05KNV=265.46+443.07=708.53KN玉屏岸：H=55.17+(-4.14)=51.03KNV=304.32+482.45=786.77KN根据上述计算索塔竖向力最大为 786.77KN，每岸两塔各自重 470KN和 420KN。-4铜仁=F 总/S 立柱面积 =( 708.53+235)/(49.07*10 -4*4)=4.81104KN/m2=48.1MPa =210MPa (满足要求)玉屏=F 总/S 立柱面积 = (786.77+210)/(49.07*10 -4*4)=5.08104KN/m2=50.8MPa =210M
16、Pa (满足要求) 。3、墩柱在竖向力作用下的强度验算4#和 7#墩柱直径为 150c，立柱砼参与受力时只考虑立柱的核心砼受力， 即砼受力断面为直径 134cm的圆，其受力面积为：S立柱面积 =3.1416*(134/2*134/2 )=1.41026 m2铜仁=F 总/S 立柱面积 = (708.53+235)/1.41026=669.0KN/m2=0.67MPa =30MPa (满足要求)玉屏=F 总/S 立柱面积 =( 786.77+210)/1.41026=706.8KN/m2=0.71MPa =210MPa (满足要求 )4、索塔整体稳定性验算因玉屏岸竖向受力较大，取玉屏岸进行验算F
17、 立=4F0=449.07=196.28 I 立=4(I 0+ b02F0)=4(1175+60249.07)=711308101/2 1/2=(I 立/F立)1/2=(711308/196.28)1/2=60.2 0=h/=27.88/0.602=46.3 换=(0227F立/ F斜)1/2=(46.3227196.28/97.6 )1/2=46.88由换=46.88 查表得：=0.826 则 2=P/(F 立)=(786.77+210)103/(0.826196.28102)=61.48MPa =2OOMPa (满足要求)式中 为轴向受压构件纵向绕曲折减系数， F立为塔架立柱毛截面积， F
18、斜 为塔架斜撑截面积。八、锚桩结构计算锚碇尺寸为 2.5m3.0m3.5m，锚碇上设有绕线柱直径为 1.7 m，绕线 柱配有 42 根25 钢筋，且锚碇底部插打有 30 根25 的锚杆，锚碇为 C30 钢筋混凝土结构。1、锚碇绕线柱抗剪计算：a、混凝土抗剪计算 绕线柱混凝土容许抗剪强度 1MPa ;170022268650mm2d2 s1 绕线柱混凝土的抗剪面积 1 4则 Q1 s1 1 2268560N 2269KN ;b、绕线柱钢筋抗剪计算11钢筋容许抗剪强度 85MPa ；252225 2s2 42 42 20606mm抗剪面积 2 4 4 ；则 Q2 s2 85 20606N 1705
19、KN 。则绕线柱容许抗剪能力为： Q Q1 Q2 2269 1705 3974KN而绕线柱受力情况如下：缆索吊机主索力： F1 447.21KN 起重索施加的力： F2 100KN 牵引索施加的力： F3 100KN 所有扣索施加的力： F4 492.8KN 合计力： F F1 F2 F3 F4 1140KN ;Q3.5 3则 F 3.5 3 ，绕线柱抗剪能力满足要求。2、锚碇的抗拔计算由于锚碇底部插打锚杆入岩层 1.5m左右，锚杆根数为 30 根，抗拔力竖 向分力不得大于锚碇抗拔力，此锚碇的抗拔力计算主要由三部分组成：锚碇 自重锚碇与岩面的摩擦力锚杆的抗拔力，本锚碇底部为无扩底桩计算， 计算
20、简图如下：12结构计算简图锚碇自重： G 3 2.5 3.5 2.5 65.625t 656KN锚杆抗拔力： R 12.5mm2 145MPa 30 2134.2KN ；nTu u qsikli G R则 u i 1 sik i ;Tu ：极限抗拔承载力；：抗拔系数 0.6u ：截面周长 u 2 3 2.5 11m。qsik ：第i层土桩侧面抗压极限桩侧阻力；本锚碇只有一层，取 40KPa ，根据锚碇位置岩石确定，锚碇位置大多为坚硬的微风化层：折减系数；取 0.6 。：折减系数；取 0.6 。nTu u qsikli G R 924KN 394KN 1281KN 2599KN 则 i 1由于锚
21、碇底部无扩底，锚碇的抗拔力 K , K 取 3.0, 最后得：锚碇实际竖向受力情况为： T F sin16 1140KN 0.277 315.55KN ; Ta T, 满足要求。3、锚碇的水平承载能力计算惯性矩：I32.5 33 45.625m4 ；122E0I 3000 5.625 16875KN m2 ；2EcI 0.8E0I 13500KN m2 ；13松桃至从江高速公路第 T8 合同段 抚溪江大桥悬拼拱架缆索吊装系统计算书计算截面： b0 1.5b 0.5 4.25m；取m 40MPa 40000 KN /m2 ；若水平容许位移 x0 控制在2cm ；H0 1.08 3EcI x0 1.08 1.73 13500 0.02 1432.6KN ;H F cos16.07 1095KN ;H0 H , 满足要求。根据以上结果显示，缆索吊装系统满足施工要求，且安全可靠。14
