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1、无支架缆索吊机系统计算研究摘要拱桥无支架施工多采用缆索吊机系统进行架设，本文系统介绍了缆索吊机系统的设计计算过程及拱箱安装阶段受力分析，通过有限元软件SAP2000建模计算，对同类型桥梁有参考价值。关键词缆索吊机；主索；塔架；计算；分析中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：作者简介陈裕波(1977—),男，江西广丰人，高级工程师。研究方向：道路与桥梁工程。杨艳(1979—),女，四川邛睐人，讲师。研究方向：交通运输工程。1工程概况XX上承式预制安装箱型钢筋论拱桥，拱圈净跨L0=90m,矢跨比为1/
2、6,拱轴系数m=1.988,拱箱断面由3片单箱组成，采用预制缆索吊装施工。每片箱宽为1.5米，高1.5米,分五段制作吊装，设计最大净重量为73.425吨。2主索计算根据静力平衡原理进行计算，首先假设主索初始垂度,即空索垂度；然后计算重索垂度。主索在荷载作用下必然引起弹性伸长，受载后的总长度S应等于空索长度SO加上由于荷载引起的弹性伸长值AS,即：S=SO+ASo建立假设的重索垂度，重索长度计算方程组，一是以图形几何关系算得S；二是以主索内张力得到弹性伸长AS算得重索长度：s，=SO+ASo当S~S，(在
3、要求的精度内)，则假定重索垂度为所求解，其它需要值也迎刃而解。2.1主索张力计算主索采用两组6^47.5mm(6X37+1)的钢索，公称抗拉强度1700MPa,单根破断拉力为1175KN。根据现场拟定悬索跨度为L=162.54米，空索垂度f0=12in,矢跨比为13.5。设计最大净重量为73.425吨(边箱最重)，主索按吊运边箱控制设计。吊运工况按预制场起吊、拱脚段就位、运输构件至拱顶及运输至索跨跨中共四种工况计算。经计算拱箱吊运至索跨跨中时，主索张力最大，主索最大张力Tmax=2340.484KN,安
4、全系数K=3.014[2],满足要求。(2)主索接触作用应力o=Tmax/An+CeXEX5/D其中：钢丝直径：6=2.2mm,滑轮直径：D二450mm,钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.04X2d/D,钢索直径d=47.5mmo代入上式得到：o=Tmax/An+(0.104+0.04X2d/D)XEX5/D=50403076.58Kg/m2o贝U、考虑主索接触作用应力安全系数K=omax/o=1.7X108/50403076.58=3.37>[2],满足要求。3起重索根据计算，最大重量为拱脚
5、段，考虑吊具、冲击系数和施工荷载后，起吊重量共计941.1KN,拟采用两台额定起吊重量60t的起吊滑车起吊，则每台起吊重量G1=G/2=941.1KN/2二470.55KN。每台起吊滑车按12线布置，动头绕过塔顶后均进入5t起重卷扬机，起重滑轮效率系数r]=0.98(轴承)，则跑头拉力F为：F=Gl/(n34-n4+Ti5+Ti6+n7+n8)=47.055/(0.983+0.984+0.985+0.986+9.987+0.988+0.989+0.9810+0.9811+0.9812+0.9813+0.
6、9814)=4.645t[5]满足规范要求。(2)起吊索应力安全系数滑轮直径为D二400mm,4)22mm麻芯钢绳(6X37S+FC),钢丝直径5=1.0mm,则Ce=0.104+0.04X2d/D=0.104+0.04X2X22/400=0.1084oo=F/An+CeXEX8/D=4645/(174.27X10-6)+0.1084X7.56X109X1.0/400=2.917X107Kg/m2o接触应力安全系数：K=omax/o=1.7X108/2.917X107=5.83>[3]应力安全系数满足要
7、求。4牵引索拱脚段就位阶段牵引力最大，此时牵引力Wmax=22.013to图1牵引布置示意图参考图1,有：Wmax=ti3F+f
8、4F+f
9、5F+f
10、6F则：F=Wmax/(iq3+n4+n5+n6)=22.013/(.983+.984+.985+.985)=6.025t[5]安全。(2)牵引索应力安全系数钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.04X2d/Do钢索直径d=28.5mm,钢丝直径6=1.3mm,滑轮直径400mmo接触应力：o=F/An+CeXEX5/D=6025/(294.51X1
11、0-6)+0.11024X7.56X109X1.3/400=2.32X107Kg/m2o则、接触应力安全系数：K=omax/。=1.49X108/2.32X107=6.422>[3]应力安全系数满足要求。5索塔5.1塔架荷载根据悬索系统计算，拱箱在预制场起吊阶段塔架水平荷载最大，以此状态作为塔架控制计算状态。水平力：△IT5=-6.255t,竖直力：△V5=68.284t。5.2结构的简化及约束塔架用M型万能杆件组拼，按空间杆系单元进行计算
