令A=k1k2/ Hm2- Hm-ε△tEnF =(12455×1317827.2)/2140.52-2140.5-0.000012×15×3937.6×25.9123 =1388.1KN
B=P(P+G)EnFcos2β/8+k1G2
=510×(510+294.6)×3937.6×75.9123/8+12455×294.62 =1.64131×1010KN3
代入张力方程,有Ht3+1388.1 Ht2-1.64131×1010=0 解得:Ht=2153KN
降温前张力增大△Ht= Ht- Hm=2153-2140.5=12.5KN 支座位移对主索张力的影响
支座位移为δ=2δ=2×0.15=0.3m,此时张力方程为
Hδ3+ Hδ3{EnFcos2β[3P(P+G)+G2]/24Hm2- Hm+δcos3β(EF/L2)}-P(P+G)EnFcos2β/8- G2 EnFcos2β/24=0 令A= k1k2/H2m-Hm+δcos3βEnF/ L2
=1441.9+0.3×3937.6×75.9123/330=1713.6KN B= P(P+G)EnFcos2β/8+k1G2=1.64313×1010KN3 代入张力方程,有Hδ3+1713.6 Hδ2-1.64131×1010=0 解得Hδ=2080KN
较支座位移前水平张力减少△Hδ=Hm-Hδ=2140.5-2080=60.5KN 此时相应的跨中垂度 fm′=[GL2+2P(L2-a)]/(8 Hδ)
=[294.6×330+2×510×(330-20)]/8×2080=24.84m
较支座位移前垂度增大△f=fm′- fm=24.84-19.19=5.75m 6、主索作用在塔顶上的力
当荷载作用在跨中时明目张胆时塔顶上的力为最大,如图3所示,有
(1) 竖向力β3=β4=sin-1(V/T)= sin-1(387.45/2175.3)=10.26°
Vm=Tm(sinβ1+ sinβ3)=2175.3×(sin21°34′13″+ sin10.26°) =1187.2KN
(2) 水平力Ht=T(cosβ3- cosβ1)
=2175.3×(cos10.26°-cos21°34′13″)=117.6KN
Vm Vc Hm Hc β1 β3 β4 β2
南岸塔 北岸塔
图3 塔顶外力计算图
7、起重索计算
拱肋采用双吊点起吊,每个吊点使用1根φ21.5mm(6×37+1)钢丝绳,采用滑车组穿绕10线,则起重钢丝绳拉力T按下式计算
T=(K-1)P′Kn+1Kt/(Km-1)
式中,K——滑车组阻力系数,K=1.02
n——工作绳数,n=10
P′——计算荷载,P′=P/2=510/2=255KN;
t——导向滑车个数,t=3 代入上式,得
T=(1.02-1)×255×1.029×1.023/(1.0210-1)=29.5KN 安全系数K起=221/29.5=7.49>{K起}=5
选用5t慢速卷扬机作动力装置,考虑到安全储备,最大起重能力按70%计算,有{50×70%=35KN}>T=29.5KN,满足要求。
2、起重索的应力安全系数
ζm=T/F+3Eδ/(8D)=29.5/1.7427+3×7560×0.1/8×20=31.1KN/cm2 上式中,δ——钢丝直径,δ=0.1cm D——转向滑轮直径,D=20cm
应力安全系数K起={ζ起}/ζm=155/31.1=4.98>K=2 3、起重索作用在塔架顶部的力
参见图3,由起重索作用在塔架顶部的外力为 (1)竖向力
Vm=2T(sinβ1+ sinβ3)=2×29.5×(sin10.26°+sin21°34′13″)=32.2KN
(2)水平力
Hm=2T(cosβ3- cosβ1)=2×29.5×(cos10.26°-cos21°34′13″)=3.2KN
四、牵引索计算
1、安装南充岸塔架前第一段拱箱,即当X=20m时牵引索受力最大,主索升角也最大,此时牵引索张力方程式为
Hx3+AH x2-B-CX(L2-X)=0
此时,k1=12455KN,k2=1317827.2 KN2,A=1441.9 KN,
B=1875928988 KN3
X(L2-X)=20×(587-20)=6200m2
k3=12Px(G+P)=12×510×(294.6+510)=4924152KN B+CX(L2-X)=1875928988+6200×124554924152/3302
=5367645623KN3
代入方程,得Hx3+1441.9 Hx2-5367645623=0 解得:Hx=1380KN 此时主索升角为 γ=tg-1[(L2-2X)(g+Px/L2)]
=tg-1[(330-2×20)×(0.71361+510/330)/(2×1380)] =13.35°
2、牵引索总牵引力由三部分组成,即 (1)跑车运行阻力使牵引索产生的牵引力
T1=P(sinγ+fcosγ)=510×(sin13.35°+0.008cos13.35°)=122KN 式中,f——跑车轮与主索的摩阻系数,f=0.008。 (2)起重索运行使牵引索产生的阻力 T2=2T起(1-ηm)=2×29.5×(1-0.9810)=11KN 式中,球轴承η=0.98,m=10 。 后牵引索的松驰张力
T3=g(L2-X)2/(8f2)=0.02768×2×(330-20)2/(8×50)=13.3KN(取牵引绳垂度f2=50m)
牵引力T牵=T1+T2+T3=122+11+13.3=146.3KN
用2φ28mm钢绳,有K=[T]/T=374×2/146.3=5.11>[K]=3 用10t卷扬机作动力装置,牵引绳φ28mm钢绳走2线,在安装塔前最边段及次边段时,另设一台5t卷扬机帮拉,牵引索作用于塔架顶部的外力。
荷载作用在跨中时,主索升角为γ=0°,由前面的计算式可得此时的牵引力为:
T=P(sinγ+fcosγ)+T2+g(L2-X)3/(8f3)
=510×(0+0.008×cos0°)+11+2×0.02768×3102/(8×20)=48.3KN 由图3可知,此时塔顶外力为:
Vm=T(sinβ1+ sinβ3)=48.3×(sin21°34′13″+sin10.26°)=26.4KN Hm=2T(cosβ3- cosβ1)=48.3×(cos10.26°-cos21°34′13″)=2.6KN
五、扣索计算
扣索采用墩扣,利用墩上排架,在盖梁上捆扣索鞍。扣索拉力由以下三个部分组成:
1、边段拱肋重P1引起的边段扣索拉力T1(图4a) T1= P1x1/Z=342.24×12.277/17.76=236.6KN
2、边段拱肋接头处的风缆拉力P2产生的扣索拉力(图4b) T2= P2x2/Z=50×2×20/17.76=113KN
3、合拢时中段拱肋搁置在边肋引起的扣索拉力(图4c) T3= P3x3/Z=100×24.41/17.76=137KN
T1 T2 T3 P3 B α β B α B Z α Z P2 Z