缆索系统设计说明典尚设计.doc

缆索系统设计说明一、设计范围缆索系统设计包括：缆索系统总体布置、主缆、吊索、索夹、锚碇锚室出口处防护密封圈设计以及缆索系统施工流程、主缆检修道等内容主缆设计范围：从一端索股锚头至另一端索股锚头，包括主缆钢丝、分股、索股排列、索股锚头、主缆防护等吊索、索夹设计：包括吊索索股钢丝、索股锚头、索股防护、索夹、叉形耳环（索夹与吊索的连接件）等构造施工流程描述了缆索系统施工的主要步骤主缆检修道设计包括主缆检修道总体布置及检修道构造二、设计依据1、越南岘港市顺福大桥设计分包合同2、《岘港市顺福大桥工可报告的批复》三、主要设计规范及标准1、中国《公路悬索桥设计规范》（报批稿）2、中国《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）3、中国《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）4、中国《悬索桥预制主缆丝股技术条件》（JT/T 395-1999）5、中国《公路悬索桥吊索》（JT/T 449-2001）6、中国《公路桥涵施工技术规范》（JT/T 041-2000）7、中国《预应力混凝土用钢丝》（GB/T 2103-1988）8、中国《桥梁缆索用镀锌钢丝》（GB/T 17101-1997）9、中国《一般工程用铸钢件》（GB/T 11352-1989）10、中国《合金结构钢技术条件》（GB/T 3077-1999）11、中国《优质碳素结构钢技术条件》（GB/T 699-1999）12、中国《铸钢件超声探伤及质量评级标准》（GB/T 7233-1987）四、设计要点1、 设计基础资料：（1） 主缆在恒载、活载及温度变化作用下的缆力取自总体分析。

2） 吊索在恒载、活载及温度变化作用下的索力取自总体分析3） 主缆线形、吊索长度、索夹设计倾角以及散鞍、主鞍的安装预偏量等取自主缆线形计算成果2、 专项技术标准：（1） 安全系数主缆：索股钢丝应力验算的安全系数取2.5主缆锚固系统：索股钢丝锚固安全系数取2.5，锚具及拉杆材料强度安全系数取2.5吊索、索夹：a、在主要荷载（恒载+活载+温度）作用下吊索钢丝材料强度安全系数取3.0b、索夹的抗滑安全系数取3.0，索夹材料抗拉强度安全系数取3.0，索夹耳板的孔壁挤压应力强度安全系数取2.5c、索夹紧固螺杆轴向抗拉材料强度安全系数取2.0，螺杆抗剪、抗挤压、抗弯曲材料强度安全系数取3.0，螺杆螺纹副抗剪、抗弯曲材料强度安全系数取3.0螺杆轴向抗拉疲劳强度安全系数取2.0d、销轴抗剪、抗挤压、抗弯曲材料强度安全系数取3.0，抗弯疲劳强度安全系数取1.7e、叉形耳环抗挤压材料强度安全系数取2.5，抗弯曲材料强度安全系数取2.0叉形耳板与锚杯联接螺纹副抗剪、抗弯曲材料强度安全系数取3.02） 设计参数主缆空隙率：在索夹内取18%，在索夹外取20%主缆及吊索索股钢丝弹性模量：2.0×105Mpa索夹与主缆间的摩擦系数：0.15。

索夹紧固压力不均匀系数：2.8索夹单根螺杆设计夹紧力：As×0.7×0.75σs，首次安装夹紧力：As×0.75σs（As—螺杆螺纹部分有效截面积，σs—材料屈服强度）成桥状态设计基准温度：25℃空缆状态设计温度：30℃3） 主缆误差范围a、预制索股长度误差 ＜±1/12000 b、索股标志点距离误差 ＜±1/10000 c、单根钢丝线径误差+0.08mm，-0.05mm为了使各索股以及各主缆间受力更为均匀，编制索股时要求编入同一索股的钢丝平均直径为5.3±0.03mm，编缆时要求编入同一根主缆的钢丝平均直径应为5.3±0.01mm d、索股锚头承压面与索股轴线的垂直度误差＜0.5° e、索股架设垂度误差，基准股＜±25mm，其他索股＜±30mm f、锚跨索股拉力调整误差＜6kg （4）吊索、索夹误差范围a、吊索索股长度误差 ＜±1/5000b、索股锚头安装误差 ＜±5mmc、叉形耳板销孔位置误差 ＜±5mmd、吊索长度误差 ＜±1/3000e、主缆垂度调整误差 ＜±30mma、主缆垂度测量误差 ＜±2mmg、索夹位置对中误差 ＜±20mmh、索夹位置测量误差 ＜±2mmi、主梁耳板定位误差 ＜±10mmj、主梁耳板位置测量误差 ＜±5mmk、索夹或主梁耳板销孔位置误差 ＜±1mml、索夹或主梁耳板销孔位置测量误差 ＜±0.1mm3、 设计计算原则：（1） 考虑恒载、活载、温度引起主缆缆力。

2） 采用有限元计算程序，考虑几何非线性影响3）吊索最大拉力Tmax=Td+T1+Tt+TΔ吊索的恒载、活载以及温度变化引起的索力（Td+T1+Tt）按整桥计算求得吊索误差引起的拉力（TΔ），原则上通过吊索长度调整来消除通过吊索长度调整来消除的误差有以上（4）a、b、c、e、g、i、k等项未通过吊索长度调整来消除的误差有以上（4）d、f、h、j、l等项4、 结构方案：（1） 设计思想a、大跨度悬索桥的发展已有很长的历史，在发展过程中结构构造和施工方法都在不断完善和提高，因此在考虑结构方案时，吸收了各国的经验，选用最合理、最先进的方法b、结构形式便于施工，结构耐久，减少维护费用c、构造合理，使用安全d、材料规格选用目前市场上供应货源较多的产品e、悬索桥主缆为全桥主要承重构件，而且主缆长度和线形对全桥几何形状具有决定性影响，因此，主缆设计除确保强度安全可靠外，还必须保证缆长和几何线形的准确f、吊索上端通过索夹挂于主缆，下端与加劲梁相连吊索是将主梁、桥面系统以及活荷载吊挂于主缆上的构件，其应力变化幅度较大，而且由于主梁沿桥纵向和横向摆动会使吊索反复受弯，尤其是对于较短的吊索需特别注意防止疲劳折断。

因此，吊索的结构构造和材料应适应主梁的纵向和横向位移，减少吊索尤其是短吊索的弯折g、对吊索的薄弱部位如锚口弯折疲劳等采取适当措施防止h、考虑到施工误差对吊索力有较大影响，因此吊索应该能够调节长度，尽可能消除施工误差的影响i、简化吊索与主梁联结的构造2） 采用方案及其特点：a、 缆索系统总体布置本桥主缆由5跨组成，由西至东分别为：西锚跨—西边跨—中跨—东边跨—东锚跨，按中跨跨中对称布置中跨主缆理论跨径405m，综合考虑缆力、桥梁整体刚度、塔高等因素，经分析比较后，理论垂跨比定为1∶10；边跨主缆理论跨径129.5m，根据中跨与边跨水平力相等的原则，得边跨垂跨比为1∶31锚跨的跨长和转角由散索鞍构造、散索要求以及锚固系统构造来确定本桥边、中跨均设吊索，主缆线形为分段悬链线，形状用解析法求得，为使成桥后线形与设计线形相一致，应使主鞍及散索鞍弧线分别与边缆、中缆曲线及锚缆、边缆曲线相切散索鞍竖弯面由半径逐渐减小的多段弧线组成，同一段弧线的各层索股弧线为不同半径的同心园，散索跨各索股与不同段不同层的弧线相切形成不交于同一点的直线簇，取各索股几何重心连线作锚跨主轴线，此几何重心连线的延长线与边跨主缆入鞍时起弯点切线夹角的平分线通过散索鞍转动中心，两线的交点作为主缆转点，也就是主缆边跨与锚跨的分界点。

全桥吊索、索夹根据受力特点进行分类设计，共设两类吊索，主塔侧长吊索（共16根）及边跨短吊索（共8根）为耐疲劳的特殊吊索，其余边、中跨吊索为普通吊索（共90根）为了提高边跨短吊索的柔性，设计时考虑将其下端锚固位置设在加劲梁段底部，尽可能增加吊索长度索夹共设三大类，相应特殊吊索、普通吊索设特殊索夹和普通索夹，另在主缆无吊索区设置了主缆紧固索夹，为方便主梁21、22号梁段施工吊装，主塔侧的紧固索夹兼作临时吊索索夹吊索间距配合主梁梁段长度取9.9m，主塔侧最长吊索距主塔中心14.4m，边跨最短吊索距散索鞍主缆理论交点35.9mb、 主缆构造经从质量、工期以及经济待多方面对比，并考虑到悬索桥主缆技术的发展方向以及在索股制造方面经验和设备的技术基础，本桥主缆采用预制平行钢丝索股（PPWS）平行钢丝索股每股含91根镀锌高强钢丝主缆共两根，每根主缆中37股，共3367丝，竖向排列成尖顶的正六边形索股两端设锚头与锚碇的锚杆相连索股锚头采用套筒式热铸锚，在铸钢制成的锚杯内，浇铸锌、铜合金主缆经压实后，在索夹之间的范围内，先用锌粉膏嵌缝，再浇以φ4mm的镀锌中碳钢丝，最后再涂防护漆主缆在锚碇锚室入口处设缆套防护。

c、 吊索及索夹构造采用高强度镀锌钢丝平行集束为索体的吊索，普通吊索索体为85根镀锌高强钢丝，特殊吊索索体为223根镀锌高强钢丝，所有吊索均外包PE层防护所有吊索的上下接头均采用带有聚四氟乙稀衬套的绞销接头以减少吊索的弯折在吊索锚口处设置不锈钢连接筒和氯丁橡胶浇制的缓冲器，以改善锚口的弯折疲劳影响吊索锚头：吊索上下锚头均采用冷铸锚锚头由锚杯与叉形耳环螺纹连接，锚杯内浇注环氧铁砂，这种锚头简化了主梁锚箱的设计（改锚箱为销接耳板），允许吊索有±20mm的长度调节以消除施工误差影响吊索索夹分类：索夹由于吊索拉力及主缆倾角不同，所需夹紧力不同，索夹长度和螺杆数量均不相同为节省模型，将相近长度的索夹并为SJ1~SJ10共10组，其中SJ9~SJ10共2组为非吊索索夹同一组吊索索夹耳板孔眼位置略有变化，以适应吊索与主缆交角的变化为使吊索索夹紧固螺杆受力均衡，销孔中心及索夹中心均位于吊索中心线的延长线上索夹形式：索夹除跨中安装吊索的索夹外，还有夹紧无吊索区主缆的紧箍索夹，由于吊索索夹与吊索采用销接，故吊索索夹SJ1~SJ8采用适合于这种联接的上、下分开的形式；为便于紧箍索夹安装和主梁21、22梁段施工吊装临时吊索（骑跨式）的使用，紧箍索夹SJ9~SJ10设计为左、右分开的形式。

两半索夹用螺杆相连夹紧，接缝处嵌填橡胶防水条防水5、 主要材料：主缆系统主要部件采用的材料材质及其引用标准如下表：项目名称材 质引用标准材料强度σb(Mpa)σs(Mpa)主缆PPWS索股φ5.3镀锌高强钢丝GB/T 17101-1997≥1670≥1410锚杯、锚板ZG310-570GB 11352-89570310锚盖板Q235-AGB/T700-1988375-500225拉杆40Cr JB/T 6396 980785螺母、垫圈40Cr JB/T 6396 980785联接器ZG270-500GB 11352-89500270吊索及 索夹吊索索体φ5.0镀锌高强钢丝GB/T 17101-1997≥1670≥1410锚杯ZG270-500GB 11352-89500270叉形耳板45（调质）JB/T 6397630-780370销轴40CrJB/T 6396 980785挡板Q235-AGB/T700-1988375-500225索夹ZG270-500GB 11352-89500270索夹紧固螺杆35VB（10.9级）GB/T1228。