湘江四大桥缆索吊装系统计算报告.doc

湘江四大桥缆索吊装系统计算报告2005-11目　录1 索塔 11.1 计算模型 11.2 荷载及边界条件 51.3 主索荷载在跨中 61.3.1 塔身万能杆件内力及应力 6a) 杆件内力 6b) 杆件应力 101.3.2 塔顶工字钢应力 151.3.3 塔铰应力及反力 161.4 主索荷载在塔前 171.4.1 塔身万能杆件内力及应力 17a) 杆件内力 17b) 杆件应力 211.4.2 塔顶工字钢应力 261.4.3 塔铰应力及反力 271.5 索塔稳定性分析 282 塔身N14节点板 312.1 计算模型 312.2 荷载及边界条件 312.3 应力分布 332.4 屈曲分析 353 钢锚箱 373.1 计算模型 373.2 荷载及边界条件 433.3 钢锚箱应力分布 434 背扣索钢锚梁 464.1 计算模型 464.2 荷载及边界条件 494.3 钢锚梁应力分布 505 总结 536 索塔顺桥向斜杆采用米字形布置时的塔身受力 546.1 主索荷载在跨中 546.1.1 塔身万能杆件内力及应力 54c) 杆件内力 54d) 杆件应力 586.2 主索荷载在塔前 636.2.1 塔身万能杆件内力及应力 63c) 杆件内力 63d) 杆件应力 67图表索引图 1.1 模型总体 1图 1.2 西岸索塔模型轴侧投影 2图 1.3 西岸索塔模型正面投影 2图 1.4 索塔模型侧面投影 3图 1.5 索塔模型俯视投影 3图 1.6 塔铰示意 4图 1.7 塔身中部示意 4图 1.8 塔顶示意 5图 1.9 塔铰约束示意 6图 1.10 荷载在跨中时杆件4N1轴力（Tf） 7图 1.11 荷载在跨中时杆件2N1轴力（Tf） 7图 1.12 荷载在跨中时杆件2N3轴力（Tf） 8图 1.13 荷载在跨中时杆件4N3轴力（Tf） 8图 1.14 荷载在跨中时杆件2N4轴力（Tf） 9图 1.15 荷载在跨中时杆件4N4轴力（Tf） 9图 1.16 荷载在跨中时杆件2N5轴力（Tf） 10图 1.17 荷载在跨中时全部杆件的应力水平（MPa） 11图 1.18 荷载在跨中时杆件4N1应力（MPa） 11图 1.19 荷载在跨中时杆件2N1应力（MPa） 12图 1.20 荷载在跨中时杆件2N3应力（MPa） 12图 1.21 荷载在跨中时杆件4N3应力（MPa） 13图 1.22 荷载在跨中时杆件2N4应力（MPa） 13图 1.23 荷载在跨中时杆件4N4应力（MPa） 14图 1.24 荷载在跨中时杆件2N5应力（MPa） 14图 1.25 荷载在跨中时塔顶工字钢等效应力（MPa） 16图 1.26 荷载在跨中时塔铰型钢等效应力（MPa） 17图 1.27 荷载在塔前时杆件4N1轴力（Tf） 18图 1.28 荷载在塔前时杆件2N1轴力（Tf） 18图 1.29 荷载在塔前时杆件2N3轴力（Tf） 19图 1.30 荷载在塔前时杆件4N3轴力（Tf） 19图 1.31 荷载在塔前时杆件2N4轴力（Tf） 20图 1.32 荷载在塔前时杆件4N4轴力（Tf） 20图 1.33 荷载在塔前时杆件2N5轴力（Tf） 21图 1.34 荷载在塔前时全部杆件的应力水平（MPa） 22图 1.35 荷载在塔前时杆件4N1应力（MPa） 22图 1.36 荷载在塔前时杆件2N1应力（MPa） 23图 1.37 荷载在塔前时杆件2N3应力（MPa） 23图 1.38 荷载在塔前时杆件4N3应力（MPa） 24图 1.39 荷载在塔前时杆件2N4应力（MPa） 24图 1.40 荷载在塔前时杆件4N4应力（MPa） 25图 1.41 荷载在塔前时杆件2N5应力（MPa） 25图 1.42 荷载在塔前时塔顶工字钢等效应力（MPa） 27图 1.43 荷载在塔前时塔铰型钢等效应力（MPa） 28图 1.44 荷载在跨中时西岸索塔屈曲失稳模态 29图 1.45 荷载在塔前时西岸索塔屈曲失稳模态 29图 2.1 N14节点板计算模型 31图 2.2 N14节点板计算荷载 32图 2.3 N14节点板约束条件 33图 2.4 斜杆轴力为56.4Tf时N14节点板应力分布（MPa） 34图 2.5 斜杆轴力为40.0Tf时N14节点板应力分布（MPa） 34图 2.6 最不利受力N14节点板屈曲失稳模态（K=3.4） 36图 3.1 钢锚箱计算模型轴侧及三方向投影图 39图 3.2 钢锚箱计算模型剖视图 39图 3.3 钢锚箱计算模型局部 42图 3.4 背扣索钢锚梁约束条件示意 43图 3.5 钢锚箱等效应力分布（MPa） 44图 3.6 钢锚箱箱外等效应力分布（MPa） 44图 3.7 钢锚箱箱内等效应力分布（MPa） 45图 4.1 背扣索钢锚梁计算模型轴侧及三方向投影图 47图 4.2 背扣索钢锚梁计算模型剖视图 48图 4.3 背扣索钢锚梁荷载示意 49图 4.4 背扣索钢锚梁约束条件示意 50图 4.5 钢锚梁等效应力分布（MPa） 52图 6.1 索塔侧向投影 54图 6.2 荷载在跨中时杆件4N1轴力（Tf） 55图 6.3 荷载在跨中时杆件2N1轴力（Tf） 55图 6.4 荷载在跨中时杆件2N3轴力（Tf） 56图 6.5 荷载在跨中时杆件4N3轴力（Tf） 56图 6.6 荷载在跨中时杆件2N4轴力（Tf） 57图 6.7 荷载在跨中时杆件4N4轴力（Tf） 57图 6.8 荷载在跨中时杆件2N5轴力（Tf） 58图 6.9 荷载在跨中时全部杆件的应力水平（MPa） 59图 6.10 荷载在跨中时杆件4N1应力（MPa） 59图 6.11 荷载在跨中时杆件2N1应力（MPa） 60图 6.12 荷载在跨中时杆件2N3应力（MPa） 60图 6.13 荷载在跨中时杆件4N3应力（MPa） 61图 6.14 荷载在跨中时杆件2N4应力（MPa） 61图 6.15 荷载在跨中时杆件4N4应力（MPa） 62图 6.16 荷载在跨中时杆件2N5应力（MPa） 62图 6.17 荷载在塔前时杆件4N1轴力（Tf） 64图 6.18 荷载在塔前时杆件2N1轴力（Tf） 64图 6.19 荷载在塔前时杆件2N3轴力（Tf） 65图 6.20 荷载在塔前时杆件4N3轴力（Tf） 65图 6.21 荷载在塔前时杆件2N4轴力（Tf） 66图 6.22 荷载在塔前时杆件4N4轴力（Tf） 66图 6.23 荷载在塔前时杆件2N5轴力（Tf） 67图 6.24 荷载在塔前时全部杆件的应力水平（MPa） 68图 6.25 荷载在塔前时杆件4N1应力（MPa） 68图 6.26 荷载在塔前时杆件2N1应力（MPa） 69图 6.27 荷载在塔前时杆件2N3应力（MPa） 69图 6.28 荷载在塔前时杆件4N3应力（MPa） 70图 6.29 荷载在塔前时杆件2N4应力（MPa） 70图 6.30 荷载在塔前时杆件4N4应力（MPa） 71图 6.31 荷载在塔前时杆件2N5应力（MPa） 71表 1.1 荷载在跨中时塔身杆件内力及应力极值汇总 15表 1.2 荷载在塔前时塔身杆件内力及应力极值汇总 26表 1.3 西岸索塔屈曲稳定安全系数 28表 6.1 荷载在跨中时塔身杆件内力及应力极值汇总 63表 6.2 荷载在塔前时塔身杆件内力及应力极值汇总 721 索塔1.1 计算模型模型总体如图 1.1所示。

西岸索塔模型的轴侧图、各方向的投影如图 1.2~图 1.5所示，其中索塔岸侧、江侧方向如图 1.2所示，顺桥向3层桁架平面按江侧—〉岸侧的顺序编号，如图 1.4所示图 1.1 模型总体岸侧江侧图 1.2 西岸索塔模型轴侧投影图 1.3 西岸索塔模型正面投影平面3及加强平面1及加强平面2江侧岸侧图 1.4 索塔模型侧面投影图 1.5 索塔模型俯视投影索塔模型由三部分组成：塔铰、塔身和塔顶，西岸索塔模型中的塔铰、塔身中部、塔顶局部放大如图 1.6、图 1.7和图 1.8所示图 1.6 塔铰示意图 1.7 塔身中部示意图 1.8 塔顶示意1.2 荷载及边界条件索塔所受荷载除结构自重外，包括主索鞍传递的主索荷载、工作索鞍传递的工作吊篮荷载、以及前后抗风传递的索力所有这些荷载量值均按贵单位提供的数值考虑Ø 结构自重 西岸索塔塔身重量包括万能杆件、结点板及其它连接件合计312.04 T；塔顶的工字钢、夹心木及索鞍等合计34.3 T；塔铰6.1*2=12.2TØ 索塔所受外荷载包括前、后抗风索索力、索鞍上作用的工作荷载两部分，前、后抗风索索力通过索单元直接作用在塔顶，工作荷载按荷载作用在跨中、荷载作用在塔前有两种工况：1. 荷载作用在跨中 每幅主索鞍所受水平力60.5T，垂直力370.6T；外侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1T，内侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1+35.5=54.6T；2. 荷载作用在塔前 每幅主索鞍所受水平力10.0T，垂直力405.9T；外侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1T，内侧两幅工作索鞍所受垂直力分别为19.1+35.5=54.6T；索塔结构在塔铰处沿顺桥向可自由转动，如图 1.9所示，图中除RotX自由度放松外，其它5个自由度均约束。

图 1.9 塔铰约束示意1.3 主索荷载在跨中1.3.1 塔身万能杆件内力及应力本节分别列出了主索荷载在跨中时塔身万能杆件4N1、2N1、2N3、4N3、2N4、4N4、2N5的内力及相应应力a) 杆件内力图 1.10 荷载在跨中时杆件4N1轴力（Tf）图 1.11 荷载在跨中时杆件2N1轴力（Tf）图 1.12 荷载在跨中时杆件2N3轴力（Tf）图 1.13 荷载在跨中时杆件4N3轴力（Tf）图 1.14 荷载在跨中时杆件2N4轴力（Tf）图 1.15 荷载在跨中时杆件4N4轴力（Tf）图 1.16 荷载在跨中时杆件2N5轴力（Tf）b) 杆件应力图 1.17 荷载在跨中时全部杆件的应力水平（MPa）图 1.18 荷载在跨中时杆件4N1应力（MPa）图 1.19 荷载在跨中时杆件2N1应力（MPa）图 1.20 荷载在跨中时杆件2N3应力（MPa）图 1.21 荷载在跨中时杆件4N3应力（MPa）图 1.22 荷载在跨中时杆件2N4应力（MPa）图 1.23 荷载在跨中时杆件4N4应力（MPa）图 1.24 荷载在跨中时杆件2N5应力（MPa）表 1.1 荷载在跨中时塔身杆件内力及应力极值汇总杆件内力（Tf）　应力（MPa）　最大最小最大最小4N1-2.3-115.0-2.4-123.42N1-3.6-58.57.8-125.52N319.8-25.859.2-77.44N37.3-56.411.0-84.42N。