拉姆沟桥施工缆索施工方案.docx

右岸工程设备材料过江缆索吊运系统施工方案
我部承建的右岸明线及进场交通洞工程，前期在业主、监理及地方领导的关心支持下，已完成项目部的驻地建设和施工复测及施工用地的征用工作，目前我合同段内工程已具备开工条件。由于该段澜沧江上无过过江通道，右岸部分的进场交通洞口开挖，右岸明线开挖，进场交通洞及上坝隧道工程的施工设备无法到达施工面，所以右岸部分工程施工设备过江成为制约我部施工工程右岸部分的控制点。根据现场实际施工条件，右岸工程的施工设备、材料、人员过江只有靠施工缆索运输，所以尽快完成施工缆索的架设，是当前我部工作的重点，现特编制该桥的施工缆索设计方案。
为满足右岸工程的施工设备、材料、人员的吊运需要，拟在桥轴线左侧4米的横向距离处设置施工缆索。施工缆索地锚设置在两岸边坡上，左岸地锚高程为1881.5米，右岸地锚高程为1881.1米，施工缆索跨径210米，主索最大垂度13.55米，工作索采用φ45mm钢丝绳做主索道。地锚采用锚钢筋式地锚。工作索采用先导索牵引过江，锚固于两岸主地锚上。
工作索安装垂度为9.5米，通过水平仪测定索道跨中标高。调整好索的垂度后，利用左岸的有利地形安装吊点的骑马滑车、牵引索、工作吊篮和起吊索。
其工作索系统布置示意图如下图所示。

施工缆索的设计验算
工作天线设4组，工作天线主索采用4φ45（7×19）的钢芯钢丝绳。工作天线主跨径210m。工作天线设计吊重300KN。
各种钢绳的规格如下表所示。
工作天线钢索规格表（1组）
名 称
项 目
主 索
起 吊 索
牵 引 索
型 号
7×19
6×37+1
6×37+1
根数-直径mm
4Ф45
6Ф19.5
4Ф17.5
每沿米重()
8.269
1.329
1.048
截面积()
939.65
141.16
111.53
钢丝直径
3.0
1.0
0.8
抗拉强度（Mpa）
1700
1700
1700
破断拉力（kN）
1595.0
239.5
189.5
张力安全系数
4.73
5.16
8.92

一、 主索
工作主索跨度为，最大工作垂度取。
1、 工作主索的受力分析及计算
1）、荷载计算
（1）、均布荷载q
主索为φ45钢芯钢索，在骑马跑车两侧边上两根主索每隔20米设置一个分索器，故作用于主索的均布荷载由以下五部份组成。
①、主索自重
q1=82.69 N/m
②、起重索自重
q 2=14.16N/m
③、分索器自重
组合跑车位于跨中时，分索器间距为10米。
q 3=100/10=10 N/m
④、连接绳自重
q 4=20×4.096/10=8.192 N/m
⑤、牵引索绳自重
q5=2×10.48=20.96 N/m
总均布荷载
q = q1+ q2+ q3+ q4+ q5=136 N/m
(2）、集中荷载Q
作用于主索的集中荷载由下列部分组成
①、吊重
在安装状态时无此项
Q1=300 KN
②、行车及定滑轮
每线按Q 2=6KN虑
③、动滑轮及配重
每线按Q3=0.5KN考虑
④、起重索重索
按6线单线长80 m计算(最不利工况时)
Q4=6×80×14.16=6.797KN
⑥、总载状态
Q=Q1+ Q2+ Q3+ Q4 =313.297KN

图1 承重主索受力计算模型
计算如下：

（1-1-1）
……………………………………………（1-1-2）
对于缆索这种柔性结构，几乎不具备抗弯能力，即主索索长范围内的任意一点弯矩可以认为是零（固定端除外。两端点存在微小弯矩，对计算影响很小，可以忽略），从而再建立如下平衡方程：

………………（1-1-3）

………………（1-1-4）
将（1-1-2）、（1-1-3）、（1-1-4）代入（1-1-1）得：

将求出的、分别代入（1-1-3）、（1-1-4）得：

南岸主索主力：
北岸主索主力：
主索最大主力
2、承重主索破断拉力计算
承重主索拟用4根Φ45钢芯钢丝绳（6×17+钢芯），钢丝绳公称抗拉强度为1700MPa，单根钢丝绳破断力P=1595kN，折减系数k取0.85，则主索破断力。
3、承重主索安全分析
＞ [3]
满足安全需要。
承重主索布置见图2 所示。

4、 主索应力验算
1) 主索在跑马滑车作用下弯曲应力：

式中：，主索弹性模量，Ek=180GPa
，主索最大张力， Tmax=÷4=294.64 KN
，集中荷载，P=313.297/4＝78.32kN
，主索截面积，F=939.65mm2
，跑车轮数，n=8
则 则：K=1700/624=2.72≥2.0 (满足要求)
2) 主索在索鞍处的接触应力：
d—钢丝直径3mm
D—索鞍直径2000mm
MPa
则：K=[1700]/674.3=2.52≥2.0 (满足要求)
5、 主索安装张力及安装垂度。
吊点空载时作用于主索的集中荷载
根据索结构张力方程：

其 中：Ek=180GPa
―主索截面积。A=939.65mm2
H=379.9KN；；P=78.320kN；G=210×0.136=28.56KN；
G0=210×0.08296=17.42KN
二次项系数 A =
=
=886180
常数项 B =
=
= 2.13857×1015
利用上述张力普遍方程
解得H0=47850 N
对应空载垂度为：f=gl2/(8H0)=82.69×2102/(8×47850)= 9.53 m
对应空载相对垂度为：f/L=4.53％
6、跑车离地锚水平距离X=15M,吊重量T=300KN,
由张力方程：

Ek= 180 GPa
―主索截面积。A=939.65mm2
H=379.9KN；；P=78.32kN；G=221×0.136=28.56KN；
G0=210×0.08296=17.42KN
二次项系数 A =
=
=886180
常数项 B =
=
=5.270154×1016
上述方程简化为：
解得：
主索垂度fA段==
=4.995 M
主索升角：

= 0.15927
=
二、起重索计算
起重索按2线计，最大吊重同时考虑配重取每吊点P=65000N，考虑冲击系数1.2。拟选用φ19.5-6×37+1钢丝绳。
T起=S×P
其中:S为荷载系数
S=(K-1)/(Kn-1) Kn-1 Kt
式中K为滑轮系数取1.04,n为滑轮数取1,t为导向轮数取2
则S=(K-1)/(K1-1) K0 Kt
=(1.04-1)/(1.041-1) × 1.040×1.042
=0.53
T起=S×P=0.53×1.2×65000=41340 (N)
起重索安全系数
K= T破/T引
=239.5×103/41340
=5.793>[5]
满足要求
起重索接触应力及安全系数
引= T起/A+EKd/Dmin
=41340/141.16+75600×1/200
=292.9+324
=670.9(Mpa)
K=1700/670.9=2.53>[2]
满足要求
起重机具拟采用8吨双卷扬机全桥共2台（4根施工缆索）。
安全系数k= 安全
吊点配重
拉动卷扬机前钢索的力P由以下两项力组成:
塔顶到卷扬机的垂直距离L按55米计,
卷扬机到吊点位于跨中时的水平距离D按200米计
则 P=55×13.27+200×13.27×0.25
=1393 (N)
则需要的配重为:
Q=1393（N）
考虑其它因素的影响,每个吊点的配重为1500N
三、牵引绳计算
牵引索采用17.5mm(6×37+1)的麻芯钢索，公称抗拉强度170kg/mm2，钢绳破断拉力为23.95吨。牵引按来回线布置，滑车组走单线（不含通线），
1、跑车运行阻力
跑车最大牵引力按跑车地锚前15米时计算,此时主索水平张力为(前面已计算):

HX=218428 N tg=0.15927
θ=
一根主索跑车运行阻力为
W1= Qsinθ+Ucosθ)
=78320×(sin＋0.015×cos)
=13479 N
其中　U＝0.015按青铜衬套轴承取值
2、起重索运行阻力(此项对此工况有利考虑计算)
W2=T起（1-n）
=41340×(1-0.961）
=1653 N
3、后牵引索预张力（单线）
后牵引索预张力按3000N计
W3=3000(N)
4、总牵引力（全部）
W = W1+ W2 +W3
=（13479+1653+3000）
= 18132 N
5、牵引索单线最大拉力
按单端牵引考虑
T引=W×1.043
= 18132×1.043
=20396 （N）
6、牵引索安全系数
K= T破/T引
=189.5×103/20396
=9.29>[5]
7、牵引接触应力及安全系数
引= T引/A+EKd/Dmin
=20396/111.53+75600×0.8/210
=182.9+288
=470.9(Mpa)
K=1700/470.9=3.61>[2]
满足要求
牵引机具拟采用5吨双筒卷扬机全桥共2台，布置于左岸。
四、主地锚验算
桥位两岸地质较好，均为岩石，拟采用在岩平台后，用风镐钻直径40mm深4米的孔置25的螺纹钢筋，共17根钢筋，具体构造见附图。
地锚位置的岩石抗剪强度取τ=1.5mpa，抗拉强度取τ=0.8mpa。
一、受力分析
地锚最大水平力按60吨进行计算分析。
主地锚构造图

(1)、地锚所受外力T=600(KN)
水平分力HT=600(KN)
竖直分力 VT=0(KN)
(2)、以右岸地锚进行验算
地锚岩石受剪切面积Aj=(4+6.5)/2x3.4+6.5x2=30.85㎡
地锚岩石受拉面积Al=2x3.4=6.8㎡
地锚岩石容许水平承载力为：
F=Aj*[ρ]+ Al*[σ]=30.85X0.05+6.8X0.03=174.65(t)>60(t)
故地锚的水平抗力满足要求
地锚桩头截面验算
地锚砼采用C25砼,受力钢筋采用II级钢筋,砼及钢筋的安全系数均取为1.25
以桩头截面控制,即以桩φ120cm直径圆柱截面控制配筋，即桩承受的最大剪力为：
Qx=600(KN.m)
0.051×R1/2×bh0=0.051×251／2×100×120=3060(KN)>Q=600(KN)
故截面尺寸满足要求
核算是否需要根据计算要求配制剪力钢筋
0.038×Rcbh0=0.038×1.75×110×120=877.8(KN)>Q=600(KN)
故不需要根据计算设置箍筋和抗剪钢筋
箍筋设置按构造设置
箍筋拟采用Φ8的钢筋，箍筋间距为10cm。
结合构造要求，地锚钢筋构造见设计图。