湘江四大桥缆索吊装系统计算报告文稿.doc
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1、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
2、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4N
3、1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.
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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(
10、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
11、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 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
12、木及索鞍等合计34.3 T;塔铰6.1*2=12.2T 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
13、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4N12N12N34N32N44N42N5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
14、)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4N1-2.3-115.0-2.4-123.42N1-3.6-58.57.8-1

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