通麦特大桥猫道计算书

通麦特大桥

猫道计算书

（评审稿）

四川路桥建设股份有限公司 通麦特大桥项目经理部 二O一三年九月

通麦特大桥 猫道计算书

编制 复核 审核 项目负责人 四川路桥建设股份有限公司 通麦特大桥项目经理部 二O一三年九月

编制依据

《通麦特大桥设计图纸》

《公路桥涵设计规范》(JTGD60-2004) 《钢结构设计规范》(GB50017-2003) 《公路桥梁抗风设计指南》

《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95) 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007） 《重要用途钢丝绳》（GB8918-2006）

《钢结构施工质量验收规范》（GB50205-2001） 《桥梁缆索用热镀锌钢丝》（GB/T17101-2008） 《一般工程用铸造碳钢件》（GB/T11352-2009） 《架空索道工程技术规范》（GB50127-2007） 《缆索起重机技术条件》（SL375-2007） 《起重吊装常用数据手册》

通麦特大桥猫道计算书

【1】 工程概况

猫道是大跨径悬索桥施工必备的临时结构，为主缆架设、索夹和吊索安装、主缆防护等提供施工操作平台、材料及工具运输通道，其使用从始至终贯穿悬索桥整个上部构造安装施工过程，使用周期长，结构设计首先考虑抗风稳定性及结构安全，确保施工安全；其次要考虑施工简便、降低成本。 1.1猫道布置

猫道面层距主缆空载中心线下方1.5m，宽3.6m。

猫道采用两跨连续结构，跨径与桥型布置相同：80.182m+258.64m。猫道面网长度约351m。每条猫道承重结构由4根Φ48猫道承重钢丝绳及2根Φ48门架支承钢丝绳组成，猫道承重钢绳和门架支承绳之间通过门架形成空间结构。 1.2猫道门架 每条猫道设猫道门架6个，边跨1个设置于跨中；中跨5个，间距48m。门架主要用方钢制作。 1.3猫道底梁 猫道底梁作用是把4根猫道承重绳连接成整体共同受力，以提高猫道的整体刚度。猫道底梁分为两种，中间底梁（IF）52根，门架底梁6根。 1.4猫道面层 猫道面层由承重网、步行网及防滑方木组成。承重网为Φ5直径，50mm×75mm；步行网为Φ2直径，25mm×25mm；栏杆网为Φ5直径，50mm×100mm。方木加劲条30mm×50mm×1500mm，间距50cm。

面网与方木用骑马钉连接，方木与沉重绳用14#铁丝绑扎，相邻面网及栏杆网之间搭接用14#铁丝缠绕并焊接，面网与栏杆网之间用14#铁丝连接。 1.5抗风抑振系统 由于桥区地处风口，每条猫道系统主跨设置一套由2根φ32(6×37S+IWR)组成抗风缆绳。 1.6锚固及垂度调整系统 面层承重绳通过锚梁锚固在重力锚预埋牛腿上，门架支承绳及扶手绳均通过散索鞍门架的转向装置锚固在锚定上。承重绳的垂度调整通过锚梁上的拉杆进行调整。 1.7承重绳下压装置及变为钢架 由于采用两跨连续钢丝绳，当面层承重钢丝绳通过塔顶主索鞍两侧时，面层承重钢丝绳之间间距进行调整，其间距调整装置称为变为钢架，变位钢架用型钢制作。

为保证猫道面层与主缆之间的距离有足够的操作空间，在索塔顺桥向两侧设沉重绳下压装置，下压装置主要由下压梁、滑车组及锚固结构组成。

为保证面层承重绳与猫道门架支承绳的竖向间距，门架支承绳的转向点设置在塔顶门架顶部。

猫道构件统计表

猫道承重索 门架承重索 φ48(6×37S+IWR) φ48(6×37S+IWR) 1870 1870 8.78kg/m 4 35.12kg/m 8.78kg/m 2 17.56kg/m

扶手绳 栏杆绳 猫道钢丝网 防滑木方 其他恒载 猫道门架 大横梁及扶手立柱 小横梁及连接系 猫道滚轮 Φ20(6×37S+SF) Φ14(6×37S+SF) 底面网（∮5，50×75+∮2，25×25） 侧面网（∮5，100×50） 50×30×1500 1.48kg/m 2 2.96kg/m 0.727kg/m 4 2.908kg/m 37.6kg/m 1 37.6kg/m 2.7kg/m 10kg/m Q235A Q235A Q235A 1 1 2.7kg/m 10kg/m 0.5m一道 6m一道 6m一道 9m一道 1280.94kg 1 1280.94kg 48m一道 62.64kg 1 62.64kg 17.647kg 1 17.647kg 35.185kg 1 35.185kg 【2】 猫道承重索计算 2.1荷载计算（按单幅猫道计算分析） 荷载包括恒载、活载及风力等附加荷载（本猫道跨径小，借鉴同类似桥梁温度荷载小于1%，不列入计算）。 恒载包括承重索、面层、栏杆、索股滚轮支架，均折合为均布荷载计。 （1）承重绳自重 4根φ48(6×37S+IWR)=35.12kg/m （2）门架承重绳 2根φ48(6×37S+IWR)=17.56kg/m （3）扶手绳及栏杆绳 2根Φ20(6×37S+SF)=2.96kg/m 4根Φ14(6×37S+SF)=2.908kg/m 合计折合每米重量：5.868kg/m （4）猫道面网重量 底面网（∮5，50×75+∮2，25×25） 侧面网（∮5，100×50） 折合每米重量：37.6kg/m （5）防滑方木/0.5m设置一道 50×30×1500=1.35kg/根

折合每米重量：1.35kg/根×4根=5.4kg/m （6）大横梁及立柱栏杆/6m设置一道 折合每米重量：62.64kg/6m=10.44kg/m （7）小横梁及连接系统/6m设置一道 折合每米重量：17.647kg/6m=2.94kg/m

（8）索股滚轮及支架/9m设置一道 折合每米重量：35.185kg/9m=3.91kg/m

（9）绑扎防滑方木铁丝、索夹及其他线缆（电缆等） 折合每米重量：4.0kg/m

猫道门架承重绳和猫道扶手绳在施工过程中自身承受其自重，同时门架承重绳和扶手绳参与受力，因此恒载计算时不考虑其传递自重荷载，同时验算承载能力时，不将其承载能力带入验算，将其承载能力作为安全储备。

恒载合计：（1）~（9）=35.12+2.91+37.6+5.4+10.44+2.94+3.91+4=102.32kg/m 2.1.2活载 活载包括主缆索股、牵引绳及施工人员自重，最终转化为均布荷载 （1）主缆索股 施工时每条猫道考虑2根主缆丝股来计算活荷载，两根丝股单位长度荷载为：21.2kg/m*2=42.2kg/m. （2）施工人员自重 设计每条猫道按15个作业人员计算，每个人员重70kg，换算为单位长度活荷载为：4.12kg/m。 （3）牵引绳 采用Φ32(6×37S+SF)=3.9kg/m 合计活载：42.2+4.12+3.9=50.22kg/m。 2.1.3风荷载 （1）风载 a、等效静阵风风速计算 查表得该地区基本风压为0.35KN/㎡（n=50）（H=3000），作用在猫道上的静力风载强度。 猫道中点距离地面高度55.14m。则设计基准风速对应猫道跨中点，其值为 等效静阵风风速取Vgb、静三分力系数 静三分力系数是风载和静风稳定计算的依据,鉴于本桥猫道尚未进行风洞试验,故参考宜昌长江公路大桥施工猫道取值 猫道静力三分力系数

-12 -10 -8 -6 -4 -2 -0.0205 -0.0174 -0.0155 -0.0126 -0.0104 -0.0091 0.9033 0.8215 0.7827 0.7321 0.6735 0.6206 -0.0958 -0.0649 -0.0913 -0.0986 -0.0482 -0.0756 1.21Vd37.631m/s，对应于猫道跨中点标高处。

0 2 4 6 8 10 12 -0.0080 -0.0036 -0.0089 -0.0110 -0.0151 -0.0183 -0.0222 0.5862 0.5871 0.6121 0.6544 0.7241 0.7785 0.7932 -0.0227 -0.0187 -0.0044 0.0157 0.0048 0.0163 -0.0003 静力三分力系数 风攻角（°） 猫道使用状态静力三分力系数图 猫道静力三分力计算结果 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 122.2233605 111.1551983 105.9052632 99.05869834 -26.05167543 -19.3480856 2.2猫道承重索张力计算

中跨跨度258.64m，工作垂度：f=11.213 （1）恒载引起的张力

105.3369713 107.3259931 6.5430248 由上述计算知：均布恒载：q恒=102.32kg/m×10N/kg=1023.2N/m=1.24KN/m （2）活载引起的张力

q活=50.22Kg/m=502.2N/m=0.5022KN/m。

以猫道边跨承重索为分析对象 边跨跨度80.182m，工作垂度：f=1.12 （1）恒载引起的张力

由上述计算知：均布恒载：q恒=102.32kg/m×10N/kg=1023.2N/m=1.24KN/m （2）活载引起的张力

q活=50.22Kg/m=502.2N/m=0.5022KN/m。 2.3承重绳强度验算

（1）主跨承重索最大张力组合： T恒+T活=987.22+399.83=1387.05KN 承重索选用4根φ48钢丝绳，每根钢丝绳破端拉力总和不小于1270KN。 则安全系数=1270×4/1387.05=3.66＞[K]=3。 满足规范要求 （2）边跨承重索最大张力组合： T恒+T活=999.48+404.79=1404.3KN 承重索选用4根φ48钢丝绳，每根钢丝绳破端拉力总和不小于1270KN。 则安全系数=1270×4/1404.3=3.62＞[K]=3。 满足规范要求 【3】猫道抗风稳定性验算及无应力长度计算 3.1计算模型 猫道采用Midas/Civil整体建模，猫道承重绳、扶手绳、门架承重绳采用索单元建立模型，猫道门架及小横梁采用桁架单元建立模型，主塔采用混凝土梁单元建立模型。 荷载取值包含：①猫道结构自重；②风荷载（折算三分力）；③人群荷载；④2根主缆荷载； 猫道计算模型 3.2计算结果 3.2.1猫道空载状态模型验算（荷载：猫道自重） 猫道架设完成，在无风的理想状态下猫道垂度与主缆安装线性相同，误差小于0.01m。 猫道空载状态

3.2.2猫道在设计风速空载状态下的位移验算（荷载：自重+风荷载）

猫道架设完成，在设计风速31.1m/s的状态下,猫道跨中最大竖向位移为0.16m，猫道高度满足施工要求，猫道侧向最大位移1.23m，Uz/Lm=1.23/258.64=0.476%，变形很小，对于索桁架体系而言是安全的，加之索结构本身是可变体系,其姿态随风荷载自动调整,能自适应地抵抗风荷载。 猫道侧向位移计算结果 猫道竖向位移计算结果

3.2.3单幅猫道上放置两个主缆绳工况下的验算（荷载：自重+风荷载+主缆荷载）

单幅猫道在2根主缆绳牵引完成并放置在猫道上时，在设计风速31.1m/s的状态下,猫道跨中最大竖向位移为0.42m，猫道高度满足施工要求，猫道侧向最大位移1.08m，Uz/Lm=1.08/258.64=0.42%，变形很小，对于索桁架体系而言是安全的。 猫道侧向位移计算结果 猫道竖向位移计算结果

3.2.4猫道颤振稳定性验算 （1）颤振检验风速 颤振检验风速为：

[Ucr]:颤振检验风速

Ud：设计基准风速，37.631 f：考虑风速的脉动影响及水平相关特性的无量纲修正系数，查表得1.31 ：考虑风动试验误差及设计、施工中不确定因素的综合安全系数，K=1.2 K•（2）震颤临界风速 μ为桥梁与空气的密度比； μ=m/（πρb2, ）=86.37/（3.14×1.225×1.82）=6.96 b=为1/2猫道宽度：1.8m ηs为形状系数,按《公路抗风设计指南》取用：1 ηα为攻角效应系数,按《公路抗风设计指南》取用：1 ft为1阶扭转频率：0.329（使用Midas电算频率为0.328，相似）。 B为两根主缆绳宽：15m； r1r为桥梁断面惯性半径比，bbbI4.012； mVco2.56.964.0120.3291565.19m＞59.155。

满足静风稳定性要求。 3.2.5猫道无应力长度计算结果

猫道无应力长度计算表（E取值=1.95×108KN/㎡） 边跨 2 3 2 安装状3.2773 0.003 3.2744 0.0006 3.0414 1.2209 1 2 1 安装状态 2.2095 0.002 2.2075 0.0003 2.059 0.8015 I端 21.2954 21.910J端 21.2434 21.833

态 安装状3 4 3 态 安装状4 5 4 态 安装状5 6 5 态 安装状6 7 6 态 安装状7 8 7 态 安装状8 9 8 态 安装状9 10 9 态 安装状10 11 10 态 安装状11 12 11 态 安装状12 13 12 态 安装状13 14 13 态 安装状14 15 14 态 安装状15 16 15 态 安装状16 17 16 态 安装状17 18 17 态 安装状18 19 18 态 安装状19 20 19 态 安装状20 合计 21 20 态 2.4161 0.0021 2.414 0.0003 2.0942 1.2049 3.0931 0.0027 3.0905 0.0006 2.6967 1.515 3.0811 0.0027 3.0784 0.0006 2.7019 1.4808 3.0702 0.0026 3.0676 0.0006 2.7079 1.4469 5.4893 0.0047 5.4846 0.0018 4.8703 2.5323 5.4679 0.0046 5.4633 0.0018 4.881 2.4646 5.4464 0.0046 5.4418 0.0018 4.8909 2.3962 5.4256 0.0045 5.4211 0.0018 4.901 2.3277 5.4058 0.0045 5.4013 0.0018 4.9111 2.259 4.4949 0.0037 4.4912 0.0012 4.1062 1.8283 0.9828 0.0008 0.982 0.0001 0.9023 0.3895 5.5199 0.0052 5.5147 0.0016 4.9487 2.4453 5.5008 0.0051 5.4957 0.0016 4.9579 2.383 5.4824 0.0051 5.4773 0.0016 4.9671 2.3205 5.4648 0.005 5.4597 0.0016 4.9765 2.2579 5.4479 0.005 5.4429 0.0016 4.9861 2.1951 23.823 24.4653 25.1016 25.7318 26.3557 23.3627 24.0576 24.7687 25.4723 26.1683 26.8566 27.5372 28.1523 28.7604 29.3618 29.9407 5.4309 0.005 5.4259 0.0016 4.995 2.1318 3.2863 0.003 3.2833 0.0006 3.0365 1.2567 4 22.5204 23.1745 8 22.4443 23.0499 23.6992 24.3424 24.9796 25.6106 26.2354 23.3377 23.9442 24.6339 25.3386 26.0356 26.7249 27.4066 28.0801 28.6888 29.2908 29.8859 21 21 22 安装状态 安装状85.993 0.0112 85.917 0.0068 10.6845 4.2432 21.7848 21.0306 20.2804 21.5346 20.7893 20.0386 11.4962 11.485 中跨 22 22 23 态 安装状10.9706 0.0106 10.96 0.0062 10.2481 3.9154 23 23 24 态 10.8865 0.0105 10.876 0.0062 10.2195 3.7519

安装状24 24 25 态 安装状25 25 26 态 安装状26 26 27 态 安装状27 27 28 态 安装状28 28 29 态 安装状29 29 30 态 安装状30 30 31 态 安装状31 31 32 态 安装状32 32 33 态 安装状33 33 34 态 安装状34 34 35 态 安装状35 35 36 态 安装状36 36 37 态 安装状37 37 38 态 安装状38 38 39 态 安装状39 39 40 态 安装状40 40 41 态 安装状41 41 42 态 安装状42 42 43 态 安装状43 43 44 态 安装状44 44 45 态 安装状45 46 45 46 46 47 态 安装状10.0148 10.0398 0.0092 0.0092 10.0056 10.0305 0.0055 0.0055 9.9624 10.0008 1.0232 0.8834 5.9873 5.1719 5.7404 4.9236 10.0201 0.0091 10.0109 0.0055 9.96 1.096 6.4038 6.155 10.0376 0.0092 10.0284 0.0055 9.9606 1.2404 7.2229 6.9745 10.0537 0.0092 10.0445 0.0055 9.9579 1.3845 8.0395 7.7916 10.0773 0.0092 10.068 0.0056 9.9605 1.5295 8.8534 8.6059 10.0924 0.0091 10.0833 0.0057 9.965 1.5981 9.237 8.9849 10.0656 0.0091 10.0566 0.0056 9.9147 1.7368 10.1539 0.0092 10.1447 0.0057 9.9755 1.8952 10.1929 0.0093 10.1836 0.0057 9.9855 2.0454 10.2359 0.0093 10.2266 0.0058 9.9975 2.1964 10.2363 0.009 10.2273 0.006 10.0101 2.1403 0.6567 0.0006 0.6561 0 0.6404 0.1453 9.6597 0.0086 9.6512 0.0053 9.3931 2.2539 10.3491 0.0092 10.3399 0.0061 10.0276 2.5592 10.4034 0.0093 10.3941 0.0061 10.0421 2.718 15.273 14.4459 13.6142 12.7931 12.1983 12.5159 11.7013 10.8829 10.0609 10.4624 0.0094 10.453 0.0061 10.0588 2.878 10.4933 0.0098 10.4836 0.0059 10.0772 2.9256 10.5571 0.0099 10.5473 0.006 10.0972 3.082 17.097 16.3122 16.0951 16.851 16.0657 15.8389 15.0162 14.1886 13.3723 12.7765 11.939 12.2657 11.4506 10.6318 9.8107 10.6244 0.01 10.6144 0.006 10.1184 3.2397 10.6959 0.0101 10.6858 0.0061 10.1414 3.399 10.7735 0.0102 10.7633 0.0061 10.1681 3.5605 10.8063 0.0104 10.7959 0.0061 10.1925 3.5901 19.5247 19.4207 18.6513 17.8767 19.2825 19.1763 18.4064 17.6313

态 安装状47 合计 47 48 态 10.9772 0.0101 10.9672 0.0066 10.9475 0.8073 4.3536 4.0815 271.032 270.782 【4】猫道承重绳锚固构造验算 4.1荷载取值

承重索最大计算张力Tmax=1404.3KN。

荷载组合：1.2自重+1.4Tmax（Tmax已包含猫道恒载+活载+风荷载）。 采用Midas建立实体模型进行验算。 猫道承重绳锚固系统计算模型 4.2牛腿及锚梁受力计算 结果：最大应力为158Mpa＜1.3[σ]=182Mpa. 牛腿及锚梁计算应力图 4.3位移计算 牛腿最大绝对位移：1.7mm满足规范要求。 牛腿计算位移图 锚梁最大绝对位移：3.34mm，面板绝对变形量＜3.34-3.09=0.25mm满足规范要求。 锚梁计算位移图 4.4牛腿抗拔验算 牛腿预埋件为[32a型槽钢，4组[32a底以2[10型钢焊成整体，钢与砼的握裹力一般为2～3.5MPa，此处偏安全不计连接[10型钢的作用，取τ0=2.0MPa，设Tmax的竖向分力全部由单根杆承受。 [320a外表面积Ab=0.976m2/m 埋深Lb=2m 抗拔力Fb=4×0.976×2×103=7808KN＞sin（27°）Tmax=640KN满足要求。

【5】结论 本猫道满足结构安全性要求。