溪西河索道桥主索设计与计算

2016-12-06余勇继

黑龙江交通科技 2016年10期

关键词：单根索道人行道

余勇继

（中交公路规划设计院有限公司贵州分公司，贵州贵阳 550003）

溪西河索道桥主索设计与计算

余勇继

（中交公路规划设计院有限公司贵州分公司，贵州贵阳 550003）

我国西南地区地形复杂，河流山川众多，是造成很多地区交通闭塞、经济落后的主要自然地理因素。考虑到地区的独特性，索道桥有着重要的应用，而索道桥的建设又以设计和施工为重点，以溪西河索道桥为例，探讨了索道桥主索设计与计算，希望能够对相关工作人员有所助益。

溪西河；索道桥；主索设计；技术标准；计算

1　主索、缆风索、锚固索设计

主索分桥面索与稳定索，均采用低松弛率钢绞线为基础，钢绞线直径为15.24 mm，抗拉强度标准值为1 860 MPa，有效截面积保持在140 mm2，弹性模量为1.95×105MPa，设计使用无粘结钢绞线。桥面索中车道索设计为39根，人行道索设计为18根，稳定索为16根。

缆风索设计为4根。

锚固索设计，与主索保持一致，主索在进入地锚之后，与锚固索相连接，实现固定。

2　钢横梁的设计

采用I28A工字钢，其规格为280×122×8.5 mm，理论质量为43.492 kg／m，材质为普通热轧16Mn钢，截面积为55.37 cm2，惯性矩为IX=7 115 cm4，抵抗矩为WX=508.2 cm3，回转半径r=11.34 cm，弯曲容许应力［σw］=210 MPa，剪切容许应力［τ］=120 MPa。设计使用工字钢共计21根，每根长8 m，顺桥向间距（中到中）为10 m。工字钢两侧设置加劲肋板，厚度10 mm，间距80 cm。

3　桥面系布置

（1）车道横向木板，采用60（厚）×200（宽）× 3 000 mm（长）的松木制作，按顺桥向220 m长度满铺计算数量。其中钢横梁上的横向木板，下缘开槽，卡住主索。

（2）人行道横向木板，采用50（厚）×200（宽）×1 000 mm（长）的松木制作，按顺桥向220 m长度满铺计算数量。

（3）车道横向木板之上布置车道纵向木板，采用50（厚）×200（宽）×3 000 mm或2 000 mm（长）的松木制作，沿车道的全宽3 m满铺。注：人行道仅有横向木板，无纵向木板。

（4）车道纵向木板之上加铺花纹钢板，厚3 mm，在车道两侧各1 m满铺，中间1 m不铺，铺设宽度为2×1=2 m。

（5）人行道外侧设栏杆，高度1.5 m，立柱采用φ63×3 mm钢管，纵向间距2 m，扶手为纵向布置的钢绞线，立面上布置4道，外立面设钢丝网。

（6）车行道与人行道边缘设压木。

4　溪西河索道桥主索的计算

4.1跨径220 m范围主索自重

一根主索长度S=2Rθ=2×1 102.75×0.099 917=220.367 m

单根钢绞线延米重为1.235 kg／m。

主索合计：39（车道索）+2×9（人行道索）+2 ×8（稳定索）=73根。

主索自重合计：73×（220.367×1.235）= 198.67 kN。

4.2主索受力计算

如图1所示，为了方便计算，对主索结构进行简化。在这种状态下，假设汽车荷载以集中力P= 100 kN的标准作用于跨中，则桥梁上部结构自重和人群荷载均为均布荷载。

在P与q作用下，主索的拉力为

其中，M为P与q作用时，按同跨径简支梁计算的跨中最大弯矩。f为P与q作用时主索的矢高（垂度）。可得满载时主索最大拉力为

图1　主索计算简图

主索钢绞线标准强度为1 860 MPa，有效截面积为140 mm2，一根钢绞线的破断拉力为1 860× 140=260 400 N=260.4 kN。

综合多方面因素，将主索各根钢绞线受力不均匀的情况考虑在内，将稳定索实有的16根，按12根承力计算，则主索按承力计算的根数应为：车道索39根，人行道索18根，稳定索12根，合计69根。

实有稳定索为16根，按12根受力计算，剩余的4根为安全储备。

4.3主索空索状态拉力及矢度计算

空索拉力H0可按下列方程式求解

按满载时主索最大拉力H=7 754 kN，容许max单根拉力为［H1］=113.2 kN，则需要的钢绞线根数为

式中：l2为主索跨径220 m以外，从转向点至张拉固定点之间的主索长度两岸之和，即l2=2×10 m= 20 m；F为单根钢绞线截面积F=140 mm2=140× 10-6m2；E为钢绞线弹性模量，E=1.95×105N／mm2=1.95×108kN／m2；φ2为按下式计算：φ2=为单根钢绞线分担的桥梁均布荷载：为单根钢1绞线分担的桥梁集中荷载2