余勇繼

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司貴州分公司，貴州貴陽 550003）

溪西河索道橋主索設(shè)計(jì)與計(jì)算

余勇繼

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司貴州分公司，貴州貴陽 550003）

我國西南地區(qū)地形復(fù)雜，河流山川眾多，是造成很多地區(qū)交通閉塞、經(jīng)濟(jì)落后的主要自然地理因素。考慮到地區(qū)的獨(dú)特性，索道橋有著重要的應(yīng)用，而索道橋的建設(shè)又以設(shè)計(jì)和施工為重點(diǎn)，以溪西河索道橋?yàn)槔?，探討了索道橋主索設(shè)計(jì)與計(jì)算，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員有所助益。

溪西河；索道橋；主索設(shè)計(jì)；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；計(jì)算

1　主索、纜風(fēng)索、錨固索設(shè)計(jì)

主索分橋面索與穩(wěn)定索，均采用低松弛率鋼絞線為基礎(chǔ)，鋼絞線直徑為15.24 mm，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，有效截面積保持在140 mm2，彈性模量為1.95×105MPa，設(shè)計(jì)使用無粘結(jié)鋼絞線。橋面索中車道索設(shè)計(jì)為39根，人行道索設(shè)計(jì)為18根，穩(wěn)定索為16根。

纜風(fēng)索設(shè)計(jì)為4根。

錨固索設(shè)計(jì)，與主索保持一致，主索在進(jìn)入地錨之后，與錨固索相連接，實(shí)現(xiàn)固定。

2　鋼橫梁的設(shè)計(jì)

采用I28A工字鋼，其規(guī)格為280×122×8.5 mm，理論質(zhì)量為43.492 kg／m，材質(zhì)為普通熱軋16Mn鋼，截面積為55.37 cm2，慣性矩為IX=7 115 cm4，抵抗矩為WX=508.2 cm3，回轉(zhuǎn)半徑r=11.34 cm，彎曲容許應(yīng)力［σw］=210 MPa，剪切容許應(yīng)力［τ］=120 MPa。設(shè)計(jì)使用工字鋼共計(jì)21根，每根長8 m，順橋向間距（中到中）為10 m。工字鋼兩側(cè)設(shè)置加勁肋板，厚度10 mm，間距80 cm。

3　橋面系布置

（1）車道橫向木板，采用60（厚）×200（寬）× 3 000 mm（長）的松木制作，按順橋向220 m長度滿鋪計(jì)算數(shù)量。其中鋼橫梁上的橫向木板，下緣開槽，卡住主索。

（2）人行道橫向木板，采用50（厚）×200（寬）×1 000 mm（長）的松木制作，按順橋向220 m長度滿鋪計(jì)算數(shù)量。

（3）車道橫向木板之上布置車道縱向木板，采用50（厚）×200（寬）×3 000 mm或2 000 mm（長）的松木制作，沿車道的全寬3 m滿鋪。注：人行道僅有橫向木板，無縱向木板。

（4）車道縱向木板之上加鋪花紋鋼板，厚3 mm，在車道兩側(cè)各1 m滿鋪，中間1 m不鋪，鋪設(shè)寬度為2×1=2 m。

（5）人行道外側(cè)設(shè)欄桿，高度1.5 m，立柱采用φ63×3 mm鋼管，縱向間距2 m，扶手為縱向布置的鋼絞線，立面上布置4道，外立面設(shè)鋼絲網(wǎng)。

（6）車行道與人行道邊緣設(shè)壓木。

4　溪西河索道橋主索的計(jì)算

4.1跨徑220 m范圍主索自重

一根主索長度S=2Rθ=2×1 102.75×0.099 917=220.367 m

單根鋼絞線延米重為1.235 kg／m。

主索合計(jì)：39（車道索）+2×9（人行道索）+2 ×8（穩(wěn)定索）=73根。

主索自重合計(jì)：73×（220.367×1.235）= 198.67 kN。

4.2主索受力計(jì)算

如圖1所示，為了方便計(jì)算，對主索結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。在這種狀態(tài)下，假設(shè)汽車荷載以集中力P= 100 kN的標(biāo)準(zhǔn)作用于跨中，則橋梁上部結(jié)構(gòu)自重和人群荷載均為均布荷載。

在P與q作用下，主索的拉力為

其中，M為P與q作用時，按同跨徑簡支梁計(jì)算的跨中最大彎矩。f為P與q作用時主索的矢高（垂度）。可得滿載時主索最大拉力為

圖1　主索計(jì)算簡圖

主索鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，有效截面積為140 mm2，一根鋼絞線的破斷拉力為1 860× 140=260 400 N=260.4 kN。

綜合多方面因素，將主索各根鋼絞線受力不均勻的情況考慮在內(nèi)，將穩(wěn)定索實(shí)有的16根，按12根承力計(jì)算，則主索按承力計(jì)算的根數(shù)應(yīng)為：車道索39根，人行道索18根，穩(wěn)定索12根，合計(jì)69根。

實(shí)有穩(wěn)定索為16根，按12根受力計(jì)算，剩余的4根為安全儲備。

4.3主索空索狀態(tài)拉力及矢度計(jì)算

空索拉力H0可按下列方程式求解

按滿載時主索最大拉力H=7 754 kN，容許max單根拉力為［H1］=113.2 kN，則需要的鋼絞線根數(shù)為

式中：l2為主索跨徑220 m以外，從轉(zhuǎn)向點(diǎn)至張拉固定點(diǎn)之間的主索長度兩岸之和，即l2=2×10 m= 20 m；F為單根鋼絞線截面積F=140 mm2=140× 10-6m2；E為鋼絞線彈性模量，E=1.95×105N／mm2=1.95×108kN／m2；φ2為按下式計(jì)算：φ2=為單根鋼絞線分擔(dān)的橋梁均布荷載：為單根鋼1絞線分擔(dān)的橋梁集中荷載2

式中：q0為單根鋼絞線自重，q0=1.235 kg／m= 1.235×10-2kN／m。

將B、C代入得：H30-73.2H20-7 697=0

解之可得：H0=74.58 kN，即空索狀態(tài)拉力為74.58 kN（單根鋼絞線）。

4.4全橋自重狀態(tài)下，主索拉力與矢度計(jì)算

全橋自重狀態(tài)下，主索的拉力H1按下列方程H31-BH21-C=0求解

式中：B同前：B=73.20 kN得：

代入已知值可得：

B、C值代入方程式：H31-73.20H21-399 750= 0，解之或得：H1=107.65 kN；

5　結(jié) 語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，在全面建設(shè)小康社會、促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的大背景下，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。對于地形縱橫交錯的地區(qū)，要想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，就必須完善交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

［1］ 鄭益龍.大跨度索道橋力學(xué)性能分析及可靠度研究［D］.蘭州交通大學(xué)，2010.

［2］ 韓海峰，楊虎根.人行索道橋主索和抗風(fēng)索的設(shè)計(jì)與計(jì)算［J］.交通節(jié)能與環(huán)保，2014，（2）：64-66.

［3］ 袁賓，李輝.中國西南山區(qū)人行索道橋設(shè)計(jì)探討［J］.科技致富向?qū)В?013，（26）：115，188.

U442

C

1008-3383（2016）10-0084-02

2016-03-11

余勇繼（1974-），男，高級工程師，主要從事中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司貴州分公司設(shè)計(jì)工作。