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1、 4 0 北 方 交 通 2 0 1 6 年第 7期 2 5 mm镀锌钢丝绳 ： 单根面积 A=2 2 0 m m ， 单 位长度重量 m= 2 2 3 k g m， 破断拉力 T 。 = 3 6 8 k N； 人行 道 木 板 ： 全 桥 共 1 9 7块 ， 平 均 重 9 3 9 k g 块 ； 连接件 自重 Q = 4 0 k g ； 行人重量 ： 承载人数为 5 0人 ， 每人体重按 7 0 k g ( 6 8 6 N) 计算 ； 温度 荷 载 ： 当 地 最 高 温 度 3 5 ， 最 低 温 度 一 4 0 C， 安装温度 2 0 。 2 2 单根主索内力计算 索桥承载索采用 4
2、根 2 5 m m镀锌钢丝绳， 并 行排列， 间距 4 5 0 m m 。承载索强度按 4根索平均承 受荷载来计算。基于抛物线理论 计算承载索 的内 力 J ， 具体受力图式如图 2所示 。 H0 I I 。 V。 2 H y 丁 一。 A W l l l I l l I _ t l l 1 _l I o 图2 基于抛物线理论的承载索受力图式 2 2 1 主索长度计算 L= l o ( 1 + s 一 s ： ) _ 4 2 1 6( 0 o 4 7 一 0 o 4 7 ) =4 2 41 m 2 2 2 恒载计算 ( 1 ) 钢丝绳 自重 g 1=2 2 3k g m =21 8 5 Nm
3、( 2 ) 连接件 自重 g 2=409 8 42 1 6 4Nm =2 3 2 Nm ( 3 ) 人行道板 自重 g 3=1 9 79 3 9 9 8 42 1 6 4Nm =1 0 7 5Nm ( 4 ) 合计 g m - g l+g 2+g 3=1 31 6 7Nm 2 2 3 活载计算 行人荷载 ： q 人 =5 0 7 0 9 8 4 21 6 4Nm =2 0 3 4Nm 2 2 4 恒载、 活载作用下主索水平拉力计算 ( 1 ) 恒载 作用 F Hg= 8 f o = 8 1 _1 4 7 7 5N 9 8 。 ( 2 ) 活载作用下 = = 8 1 9 8-2 2 8 2 4
4、N “q 人一 8 f n 一 一一一 2 2 5 恒载、 活载作用下锚固点主索张力垂直分量 V 0 l 、 V 0 2 计算 ( 1 ) 恒载作用下 V。 l g= g l o Hs t a n 仅 1 31 6 7 4 21 6 2 =8 7 0N V0 2 g= g l o +Hg t a n 1 31 6 74 2 1 6 2 =4 6 8 2N 一 1 47 7 5t a n 7 3 7。 +1 4 7 7 5 t a n 7 3 7。 ( 2 ) 活载 作用 F V0 1 q 人 = 一 t a n ： 一2 28 2 4 t a n 7 3 7。 = 1 3 43N V0 2 q
5、 人 = +Hq n 0 【 ： +2 28 24t a n 7 3 7。 =72 3 2N 2 2 6 恒载、 活载作用下主索张力 T 。 、 T 计算 ( 1 ) 恒载作用下 T 0 l g = = 丽 = 1 4 8 0 0 N T o = H + V = 1 4 7 7 5 + 4 6 8 2 = 1 5 4 9 9 N ( 2 ) 活载作用下 T o 。 人 = H 2 人 + V 人 ：、 丽： 2 2 8 6 3 N T 0 2 人 = H 人 + V oZ2 人 = 、 ：23 9 4 2N 2 2 7 恒载、 活载共同作用下主索张力 T 0 、 计算 ( 1 ) 岛侧端张力
6、2 0 1 6 年第 7 期 尹波 ： 某人行吊桥既有承载能力验算及荷载试验方案设计 一 4 1一 T o l =T 0 g +T o l q 人 =1 4 8 0 0+2 2 8 6 3：3 7 6 6 3 N ( 2 ) 岸侧端张力 TO E=T0 2 g+T0 2 q 人 =1 5 4 9 9 +2 3 9 42=3 9 441 N 2 3 主索强度验算 ( 1 ) 安全系数 K K ： ：0 8 8 x 3 68 0 0 0 ： 8 22 3 ( 安全 ) 女芏 式 中： T 为钢丝绳 的破断拉力 ； C 为钢丝绳破 断拉力降低系数， 取 0 8 8 。 ( 2 ) 按钢丝绳的容许拉力
7、验算 钢丝绳 的 容许 拉 力 采 用 钢 丝 绳 破 断拉 力 的 3 0 ， 钢丝绳的破断拉力为 3 6 8 k N， 容许拉力 T = 3 0 X3 6 8=1 1 0 4 k N=1 1 0 4 0 0 N 故 T ： 3 9 4 4 1 N T = 1 1 0 4 0 0 N ( 满足要求) 2 4 主索挠度验算 2 4 1 温度变化引起的钢丝绳长度变化计算 ( 1 ) 温度上升时 A S =a t L= 0 0 0 0 0 1 2 X( 3 5 2 0 )x 4 2 4 1 =0 O 0 8m 式 中： a 为钢丝绳的线膨胀系数 ， 取 0 0 0 0 0 1 2 。 ( 2 )
8、温度下降时 AS =a tL = 0 0 0 0 0 1 2 X(一 4 0 2 O )X 4 2 4 1 = 一0 0 3 0m 2 4 2 荷载作用下引起的钢丝绳长度变化计算 ( 1 ) 基本参数 钢丝绳的弹性模量 ： E =1 3 1 0 MPa=1 3 X 1 0“Pa； 钢丝绳的面积 ： A：3 6 8 X 1 0 0 0 1 6 7 0：2 2 X 1 0一m ( 2 ) 恒载作用下 A S g = + ) = ( 4 2 16 +1 3 2 2 X 1 0 3 X 4 2 16 ) =0 0 2 2m ( 3 ) 活载作用下 S q人 = ( o + ) ： 赢 ( 4 2 16
9、 +1 2 2 X 10坠3 X 4 2 16 ) 3 x I =0 0 3 4m 2 4 3 主索伸长引起跨 中矢高 f 的变化 ( 1 ) 计算公式 f 一 一 1 6 S o ( 5 2 4 S ) = 丽= 4 0 3 2 A1 6 X 0 0 4 7 X 2 4 X 0 0 4 s ( 5一 7 ) ( 2 ) 计算最不利情况时的 f ， 最不利情况为恒 载 、 活载和升温共同作用时 A f=4 0 3 2 ( S g + S q 人+ S ) = 4 0 3 2 X( 0 0 2 2+ 0 0 3 4+ 0 0 0 8 ) =0 2 58 m ( 4 ) 验算挠度系数变化值 s =
10、 = 1 6= 1 6 3 1 5 0 ( 安全 ) l 4 2 、 一 3 荷载试验方案设计 3 1 加载方案 ( 1 ) 活载设计内力 本桥设计考虑同时载人数 5 O人， 每人重 7 0 k g ， 行人荷载沿桥 长均匀分布 ， 因此本试 验 以 5 0人 X 7 0 k g 人沿桥长均匀分布作为控制荷载， 其相应的索 力水平分力为 2 2 8 2 4 N， 其 中岸侧端张力为 2 2 8 6 3 N， 岛侧端张力为 2 3 9 4 2 N。 ( 2 ) 加载设备选择及加载效率 根据现场实际情况， 拟采用砂袋进行模拟加载， 每个砂袋 中为 3 5 k g 。全桥共需要 1 0 0个砂袋加载
11、 ， 总重 3 5 0 0 k g ， 对应加载效率为 1 0 。 ( 3 ) 加载方案 为了全面了解桥梁各部位及整体的响应参数随 荷载增加而发生的变化情况 ， 本次加载采用分级加 载、 分级卸载的方式进行 ， 共分 5级， 每级 2 O个砂 袋 ， 对应静 载试验效 率为 0 2 、 0 4 、 0 6 、 0 8 、 1 0 。 具体加载布置示意图如图3所示 ， 加载时各级加载 砂袋应事先编号 ， 加载顺序为 1 、 2 、 3 、 4 、 5， 卸载顺序 为 5 、 4 、 3 、 2 、 1 ， 各级加载砂袋应尽量摆放在 图所示 位置( 加载范围为桥跨中间 4 0 m， 砂袋纵向间距
12、l m； 为便于加载， 试验时可将 5 0 m皮尺展开顺桥向摆放 在桥面上作为临时标尺) 。 3 2 测点布置 ( 1 ) 在岸侧、 岛侧镀锌钢丝绳处设置应变测点， 测试各级荷载作用下钢丝绳的应变变化； 北 方 交 通 2 0 1 6年第7期 岸 侧 跨 由 S 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 01 0 0 l 1 0 2 3 0 4 02 3 04 013 4 l ( D z 0 4 0 l 0 2 3 1
13、 023(D4 I 辱 I 5 l 5 1 5 l Cs l 5 I 5 l 05 I 5 I Cs I $5 i - 1 2 03 4 2 3 4 013 4 1 02 4 Q 1 0 2 3 1 234 1 0 0 I 1 0 0。1 0 0 I 1 0 0 l 1 0 0 l 1 0 0 f 1 0 0 I 1 0 0 1 0 0 l 1 0 0 1 0 0 I O 0 i 1 0 0 I 1 0 0 l 1 0 0 l 1 0 0 I 1 0 0 I 1 0 0 t 1 0 0 l 1 0 0 I S I l I I l 1 l I I I l I I l l I I I I 2 3
14、4( 13 1 3 0 40 1 2 0 4 0 1 231 2 3 4 2 3 0 4 0 l 5 0 J 5 I 5 0 l 5 l 5 0 I 5 I 5 l 5 5 l 5 0 l 23 ( 1 3 4( 13 1 3 0 40 1 2 4 0 1 0 231 2 3 4 2 0 3 4 0 1 f 图3 各级加载砂袋位置( C l l r1 ) ( 2 ) 在跨中断面布置4个挠度测点( 每根钢丝 绳上方 1 个) ， 测试各级荷载作用下跨 中截面的挠 度变化 ； ( 3 ) 选择 中间两根钢丝绳沿桥 长各均匀布置 3 个加速度传感器( O 2 5 L 、 0 5 L 、 0 7 5
15、L ) ， 测试各级荷 载作用下钢丝绳的自 振频率。 3 3 各级荷载下结构响应 根据第 2节相关公式及钢丝绳参数计算得到各 级荷载下测试索力、 应变及挠度计算值如表 1 所示。 表 1 各级荷载下测试索力、 应变及挠度理论值 岸侧 岛侧 跨中挠度 荷载 索 力( N ) 应变( ) 索力( N ) 应变( 8 ) ( m m ) 等 级 增 量 增 量 葚 磊 增 量 根据理论公式， 悬索的 n 阶竖向振动频率为 fn = 彘 旦 式 中： x反映悬索 的垂度系数 ， 对 于本桥 ， 由于 垂度很小 ， x可取 1 0 1 。 由上述公式得 出各级加载下钢丝绳 的部分振动 频率， 如表2 所示。可见， 均布加载导致悬索
