茶林坪乌江大桥缆索吊机设计计算书1.docx

彭水县库周交通茶林坪对外交通工程
(L=150m钢管混凝土劲性骨架拱桥)

缆索吊机设计计算书

2010年11月

1、计算说明
1.1、主要计算参数取值
(1)、钢材容重：γ=78.5KN/m3。
(2)、钢材的容许应力及弹性模量等参考《《起重吊装常用数据手册》人民交通出版社2002年2月出版，钢绞线技术参数参考《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224-2003，锚索计算其它相关数据参考《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2002取值。
(3)、型钢截面特性参数参考：
。
(4)、主要安全系数取值：
①、钢丝绳：主索、工作索、扣索、风缆索等张力安全系数≥3.0，应力安全系数≥2.0；起吊索、牵引索等张力安全系数≥5.0，应力安全系数≥3.0；千斤绳张力安全系数≥8.0；钢绞线锚索张力安全系数≥2.5。
②、其它钢材：Q235、Q345、45#钢皆按容许应力取值。
(5)、主要荷载系数取值：
钢管拱肋、横梁等构件吊装皆考虑1.2倍的冲击系数。
1.2、计算主要工况和各工况的主要计算内容
(1)、主要计算工况：
主索、牵引索、锚碇按吊钢管拱肋最重节段按右岸起吊、运输至索跨跨中、左岸拱脚段就位3个运输状态分别进行计算，共计算了3个工况，按最大受力控制设计；锚碇计算时，除考虑上述3个工况的最大作用力外，还综合考虑了扣索在合拢段安装阶段(此阶段扣索对锚碇作用力最大)对锚碇的作用力。
扣索计算按吊拱脚段、吊拱脚段横撑、吊第二段、吊第二段横撑、安装合拢段共计算5个工况，取各工况的最大扣索力控制扣索和扣点连接部位的设计。拱顶横撑安装阶段，因拱肋已合拢，扣索力不再增大，因而未再进行计算。
(2)、各工况的主要计算内容：
主索、工作索、扣索、起吊牵引索、主锚碇等的强度及变形计算。
1.3、主要计算程序
(1)、主索、工作索计算程序：采用自编的《缆索吊装主索计算程序》，源程序在《四川公路》1996年第4期及1998年人民交通出版社出版的《中国综合运输体系发展全书》上有刊载。
(2)、扣挂及锚梁计算程序：采用《通用结构分析与设计软件SAP2000》版本V14.0。

2、主索计算
2.1、计算假定
(1)、缆索自重荷载假定沿跨长均布，属于近似计算。
(2)、按弹性变形理论计算，未考虑非弹性变形。
(3)、悬索是绝对柔性，任一截面均不能承受弯矩。
(4)、跑车处于某一平衡状态，即对缆索做静力平衡计算。
(5)、不计跑车、滑轮和缆索之间的摩阻力。
2.2、计算原理及方法
2.2.1、计算原理
根据静力平衡原理进行计算，先假定主索初始垂度，计算重索垂度。初始(空索)垂度(F0)设计者自定以后，空索长度(S0)为定值，在荷载作用下必然引起弹性伸长，受载后的总长度S应等于空索长度S0加上由于荷载引起的弹性伸长值ΔS，即S=S0+ΔS。重索长度有两个途径计算：一是按假设重索垂度，以图形几何关系算得S；二是按假设重索垂度，以计算主索内张力得到弹性伸长ΔS算得重索长度S’=S0+ΔS。当S≈S’(在要求的精度内)，则假设重索垂度为所求解，其它需要值也即可解出。
根据以上原理，利用BASIC语言编写了主索受力分析计算程序，程序中考虑了主索后拉索的弹性伸长，同时考虑了在张力作用下分段缆索的弦弧差值，使计算结果尽量精确。
2.2.2、计算方法
(1)、文中部分符号含义
A—主索截面面积（平方毫米），
α1—起吊岸主索后拉索与水平面夹角（度），
α2—非起吊岸主索后拉索与水平面夹角（度），
△H—两岸塔顶高差（米、起吊岸低取正值，等高取零值），
△S—主索吊重弹性伸长量（米），
△T—安装期与吊运期最大温差（摄氏度，温度升高取正值），
E—主索弹性模量（千牛/平方毫米）
F0—主索跨中安装垂度（米），
F1—主索后点吊重垂度（米），
F2—主索前吊点吊重垂度（米），
H10—起吊岸塔顶空索水平力差（千牛、正值表示向河），
H20—非起吊岸塔顶空索水平力差（千牛、正值表示向河），
H1—起吊岸塔顶重索水平力差（千牛、正值表示向河），
H2—非起吊岸塔顶重索水平力差（千牛、正值表示向河），
K—主索安全系数，
L—吊装跨径（米），
L1—后吊点距起吊岸塔顶水平距离（米），
L2—前后两吊点间水平距离（米、单吊点取零值），
L3—起吊岸主锚距塔架水平距离（米），
L4—非起吊岸主锚距塔架水平距离（米），
Q—主索单位重量（千牛/米），
P—起吊结构重量（千牛、包括吊具及冲击系数），
S0—主索初始索长（米、包括后拉索长度），
S—主索吊重索长（米、包括后拉索长度），
TP—主索破断拉力（千牛），
V10—起吊岸塔顶空索竖直力（千牛），
V20—非起吊岸塔顶空索竖直力（千牛），
V1—起吊岸塔顶重索竖直力（千牛），
V2—非起吊岸塔顶重索竖直力（千牛），
△St—主索温度伸缩量（米）。
(2)、计算公式
①、空索计算 图(1)示。

先预设主索跨中安装垂度F0（可设为L/20～L/30）
则：相应简支梁跨中弯距
ML/2＝Q×L2/(8×cosβ)＝Q×L×/8
跨间空索水平张力
H0＝ML/2/F0＝Q×L×/(8×F0)
跨间空索竖直力
A岸：R10＝Q×L/(2×cosβ)－H0×tgβ＝Q×/2－H0×△H/L
D岸：R20＝Q×L/（2×cosβ）+H0×tgβ＝Q×/2＋H0×△H/L
则：后拉索空索张力

空索塔顶水平力差
A岸：H10＝H0－T10×cosα1（正值表示向河） (1)
D岸：H20＝H0－T30×cosα2（正值表示向河） (2)
空索塔顶竖直力
A岸：V10＝R10＋T10×sinα1 　 (3)
D岸：V20＝R20＋T20×sinα2 (4)
主索后拉索初始索长
A岸：AA′直线段、S10＝L3/cosα1
弦孤差、△10＝Q2×L33/(24×T102×cos4α1) 见以下所附公式
附：柔索弧长计算公式
图(2)示、
S＝l+△
其中、弦弧差：
△＝[Q2×L3/（24×H2）] ×(l/L）2
＝ Q2×L×l２/（24×H2）
式中：Q—单位索重（KN/m） H—水平张力（KN）
D岸：DD′直线段、S50＝L4/cosα2
弦孤差、△50＝Q2×L43/(24×T202×cos4α2）
跨间空索初始索长
S20+△20＝L+△H2/(2×L)+8×F02/(3×L)－32×F04/(5×L3)
则：空索初始长度
S0＝S10+S20+S50+△10+△20+△50 (5)
②、重索计算 图(3)示。

设定前吊点重索垂度F2，
相应简支梁前后吊点弯矩
B处：M1＝P×L1×[1－(L1+L2/2)/L]+ Q×L1×(1－L1/L)×/2
C处：M2＝P×(L―L1―L2)×(L1+L2/2)/L+ Q×(L1+L2)×[1－(L1+L2)/L] ×/2
因为荷载是竖向的，沿钢索(跨间)全长的水平分力为常数，
则：H＝M1/F1=M2/F2
因而：F1＝M1×F2/M2
跨间重索竖直力
A岸：R1＝P×[1－(2×L1+L2)/(2×L)]+Q×/2－△H/L
D岸：R2＝P×(L1+L2/2)/L+Q×/2+H×△H/L
则：钢索张力

主索最大张力T＝Max（T1、T2、T3），即T1、T2、T3之中最大值，当结构位于跨中（L1+L2/2＝L/2）时，有：
主索安全系数 K=TP/T 　(6)
吊重塔顶水平力差
A岸：H1＝H－T1×cosα1（正值表示向河） (7)
D岸：H2＝H－T３×cosα2（正值表示向河） (8)
吊重塔顶竖直力
A岸：V1＝R1+T1×sinα1 (9)
D岸：V2＝R2+T3×sinα2 (10)
主索后拉索吊重索长
AA′直线段、S1＝L3/cosα1
  弦弧差、△1＝Q2×L33/(24×T12×cos4α1)
DD′直线段、S5＝L4/cos4α2
弦弧差、△5＝Q2×L43/(24×T32×cos4α2)
跨间部分吊重索长
AB：直线段、S2＝
 弦弧差、△2＝Q2×L1×S22/(24×H2)
BC：直线段、S3＝
弦弧差、△3＝Q2×L2×S32/(24×H2)
CD：直线段、S4＝
弦弧差、△4＝Q2×(L―L1―L2)×S42/(24×H2)
则：吊重索长
S＝S1+S2+S3+S4+S5+△1+△2+△3+△4+△5 (11)
主索吊重弹性伸长值增量
△S＝[(S1+S2+△1+△2)×(T1－T10)+(S3+△3)×(T2－H0)+(S4+S5+△4+△5)×(T3－T30)]/(E×A) 　　　　　　　　　　 　(12)
主索温度变形
△St＝S0×0.000012×△T (13)
(3)、判断
主索空索和重索情况计算完成后，则判断重索长度S是否与空索长度S0加弹性伸长值增量△S加温度变形△St(若考虑温度影响)之和相接近，即：S≈S0+△S+△St，若满足，则假定的重索垂度F2合适；否则，重新假定重索垂度F2，重复步骤②的计算，直到F2满足要求为止。然后判断主索安全系数K是否合适，若合适，结束计算；否则重新拟定初始垂度F0或增加运输主索数量A，重新进行步骤(2)的全部计算，直到主索安全系数K满足要求。
2.3、程序流程及BASIC语言源程序
（略）
2.4、利用上述程序对主索张力及主索对锚碇的作用力进行计算
2.4.1、主索布置及主要技术参数
布置2组3φ52mm(6×37+FC)的麻芯钢索作为主索，每组主索中心距桥轴线距离5.55m，正对拱肋轴线。主索公称抗拉强度1700MPa,单根钢绳钢丝截面积A=1003.8 mm2，钢丝破断拉力总和为1705KN，整条钢丝绳的破断拉力为Tp＝1705×0.82(6×37+FC钢丝绳破断拉力折减系数)＝1398.1KN。悬索跨度L＝336.58m，空索垂度f0＝16.0m。
2.4.2、计算重量的确定
经计算，钢管拱肋节段最大净重量为22.6t；根据设计图，单片横梁为8.9m3，净重量23.14t(按2.6t/m3计算)，，计算重量为Gmax＝22.6×1.2+5＝32.12t≈321.2KN，5吨为吊具(含跑车、起吊滑车组、起吊牵引钢绳)及配重，1.2为预制超重及冲击系数。
2.4.3、计算初始数据及计算成果
钢管拱肋按右岸彭酉公路位置起吊、左岸拱脚段就位、运输至索跨跨中共计算3个工况。利用上述程序计算各工况主索受力及对锚碇作用力，计算初始数据及计算结果如下：
初 始 数 据
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
吊装跨径＝ 336.58 米
前后两吊点间水平距离(单吊点取零值)＝ 20 米
起吊岸主锚距塔架水平距离＝ .01 米
非起吊岸主锚距塔架水平距离＝ .01 米
两岸主索锚固点高差(起吊岸低取正值，等高取零值)＝ 0 米
起吊岸主索后拉索与水平面夹角＝ 0 度
非起吊岸主索后拉索与水平面夹角＝ 0 度
主索弹性模量＝ 75.6 千牛/平方毫米
安装期与吊运期最大温差(温度升高取正值)＝-30 摄氏度
起吊结构重量(包括吊具及动力系数)＝ 321.2 千牛
主索单位重量＝ .28308 千牛/米
主索破断拉力＝ 4185 千牛
主索截面面积＝ 3011.4 平方毫米
拟定的主索跨中安装垂度＝ 16 米
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

主 索 计 算 结 果
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
空索情况:
────
空索跨中垂度F0= 16 米
空索初始长度S0= 338.6172 米(不含后拉索回头长度)
空索最大张力T0= 255.0283 千牛

结构后吊点距起吊岸塔架 78 米时的情况(右岸彭酉路位置起吊)：
──────────────────
1、不计温度影响
后吊点垂度F1= 19.08776 米
前吊点垂度F2= 20.86355 米
跨间主索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 1118.937 千牛
主索最大张力T= 1154.628 千牛
起吊岸锚碇主索竖直力V1= 284.8607 千牛
非起吊岸锚碇主索竖直力V2= 131.6184 千牛
2、温度降低 30 度时
后吊点垂度F1= 18.80354 米
前吊点垂度F2= 20.55288 米
跨间主索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 1135.85 千牛
主索最大张力T= 1171.026 千牛
起吊岸锚碇主索竖直力V1= 284.8607 千牛
非起吊岸锚碇主索竖直力V2= 131.6184 千牛

结构后吊点距起吊岸锚碇 222 米时的情况(左岸拱脚段就位):
──────────────────
1、不计温度影响
后吊点垂度F1= 22.04391 米
前吊点垂度F2= 20.69448 米
跨间主索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 1168.404 千牛
主索最大张力T= 1198.978 千牛
起吊岸锚碇主索竖直力V1= 147.4408 千牛
非起吊岸锚碇主索竖直力V2= 269.0383 千牛
2、温度降低 30 度时
后吊点垂度F1= 21.72534 米
前吊点垂度F2= 20.39541 米
跨间主索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 1185.537 千牛
主索最大张力T= 1215.681 千牛
起吊岸锚碇主索竖直力V1= 147.4408 千牛
非起吊岸锚碇主索竖直力V2= 269.0383 千牛

结构吊运至跨中时的情况:
───────────
1、不计温度影响
跨中主索最大垂度F= 23.61685 米
跨间主索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 1245.545 千牛
跨中主索最大张力T= 1262.833 千牛
主索安全系数K= 3.313978
起吊岸锚碇主索竖直力V1= 208.2395 千牛
非起吊岸锚碇主索竖直力V2= 208.2395 千牛
2、温度降低 30 度时
跨中主索最大垂度F= 23.2897 米
跨间主索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 1263.041 千牛
跨中主索最大张力T= 1280.093 千牛
主索安全系数K= 3.269295
起吊岸锚碇主索竖直力V1= 208.2395 千牛
非起吊岸锚碇主索竖直力V2= 208.2395 千牛
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
可见在钢管拱肋吊运至索跨跨中时，主索最大张力Tmax=1262.833KN，安全系数K=3.31，完全满足规范主索张力安全系数不小于3的要求。
2.5、主索应力验算
拱肋运输至跨中时主索张力最大，按此阶段控制计算。
2.5.1、考虑主索弯曲作用应力
σ＝Tmax/An＋V×
其中：主索最大张力：Tmax＝1262.833 KN。
跑车轮作用处钢索受到的垂直作用力V较大：V=321.2 KN。
钢索截面积： An＝3×1003.8＝3011.4 mm2。
钢索弹性模量：E＝75.6 KN/mm2。
主索作用滑轮数量：n＝12。
代入上式得到：
σ＝Tmax/An＋V×＝0.5387 KN/mm2。
主索钢丝公称抗拉强度：σmax＝1.7 KN/mm2。
则、考虑主索弯曲作用应力安全系数
K＝σmax/σ＝1.7/0.5387＝3.16>[2]，弯曲作用应力安全系数满足要求。
2.5.2、考虑主索接触作用应力
σ＝Tmax/An＋Ce×E×δ/D
其中：钢丝直径：δ＝2.4 mm。
滑轮直径：D=400 mm。
钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.04×2d/D。钢索直径d＝52mm。
代入上式得到：
σ＝Tmax/An＋(0.104+0.04×2d/D)×E×δ/D＝0.4712 KN/mm2。
则、考虑主索接触作用应力安全系数
K＝σmax/σ＝1.7/0.4712＝3.61>[2] 接触作用应力安全系数满足要求。

3、工作索计算
工作索的计算原理和方法与主索相同，仍采用上述程序进行计算。
在每组主索旁靠内侧1.34m位置各布置了1根φ47.5mm(6×37+FC)工作索。工作索公称抗拉强度1700MPa，破断拉力为 1175KN。工作索安装垂度f0＝14m。
按最大吊重80KN(含配重及冲击系数)进行控制。工作索按吊篮位于右岸彭酉路内侧、左岸公路内侧及索跨跨中共计算三种受力工况。计算初始数据及计算结果如下：
工 作 索 初 始 数 据
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
吊装跨径＝ 336.58 米
前后两吊点间水平距离(单吊点取零值)＝ 0 米
起吊岸主锚距塔架水平距离＝ .01 米
非起吊岸主锚距塔架水平距离＝ .01 米
两岸锚固点高差(起吊岸低取正值，等高取零值)＝ 0 米
起吊岸主索后拉索与水平面夹角＝ 0 度
非起吊岸主索后拉索与水平面夹角＝ 0 度
主索弹性模量＝ 75.6 千牛/平方毫米
起吊结构重量(包括吊具及动力系数)＝ 80 千牛
主索单位重量＝ .07943 千牛/米
主索破断拉力＝ 1175 千牛
主索截面面积＝ 843.47 平方毫米
拟定的主索跨中安装垂度＝ 14 米
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

工 作 索 计 算 结 果
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
空索情况:
────
空索跨中垂度F0= 14 米
空索初始长度S0= 338.1464 米(不含后拉索回头长度)
空索最大张力T0= 81.44652 千牛

结构吊点距起吊岸塔架 72 米时的情况(彭酉路内侧):
──────────────────
吊点垂度F= 17.52065 米
跨间工作索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 301.6099 千牛
工作索最大张力T= 311.0999 千牛
起吊岸锚碇工作索竖直力V1= 76.25396 千牛
非起吊岸锚碇工作索竖直力V2= 30.48059 千牛

结构吊点距起吊岸塔架 278 米时的情况(左岸公路内侧):
──────────────────
吊点垂度F= 15.89071 米
跨间工作索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 284.2871 千牛
工作索最大张力T= 295.1786 千牛
起吊岸锚碇工作索竖直力V1= 27.29086 千牛
非起吊岸锚碇工作索竖直力V2= 79.4437 千牛

结构吊运至跨中时的情况:
───────────
跨中吊点最大垂度F= 22.43704 米
跨间工作索水平张力(即对锚碇水平最用力)H= 350.1527 千牛
跨中工作索最大张力T= 354.1963 千牛
工作索安全系数K= 3.31737
起吊岸锚碇工作索竖直力V1= 53.36728 千牛
非起吊岸锚碇工作索竖直力V2= 53.36728 千牛
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
可见索跨跨中工作索最大张力Tmax=354.196KN，安全系数K=3.32，满足规范张力安全系数不小于3的要求。工作索吊运重量实际应小于80KN，应力安全系数计算略。
4、起重索计算
＝29.895KN。
吊具(含跑车、起吊滑车组、起吊牵引钢绳)及配重仍按5吨考虑。则单个吊点最大起吊重量为：＝36.205KN≈<[0.7×50KN]＝[35KN]。
其中0.7为卷扬机有效系数。采用5吨卷扬机起吊基本满足要求。
K＝TP/F＝196.4/36.205＝5.42>[5]，满足规范要求。δ=0.9mm，截面钢丝面积An=141.16mm2，则：Ce=0.104+0.04×2d/D=0.104+0.04×2×19.5/350=0.10846。σ＝F/An＋Ce×E×δ/D＝36.205/141.16＋0.10846×75.6×0.9/350
＝0.276 KN/mm2。
则、接触应力安全系数：
K＝σmax/σ＝1.7/0.276＝6.12>[3] 应力安全系数满足要求。

后吊点垂度f1=19.08776m，前吊点垂度f2=20.86355m=112.536 KN。、吊运至索跨跨中时
前后吊点垂度f1＝f2＝23.61685m，=111.242 KN。、左岸拱脚段就位时
后吊点垂度f1=22.04391m，前吊点垂度f2=20.69448m=110.425 KN。
5、牵引索复核计算
5.1、最大牵引力计算(计算一侧牵引力)
(1).895(.895(.895Wmax。5.2、牵引索安全系数计算

则：F＝Wmax/ (η3+η4+η5)＝/(0.983+.984+.985)=41.876 KN
<[0.7×80]＝[56]KN。
5.2.K＝TP/F＝293.56/41.876＝7.01>[5] 满足要求。
5.2.钢索弹性模量折减系数：Ce=0.104+0.04×2d/D。钢索直径d＝24mm，钢丝直径δ=1.1mm，滑轮直径350mm。
接触应力：
σ＝F/An＋Ce×E×δ/D＝41.876/210.87＋0.109486×75.6×1.1/350
＝0.2246 KN/mm2。
则、接触应力安全系数：
K＝σmax/σ＝1.7/0.2246＝7.57>[3]， 应力安全系数满足要求。
5.3、牵引索作用在锚碇上的外力计算(计算一组主索上的牵引作用)
5.3.1、吊运拱肋至索跨中时牵引索对两岸锚碇作用力计算
(1)、右 岸
W/(η3+η4+η5)＝80.952/(0.983+.984+.985)=29.251 KN。
.251.251.251==76.323 KN。(2)、左 岸
.952==108.816 KN。5.3.2、拱肋在右岸起吊时牵引对两岸锚碇作用力计算
因起吊卷扬机动头起帮助牵引作用，计算牵引力很小，忽略本阶段牵引对锚碇的作用。
5.3.3、左岸拱脚段就位时牵引对两岸锚碇作用力计算
(1)、右 岸
.876.876==108.319 KN。(2)、左 岸
.89=155.416 KN。
6、钢管拱肋扣挂阶段计算
扣挂体系采用V14.0按空间杆系结构进行计算。
6.1、单元截面特征值计算、结构简化及几何模型
6.1.1、材料及截面特性
(1)、材料特性
①、钢管拱肋及横撑(Q345)材料特性 见图(11)
②、扣索材料特性 见图(12)
图(11) 钢管拱肋及横撑(Q345)材料特性数据表

图(12) 扣索材料特性数据表

(2)、截面特性
①、钢管拱肋上下弦杆截面特性
上下弦杆为φ299×12钢管，则其截面特性数据如图(13)
图(13) 上下弦杆φ299×12钢管截面特性数据表
②、钢管拱肋腹杆截面特性
腹杆为φ140×8钢管，则其截面特性数据如图(14)
图(14) 腹杆φ140×8钢管截面特性数据表

③、钢管拱肋双腹杆截面特性
双腹杆为2φ140×8钢管，则其截面特性数据如图(15)
图(15) 双腹杆2φ140×8钢管截面特性数据表
④、拱脚腹杆截面特性
拱脚腹杆为φ180×12钢管，则其截面特性数据如图(16)
图(16) 拱脚腹杆φ180×12钢管截面特性数据表

⑤、横撑弦杆截面特性
横撑弦杆为∟110×10角钢，其截面特性数据如图(17)
图(17) 横撑弦杆∟110×10角钢截面特性数据表

⑥、横撑腹杆截面特性
横撑腹杆为∟75×8角钢，其截面特性数据如图(18)
图(18) 横撑腹杆∟75×8角钢截面特性数据表

⑦、单根扣索截面特性
扣索为φ30mm钢索(数据如图(19)
图(19) 扣索截面特性数据表

6.1.2、结构的简化、约束及几何模型
(1)、结构的简化及约束
按空间杆系结构进行计算，节段内弦杆与腹杆之间的连接皆按固结考虑。在钢管拱肋安装过程中，拱脚为铰接结构，按铰支点考虑，在第二段拱肋安装扣挂过程中，第一段与第二段接头按铰接考虑，拱顶合拢段安装时，因一、二段上下弦钢管接头以已通过接头法兰螺栓进行连接，此阶段一、二段接头按固结考虑。扣索按两端铰接杆单元计入，与地面之间的连接按固定铰。
(2)、几何模型
SAP2000电算模型如图(20)、图(21)示。
图(20) 扣挂系统电算模型

图(20) 半跨电算模型局部放大图(拉伸图)

6.2、计算荷载、荷载模式及荷载工况
6.2.1、计算荷载
计算荷载主要为拱肋自重，风缆初张力，计算合拢状态时，按规范要求合拢段计入一半重量。
拱肋自重由程序根据单元截面积及单位长度重量由程序自动记入，考虑横撑连接板等因数，自重乘以1.1倍的修正系数。
每道风缆初张力按50KN计算，风缆与地面夹角30º，水平投影与桥轴线夹角50º；则：每道风缆产生的纵向水平荷载：HF=50×cos30°×cos50°=27.83KN；
每道风缆产生的竖向水平荷载：VF=50×sin30°=25KN。
风缆产生的横向水平荷载按上下游互相平衡，计算时忽略。
拱顶段重量考虑1.1倍修正系数后为144.28KN，按作用在两岸二段端头共4个弦杆节点上，每个节点作用竖向集中荷载为144.28/4=36.07KN。
6.2.2、荷载模式
设置两个荷载模式，见图(21)。荷载模式DEAD考虑自重及风缆初张力，见图(22)；荷载模式HL为考虑拱顶段重量作用在二段端头的集中力，不再考虑自重荷载，见图(23)。
图(21) 荷载模式

图(22) 荷载模式DEAD(考虑自重及风缆初张力)(单位：KN)

(风缆初张力作用节点荷载局部放大图)

图(23) 荷载模式HL(考虑拱顶段重量作用在二段端头的集中力)(单位：KN)

(拱顶段自重作用节点荷载局部放大图)

6.2.3、荷载工况
如图(24)示，按非线性阶段施工共分6个计算阶段：
阶段1：添加拱脚段及拱脚段扣索，添加荷载为所添加部分自重及相应风缆初张力；
阶段2：添加拱脚段横撑，添加荷载为所添加部分自重；
阶段3：添加第二段及第二段扣索，添加荷载为所添加部分自重及相应风缆初张力，此时将第二段与拱脚段在下弦连接点铰接，上弦断开，使与施工情况一致，待二扣扣索收紧，二段吊点解除，再连接接头法兰螺栓，形成阶段4；
阶段4：添加拱脚段与第二段接头上弦短弦杆，形成接头固结，添加荷载为所添加部分自重；
阶段5：添加第二段横撑，添加荷载为所添加部分自重；
阶段6：添加拱顶段一半的自重荷载于两岸二段前端。
如图(24) 非线性阶段施工阶段定义及阶段数据图

6.3、内力电算结果及6.3.1、各工况(阶段)内力计算结果
各工况轴力计算结果填充图见图(25)，钢管拱肋各单元剪力和附加弯矩皆较小，不做控制，因而不再示出。
图(25) 各扣挂阶段轴力填充图

图(25中)，STEP1对应于阶段1，STEP2对应于阶段2，STEP3对应于阶段3，STEP5对应于阶段5，STEP6对应于阶段6。综合各工况内力计算结果，各构件(单元)最大轴力统计如下：
表(1) 各阶段扣索力计算成果表（KN）

岸 别
右 岸
左 岸
扣挂阶段
一扣索力
(T1)
二扣索力
(T2)
一扣索力
(T1)
二扣索力
(T2)
吊拱脚段(STEP1)
2×77.347

2×75.672

吊拱脚段横联(STEP2)
2×82.084

2×80.172

吊第二段(STEP3)
2×86.706
2×123.893
2×85.426
2×120.634
吊第二段横联(STEP5)
2×89.629
2×128.219
2×88.281
2×124.893
安装合拢段(STEP6)
2×102.178
2×146.985
2×100.492
2×143.345
张力安全系数K
4.66
3.24
4.74
3.32

表(2) 各阶段钢管拱肋强度计算成果表（MPa）
(各单元附加弯矩很小，计算时忽略)

扣挂阶段
部 位
最大轴力
Nmax(KN)
应力
(MPa)
许用应力(MPa)
吊拱脚段
φ299×12弦杆
-135.294

200
φ140×80腹杆
30.208

200
φ180×12拱脚腹杆
-117.249

200
吊第二段
φ299×12弦杆
-278.592
-25.748
200
φ140×80腹杆
54.839
16.530
200
φ180×12拱脚腹杆
-234.614
-37.046
200
安装合拢段
φ299×12弦杆
-432.028
-39.929
200
φ140×80腹杆
76.427
23.037
200
φ180×12拱脚腹杆
-276.909
-43.725
200

6.3.2、扣索张力安全系数计算及钢管拱肋强度复核
(1)、扣索安全系数计算
扣索皆采用6×37+FC的麻芯钢索，公称抗拉强度1700MPa。拱脚段及第二段每肋皆采用2φ30mm钢索，破断拉力Tp=2×476.01KN(钢丝破断拉力总和的0.82倍)。
扣索张力安全系数：K=Tp/T1max(T2max)，从表(1)中可以看出，各扣索力皆在合拢段安装阶段为最大，张力安全系数计算结果列于表(1)中，可见，各扣索安全系数皆满足大于3的规范要求。
(2)、钢管拱肋强度复核
钢管拱肋强度：σ=Nmax/A，因附加弯矩很小，计算时忽略；单元截面面积A参考6.1.1中各单元截面特性数据表，钢管拱肋强度计算结果列于表(2)中，可见，钢管拱肋在安装过程中强度非常富余，因而不再进行各受压单元稳定性计算。
各单元剪力计算结果未示出，但各单元剪切强度皆很富余，不再计算。

7、主锚碇计算

两岸根据现有地形地质情况，台尾即进入现有公路，公路上方为坡度较陡的岸坡，因而我们设计吊装系统时考虑两岸皆不用索塔，悬索系统直接利用现有地形锚固于两岸山体上；同时考虑山体覆盖层较薄，下伏基岩强度及整体性较好，适合洞锚及锚索结构，因而两岸主锚碇设计为锚索分配梁结构，通过锚索锚固型钢分配梁，再在分配梁上设置座(拉)板和锚固滑轮来锚固钢索，座拉板与锚梁间采用M30高强螺栓(10.9S级)进行连接。其布置如图(26)示。
每岸主锚碇上下游分离设置，中心距桥轴线5.55m(正对拱肋)，每个分离式主锚碇设计2×3束钢铰线锚索来固定型钢分配梁，其中中间2×1束为10φ15.24钢铰线，外侧2×2束为6φ15.24钢铰线；锚索采用标准抗拉强度Ryb＝1860MPa、Ey＝1.95×105MPa、松弛率满足Ⅱ级要求的φ 15.24高强度低松弛钢绞线。
安装钢管拱肋时，主索锚固滑轮正对上下游拱肋轴线布置；扣索锚固滑轮设置于上下游距拱肋轴线2.5m位置，对称于拱肋轴线布置；工作索锚固滑轮布置于主索内侧1.34m位置。
7.1、锚梁计算
7.1.1、锚梁外作用力
锚