下面是小编为大家整理的柔性悬索支架设计方案,供大家参考。
1 、柔性支架几何参数设计 本工程红线范围内的南部区域采用柔性支架的结构形式。以道路为分界线，布置区域位于道路南侧。组件采用单排竖向布置，安装倾角为 15°，组件最低点距离地面不小于 1.8m。东西每排设计 10 跨，每跨布置 14 块组件。
东西向每跨的跨距为 16m，10 跨总共的长度为 160m。南北方向阵列的中心间距为 3.25m，17 排总共长度为 55.25m。
如图 1-1 所示：
图 1-1
每排组件下设计有 2 根预应力镀锌钢绞线作为承重索，选用 1x7 直径 15.2的预应力镀锌钢绞线，设计采用定制连接件用于组件和钢绞线之间的连接安装，承重索单根索长约为 165m。东西方向端立柱由 PHC 管桩、斜梁以及纵向拉杆构成，如图 1-2 所示，中立柱由摇摆柱、斜梁构成，摇摆柱与管桩基础铰接连接， 两个摇摆柱间横拉杆、X 型拉杆间隔连接，如图 1-3 所示。
图 1-2
图 1-3
在东西向竖向平面内，通过预应力索桁架体系的相关设计，可以有效抵抗一系列外部荷载的作用，通过张拉控制应力，可以将钢索垂度控制在 L/250 范围以内（L 为东西单跨跨度）；在南北向布置 17 排、东西 10 跨，每两排（最南边三排）通过设置 X 型拉杆、横拉杆结构将相邻摇摆柱连结起来，保证了索的平面外稳定性。
2 、索及锚具的设计 本项目所用钢绞线设置外层护套，该护套采用聚乙烯材料热挤压一次成型。产品截面为梅花形，索体制作技术要求须执行《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T18635-2001）。HDPE 料的规格、性能、检验、运输与仓储应满足 CJ/T 297《桥梁缆索用高密度聚乙烯护套料》的要求。
钢绞线采用φ15.2mm 的 1x7 高强度低松弛镀锌预应力钢绞线；其整体性能应满足 YBT 152-1999《高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线》的规定。
钢绞线单位面积的镀锌层重量应为 190—350g/㎡ 钢绞线的单丝极限抗拉强度不低于 1860MPa。
钢绞线弹性模量应为 195±5 Gpa。
钢绞线的制作方法、力学性能满足 YB/T 152《高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线》的规定，其中伸长率不小于 3.5%；松弛率不大于 2.5%（0.7σ0 ，1000hrs，20℃）。
钢绞线在受到 200 万次的 0.45σ0~0.45σ0-300Mpa 的载荷后不断裂。
锚具采用 YM15 圆锚张拉锚，用于固定钢索两端，其整体性能满足 JT/T 329-2010《公路桥梁预应力钢绞线用锚具夹具和连接器规范》 锚具的静载锚固性能，应由钢绞线-锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数η a 和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变ε apu 确定。锚具的静载锚固性能应同时满足下列两项要求：
a）
η a ≥0.95 ； b）ε apu
% ≥2.0%。
在钢绞线-锚具组装件达到实测极限拉力 F apu
时，应是钢绞线的断裂，而不应是由锚具的失效而导致试验中止。
疲劳荷载性能：钢绞线-锚具组装件应满足循环次数为 200 万次的疲劳性能试验。试验应力上限取钢绞线抗拉强度标准值ƒ ptk
的 65%，应力幅度取 80MPa。
周期荷载性能：用于抗震结构中的锚具,还应满足循环次数为 50 次的周期荷载试验，试验应力上限取钢绞线 抗拉强度标准值ƒ ptk
的 80%，下限取钢绞线抗拉强度标准值ƒ ptk
的 40%。
3 、柔性支架荷载设计 根据全国基本风压布置图及《建筑结构结构荷载规范》，本项目光伏支架 25年一遇的设计基本风压为 0.33kPa，基本雪压 0.33kPa。同时，考虑光伏支架及基础使用年限均为 25 年。
本项目支架及基础所考虑的荷载为：结构自重、预应力作用、风荷载、雪荷载、地震作用和温度作用。本项目支架设计根据《建筑结构荷载规范》GB50009进行荷载效应设计。
按承载能力极限状态设计结构构件时，应采用荷载效应的基本组合或偶然组合。荷载效应组合应按下式验算：
0 SR
式中：0 ——重要性系数。光伏支架的设计使用年限宜为 25 年，安全等级为三级，重要性系数不小于 0.95，本项目取为 1.0；在抗震设计中，不考虑重要性系数；
S ——荷载效应组合的设计值；
R ——结构构件承载力的设计值。
在抗震设计时，荷载效应组合应按下式计算：
0 SR / γ RE 即：
γ RE γ 0 S≤R
γ RE 为承载力抗震调整系数，γ RE 按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011 的规定取值。
按正常使用极限状态设计结构构件时，应采用荷载效应的标准组合。荷载效应组合的设计值应按下式验算：
S C
式中：
S ——荷载效应组合的设计值；
C ——结构构件达到正常使用要求所规定的变形限值。
在抗震设防地区，支架应进行抗震验算。
支架的荷载和荷载效应计算应符合下列规定：
风荷载、雪荷载和温度作用按《建筑结构荷载规范》GB50009 中 25 年一遇的荷载数值取值，其中，基本风压为 0.33kN/m 2 ，基本雪压为 0.33kN/ m 2 ，温度作用考虑为±22°C。
对于风荷载，除了考虑所有跨均作用了风荷载以外，还考虑了不同跨之间的不利布置，包括 1、3 跨布置和 2、4 跨布置的不同情况。
根据《建筑结构荷载规范》8.3.1 条项次 29，得到上下露空情况下单坡面板的风荷载体型系数。光伏板实际倾角 15 度，得到μ s1 = −1.325，μ s2 = −0.525，μ s3 = 1.325，μ s4 = 0.525，得到面板风荷载标准值：
高侧：0.33 × 1.038 × 1.325 = 0.45kN ∕ m 低侧：0.33 × 1.038 × 0.525 = 0.18kN ∕ m
依据最新公布的《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068-2018），无地震作用效应组合时，荷载组合效应的设计值应按下式计算：
S=S （Σγ Gi G ik + γ P P+ γ Q1 Q 1k
+ Σγ Qj ψ cj Q jk ）
式中：S——荷载组合效应的设计值；
γ G
——永久荷载分项系数，永久荷载对承载能力不利时，取 1.3；对承载能力有利时，取 1.0；
G ik ——永久荷载标准值；
γ P ——预应力作用分项系数，预应力作用对承载能力不利时，取 1.3；对承
载能力有利时，取 1.0； P — —预应力作用标准值； γ Q1 — —第一个可变作用的分项系数，可变荷载对承载能力不利时，取 1.5；对承载能力有利时，取 0；
Q 1k ——第一个可变作用的标准值；
γ Qj ——第 j 个可变作用的分项系数，（j>1），可变荷载对承载能力不利时，取 1.5；对承载能力有利时，取 0； ψ cj ——第 j 个可变作用的组合值系数。当第二个活载为风荷载时，为 0.6；当第二个活荷载为雪荷载时，为 0.7；当第二个活荷载为温度作用时，为 0.6。
Q jk ——第 j 个可变作用的标准值。
根据《建筑抗震设计规范》GB50011，并结合柔性结构的特点，地震作用效应和其他荷载效应的基本组合应按下式计算：
S= S （γ G G E + γ P P+ ψ w γ w W k
+ γ Eh E hk +γ Ev E vk ）
式中：
S ——荷载效应和地震作用效应组合的设计值； γ G G ——重力荷载分项系数，当重力作用对承载能力不利时取 1.2，重力作用对承载能力有利时取 1.0； G E ——重力荷载代表值，取结构和构配件自重标准值和可变荷载组合值之和，本工程中，可变荷载为雪荷载，组合值系数取 0.5； γ p ——预应力作用分项系数，当预应力作用对承载能力不利时取 1.2，当预应力作用对承载能力有利时取 1.0； P——预应力作用标准值； ψ w ——风荷载组合值系数，由于本结构对风荷载敏感，取 0.2； γ w ——风荷载的分项系数，取 1.4； W k ——风荷载标准值；
γ Eh ——水平地震作用分项系数； E hk ——水平地震作用标准值； γ Ev ——竖向地震作用分项系数； E hv ——竖向地震作用标准值。
有地震作用效应组合时，位移计算采用的各荷载分项系数均应取 1.0；承载力计算时，有地震作用组合的荷载分项系数符合下表的规定。
有地震作用组合 时，地震作用的 分项系数 荷载组合 γ Eh ， x
γ Eh ， y
γ Ev
X 方向水平地震作用 1.3 0 0 Y 方向水平地震作用 0 1.3 0 竖向地震作用 0 0 1.3 考虑可能的最不利荷载组合情况，包括不同的风向（南风和北风）、环境温度升高和降低的可能，永久荷载和预应力作用对荷载效应的有利或不利，不同的可变荷载起控制作用的可能，以及相邻跨不同时承受风荷载的可能，一共计算了86 种荷载工况。本项目共计如下 88 种基本组合，其中工况 1 表示了最有可能出现的日常使用状态（无风），工况 78 表示了雪荷载参与组合下的标准组合工况，工况 79 表示南风参与组合下的标准组合工况，工况 80 表示了北风参与组合下的标准组合工况；各种工况下荷载组合时的荷载系数见下表所示，表中，D 表示永久荷载，P 表示预应力作用，S 表示雪荷载，W+表示南风满布，W-表示北风满布，T+表示升温，T-表示降温，W2 表示 2、4 跨南风满布，W3 表示 1、3 跨南风满布，Ehx 表示 x 方向的地震作用，Ehy 表示 y 方向的地震作用，Ev 表示竖向地震作用，荷载系数已包括了分项系数和组合值系数的因素。
D P S W+ W- T+ T- W2 W3 Ehx Ehy Ehv 1 1 1
2 1.3 1 1.5
3 1.3 1
1.5
4 1.3 1
1.5
5 1.3 1
1.5
6 1.3 1
1.5
7 1.3 1 1.5 0.9
8 1.3 1 1.5
0.9
9 1.3 1 1.5
10 1.3 1 0.9 1.5
11 1.3 1 0.9
1.5
12 1.3 1
1.5
0.9
13 1.3 1
1.5 0.9
14 1.3 1
1.5 0.9
15 1.3 1
1.5
0.9
16 1.3 1 0.9
1.5
17 1.3 1
0.9
1.5
18 1.3 1
0.9 1.5
19 1.3 1
0.9
1.5
20 1.3 1
0.9
1.5
21 1 1 1.5
22 1 1
1.5
23 1 1
1.5
24 1 1
1.5
25 1 1
1.5
26 1 1 1.5 0.9
27 1 1 1.5
0.9
28 1 1 1.5
29 1 1 0.9 1.5
30 1 1 0.9
1.5
31 1 1
1.5
0.9
32 1 1
1.5 0.9
33 1 1
1.5 0.9
34 1 1
1.5
0.9
35 1 1 0.9
1.5
36 1 1
0.9
1.5
37 1 1
0.9 1.5
38 1 1
0.9
1.5
39 1 1
0.9
1.5
40 1.3 1.3 1.5
41 1.3 1.3
1.5
42 1.3 1.3
1.5
43 1.3 1.3
1.5
44 1.3 1.3
1.5
45 1.3 1.3 1.5 0.9
46 1.3 1.3 1.5
0.9
47 1.3 1.3 1.5
48 1.3 1.3 0.9 1.5
49 1.3 1.3 0.9
1.5
50 1.3 1.3
1.5
0.9
51 1.3 1.3
1.5 0.9
52 1.3 1.3
1.5 0.9
53 1.3 1.3
1.5
0.9
54 1.3 1.3 0.9
1.5
55 1.3 1.3
0.9
1.5
56 1.3 1.3
0.9 1.5
57 1.3 1.3
0.9
1.5
58 1.3 1.3
0.9
1.5
59 1 1.3 1.5
60 1 1.3
1.5
61 1 1.3
1.5
62 1 1.3
1.5
63 1 1.3
1.5
64 1 1.3 1.5 0.9
65 1 1.3 1.5
0.9
66 1 1.3 1.5
0.9
68 1 1.3 0.9
1.5
69 1 1.3 0.9 1.5
69 1 1.3
1.5
0.9
70 1 1.3
1.5 0.9
71 1 1.3
1.5 0.9
72 1 1.3
1.5
0.9
73 1 1.3 0.9
1.5
74 1 1.3
0.9
1.5
75 1 1.3
0.9 1.5
76 1 1.3
0.9
1.5
77 1 1.3
0.9
1.5
78 1 1 1
79 1 1
1
80 1 1
1
81 1 1
1.5
82 1.2 1.2 0.24 0.28
1.3
83 1.2 1.2 0.24 0.28
1.3
84 1.2 1.2 0.24 0.28
1.3 85 1 1 0.2 0.28
1.3
86 1 1 0.2 0.28
1.3
87 1 1 0.2 0.28
1.3 88 1 1
1.5
4 、结构体系 SAP2000 建模设计 计算模型采用 SAP2000 软件进行计算，考虑到每两排结构受力上独立，模型以 2 排 4 跨为示例建立三维模型。
下图表示了所有跨满布南风的荷载分布：
下图表示了所有跨满布北风的荷载分布：
下图表示了 2、4 跨布满南风的荷载分布：
下图表示了 1/3 跨布满南风的荷载分布：
在永久作用、预应力的作用下，结构变形见下图所示，最大竖向变形为 64mm，位于高架索的跨中，满足 L/250 的要求：
在永久作用、预应力和雪荷载的标准值作用下的变形如下图，最大竖向变形比自重态下的下挠 104mm。
在永久荷载、预应力作用和南风作用下结构变形见下图所示，最大竖向变形比自
重态下继续下挠 134mm。
永久荷载、预应力作用、北风作用下的结构变形下图所示，由于北风的掀力作用，高架索跨中最大反向变形 117mm。
在前述 88 个工况下，端跨结构的主方向弯矩包络图见下图所示：
端跨结构的次方向弯矩包络图如下：
端部结构的轴力包络图如下：
中间支承结构的主方向弯矩包络图如下：
中间...
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