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1、广元市青川县广福沟桥工程建设项目广福沟桥钢拱架计算一、青川县广福沟桥两阶段施工图设计技术及施工拱架验算要求：1、施工设计技术指标：Lo=100钢筋混凝土拱箱及相应的钢拱 架，fo=18.1818m,失夸比 fo/Lo=1/5.5，拱轴系数 m=1.896荷载标准：汽车为公路二级荷载人群荷载：3.5kN/m,桥面净宽：净6m+2*0.75m人行道）+2*0.3（栏杆）,桥面总宽8.1m 主拱圈：主拱圈采用横向单箱四室中间距1.25m，全宽6.7m的C40#钢 筋砼悬链线箱形拱，拱轴系数m=1.896。2、上部构造施工要点：全桥主拱圈底板、腹板、顶板均采用现浇， 全桥主拱圈施工设计采用分环分段施工
2、，实际施工采用分三环施工： 主拱圈底板（交界处在底、腹板下倒角顶处）,高33cm、腹板（高114cm）、 顶板（腹板上倒角底部+顶板）。主拱圈底板、腹板砼现浇完成后，待砼 强度达70%以上时，方能按施工程序依次现浇主拱圈顶板，形成主拱 圈。待其砼强度达100%以上时，在进行腹拱圈、拱上填料、拱上横墙 及桥面系施工。3、施工前应对支承主拱圈的钢拱架、支架、模板等进行设计计算， 并使其具有必须的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受各种施工荷载。 其验算程序如下：1）在主拱圈底板+腹板下倒角及其施工荷载共同作用下，钢拱架 单独受力计算。2）在腹板荷载作用下，钢拱架与底板钢筋混凝土共同受力计算。（因为腹板
3、混凝土为5个只有114cm高，宽最大25cm的肋墙，荷载较 小，经过计算知道，只要在主拱圈底板+腹板下倒角及其施工荷载共同 作用下，钢拱架单独受力计算，其强度、刚度、稳定通过，则，在钢 拱架与底板钢筋混凝土共同受力，也一定通过。计算省略。2）主拱圈模板计算。3）在全部主拱圈及其施工荷载共同作用下，主拱圈底板、腹板及 钢拱架共同受力计算。4）在全桥上部构造荷载及其施工荷载共同作用下，主拱圈整体及 钢拱架共同受力计算（省略，因为一般施工都是在卸架后，施工拱上 构造）。二、钢拱架计算依据：1、根据施工图设计文件，依据设计工程数量汇总表：主拱圈底板、腹板砼 现浇C40#及横隔板体积：528.65m3（
4、第一环：176.46证，第二环:175.735m3， 第三环176.46m3V1=5.2565m3涎 mX 100m=525.65m3o2、现浇拱箱顶板（含倒角）：V2=1.7646X 100=176.46血。3、现浇拱箱底板（含倒角）：V3=1.7646X 100=176.46血。4、现浇拱箱腹板（含横隔板）：V4=5X1.14X0.25X111+17.56=175.735m。5、 腹拱圈及护拱圬工体积：V5=m3。6、拱上横墙及其他拱上填料：V6= m3。7、 桥面铺装（含片石砼）：V7=m3。8、根据施工要求，钢拱架只单独承受现浇主拱圈底板砼：G1=V3X2.625T/m=176.46X
5、2.6X 1.05 X 1.2=578t,及相应的施工荷载。9、根据施工要求，钢拱架与拱箱底板、腹板共同承受现浇主拱圈砼：G2=V1 X 2.625T/m=525.65X 2.6 X 1.05 X 1.2=1722.03t,及相应的施工荷载。10、全桥上部构造荷载及其施工荷载由主拱圈整体及钢拱架共同承受。11、常备式钢拱架截面基本力学几何特性：1）、拱架竖斜杆不参与计算，2）、只计算上弦及下弦杆截面合成惯性矩，3）、全桥主拱圈施工采用8列间距1m,总宽7.52m的钢拱架，4）、查 A=21.95X4X8=702.4cm2，5）、I1= （8X163-14.43X（8-0.8） /12=939.
6、07cm4,6）、上半 A =2X21.95=43.9cm2,7）、对X-X轴取矩：Ix= （939.07+43.9X1002）X2X8=7039024cm4,8）、在进行简易计算时，假定8片钢拱架均匀受力，每片钢拱架的惯性矩I单=879878cm4,9、主拱圈底板、腹板截面合成惯性矩：（由于结构的对称性，只计算1列 钢拱架）砼截面积 A=2X 7791=15582cm,分块截面自身惯性矩I=5304717cm,截面分块号：12345678截面分块面积:570171223250277250189650cm2截面分块重心到拱箱底的距离：YI (cm): 7.51846.517.333717.33
7、353.517.333截面分块重心到合成截面型心的距离Y2:(Y0=30.1cm)Y2(cm): 22.612.116.4 12.7823.112.7823.412.78Y0=(570 X 7.5+171 X 18+2232 X 46.5+150 X 17.333+2772 X 7+1896 X 53.5)/7791=30.1(cm)1) 、主拱圈底板、腹板截面合成惯性矩IX1 (到合成截面型心轴)Ix1=I+Z AiY2i2=5304717+2X 3458328=12221373cE。2) 、主拱圈底板、腹板截面合成惯性矩Ix0 (到拱箱底线)Ix1=I+Z AiY1i2=5304717+2
8、X 10521327=26347372cm。10、主拱圈整体截面合成惯性矩(由于结构的对称性，只计算4列钢拱架)砼总截面积A总=2X 12993=25986cm,分块截面自身惯性矩L=5438953cm,截面分块号：12345678截面分块面积:570171223250277250189650cm2截面分块重心到拱箱底的距离YI (cm): 7.51846.517.333717.33353.517.333截面分块号：910111213141516截面分块面积:5702286483366505024050cm2截面分块重心到拱箱底的距离：YI (cm): 112.5101106.5111.599
9、.66799.6679899.667截面分块重心到主拱圈合成截面型心的距离Y2:（Y01=61.91cm）Y2（cm）: 54.4143.9116.31 44.5854.9144.58 8.41 44.58-50.59 -39.09-44.59 -49.59 -37.75-37.75 -36.09-37.75Y01=61.91（cm）1）、主拱圈截面合成惯性矩IX1 （到合成截面型心轴）Ix1=I+Z AiY2i2=28739478.9cmL2）、主拱圈截面合成惯性矩Ix0 （到拱箱底线）Ix1=I+Z AiY1i2=151679061cE。11、主拱圈底板、腹板与钢拱架共同受力时，砼与钢拱架
10、组合截面特性计算：（由于假定钢拱架均匀受力，只计算1列钢拱架）砼 C30#弹性模量：Eh=2.6X105kg/cm216Mn 钢材弹性模量：E=2.1X106kg/cm2, g材料换算系数:n =2.1 X 106/2.6X 105=8.08对钢拱架底部轴线取矩：砼 A=15582 cm2,钢拱架:=389.12X 8.08=3144.09 cm2,So=15582X(30.1+252)=4395682.2cm,S/3144.09X 100=314409 cm3,Y3=Z S0/Z A=251.5cm,此时上部砼截面全部受压中和轴在砼底面以上7.5cm。组合截面积：F=A+A=18726.09
11、 cm2,组合 Ix=12221373+15582X251.52+3898712+3144.09X 1002 =1033157545cm4。12、主拱圈整体与钢拱架共同受力时，砼与钢拱架组合截面特性计算:砼 C40#弹性模量：Eh=2.6X105kg/cm216Mn 钢材弹性模量：E=2.1X106kg/cm2, g材料换算系数:n =2.1 X 106/2.6X 105=8.08对钢拱架底部轴线取矩：砼 A=25986cm2,钢拱架:=389.12X 8.08=3144.09 cm2,S0=25986X(61.91+252)=8157265.26cm,S0=3144.09X 100=3144
12、09 cm3,Y3=Z S0/Z A=290.82cm,此时上部砼截面全部受压中和轴在砼底面以上46.8cm。组合截面积：F=A+A=18726.09 cm2,组合 Ix=28739478.9+25986X290.822+3898712+3144.09X 1002=2261878105cm。三、模板计算：冬底模板计算:主拱圈钢拱架拼装A-A剖面图810/2W横木指架:方Xi?：xl?cm木材比重：700kg/血，钢筋砼比重:2600kg/ m,1）、主拱圈 自重=2.5986X 2.6=6.76t/m,2）、换算模板线荷载=6.76/5.2=1300kg面，3）、施工荷载=350kg/ m2,
13、4）、震捣荷载=150kg/ m2，底模板承受均布荷载合计g=1800 kg/皿，4：按模板容许挠度计算时，最大模板跨度为L：L=3.25h/（g/3，假使模板厚度h=3cm时L=3.25X3/（1800）1/3=0.8m,品按模板容许应力计算时，最大模板跨度为L：L=1.15(125】/2X3/(1800)i/2=0.91m,故底模板设计为取厚度h=4cm，支点间距取80cm。B、侧立面模板计算：1) 、砼侧压力：P1= y h=2600X 1.20=3120kg/m2,2) 、当彳主模板内倾倒砼时，水平震动荷载按0.2m3计，P2=200kg/nR设计模板厚h=4cm时，计算荷载q=P1+
14、P2=3320 kg/n2,按模板容许应力计算时，最大模板跨度为L：L=1.15(125】/2X4/(3320)1/2=0.89m,实际施工时取跨度为85cm设立支点。四、钢拱架单独承受主拱圈底板、腹板时，钢拱架计算：(由于结构的对称性，只计算1列钢拱架)荷载计算：一列三角架自重=0.27t/m,木模板及支撑木自重按P=125kg/m,施工荷载 + 震动荷载=350kg/itf*6.7/8=0.293T/m拱架上砼单位线荷载=578t/8/100m=0.723t/m,拱架上砼单位线荷载g1=1.411t/m拱架上部拱体外力计算：拱体受力按两铰拱计算：当f/L=1/5.5时，n=0.8623代入
15、下式知：K=1/(1+15/8律 XIXn/A)=1/(1+15/8/1818.18X879878X0.8623/(4*21.95)=1/1.0049=0.995对拱架:竖向分力:Va=Vb=1/2 X g1L=70.55t,对拱架:水平分力：HA=HB=g1L2K/(8f)=1.411X 1002X0.995/8/18.1818=96.53t合成轴力 N=(VA)2+(HA)2)i/2=119.56t,拱顶弯矩 Mc= g1L/(8)(1-K)=1.411X1002/8X(1-.995)=8.82t.m,拱顶整体强度：O =N/A土 McXX/I=119.563*1000/87.8+88200
