石拱桥支架结构计算书(贝雷梁承扣件钢管架)

XX市XX河综合整治市政工程示范段XX桥拱架及贝雷梁支架结构计算书编制：复核：审核：批准：XX省XXXX有限公司XXXX河工程项目经理部XXXX年X月XX日1XX桥拱架及贝雷梁支架结构设计计算书一、计算依据1、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）2、《设计施工图》3、《路桥施工计算手册》（周水兴等编著人民交通出版社）4、《路桥施工手册--桥涵》（交通部第一公路工程总公司编制）5、《竹编胶合板国家标准》（GB/T13123-2003）6、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)二、工程概况XXXX河建南桥位置处XX河下游。该桥设计全长57.8m，宽48.3m。桥的上部构造为单跨正交空腹式拱桥，主拱圈采用C40混凝土预制块砌筑1.5m高等截面悬链线无铰拱，拱轴系数2.24，主拱净跨径42米，失跨比1/7；腹拱圈采用C30混凝土预制块砌筑等截面圆弧拱，腹拱净跨径3.2米，失跨比1/4。纵向沿全长设两道6cm宽沉降缝，将全桥分为三个等宽结构单元。根据现场实际情况，该桥上部结构施工按结构单元分别实施，每一施工单元桥宽为16.1m。本支架结构设计计算一个施工单元为对象进行。三、支架设计主拱圈采用分环分段对称砌筑，拱架采用碗扣式钢管搭设。为了保证河道畅通，碗扣式钢管拱架下方跨河支架梁采用贝雷架施工平台式承重结构。贝雷架支撑结构纵向为12m+9m+12m、总宽16.2m的三跨连续梁，横向由37片贝雷梁片采用专用支撑架横向连2接而成，贝雷梁片横向中距0.45m。碗扣式钢管拱架立杆纵、横距均为0.6m，横杆步距为1.2m。架底设置横向木垫梁，木垫梁截面尺寸100mm×10mm0，木垫梁与贝雷梁片采用U型螺栓连接。架顶采用碗扣架专用可调节托撑。拱架顶的主拱圈底模采用15mm厚耐水覆膜竹胶合板，底模下纵向愣木采用60mm×80mm木方竖向放置，间距300mm。纵向愣木下的横梁采用100mm×160mm木方竖向放置，间距600mm。横梁支撑于碗扣架专用可调节托撑之上。纵向愣木与木横梁采用抓钉连接，纵向愣木与木横梁之间的三角形间隙采用硬木楔调节。详见附图。四、拱架受力计算(一)、底模板计算：1、竹胶板技术指标以及力学性能：根据《竹编胶合板国家标准》（GB/T13123-2003），现场采用15mm厚光面竹胶板为Ⅱ类一等品，静弯曲强度≥35MPa，弹性模量E=9.898×103MPa；密度取。底模下纵向方木按中心间距30cm布设。取横向1m宽板带为计算单元，模板计算跨径取：则面板截面参数为：惯性矩：截面抵抗矩：2、荷载计算：(1)主拱圈砼块砌体自重取24KN/m3，考虑分环砌筑下环达到4533108125.21215100012mmbhI352210375.061510006mmbhWml30.03/10mKN3强度后的减载作用,取主拱圈砼块砌体总质量的70%为计算荷载,即主拱圈砼块砌体产生的面荷载：q1=24×1.5×0.7＝25.2KN/m2；(2)竹胶板的自重荷载：q2=0.015×10=0.15KN/m2；(3)施工人员活载取：q3=2.0KN/m2；(4)砌筑时产生的施工倾倒、振动等荷载取：q4=2.0KN/m2；则取横向1m宽板带分析线荷载为：=1.2×(25.2+0.15)+1.4×(2.0+2.0)＝36.02KN/m=1.2×（25.2+0.15）＝30.42KN/m3、受力分析：按三跨0.30m连续梁建模计算模板强度及刚度：强度分析：刚度分析：底模板强度、刚度均满足要求。(二)、底模下拱架顶纵梁检算：iiQGqQG强iGqG刚mKNqlM3242.0103.002.361022maxMPaMPaWM3586.010375.0103242.055maxmmlfmmEIqlf75.0400599.0108125.2989810030042.30677.0100677.0544max41、纵梁技术指标以及力学性能：取纵向0.3m宽板带的三跨0.6m连续梁计算纵梁强度及挠度：拱架顶纵梁采用60×80mm的方木。60×80mm的方木为针叶材，A-2类，方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范中的A-2类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，则：[σw]=13×0.9=11.7MPaE=10×103×0.9=9×103MPa纵梁的截面参数：惯性矩：截面抵抗矩：2、荷载计算：(1)主拱圈砼块砌体自重取24KN/m3，为简化计算，将沿拱轴线均布的主拱圈砼块砌体自重荷载偏安全的折算为水平分布的均布荷载，考虑分环砌筑下环达到强度后的减载作用,取主拱圈砼块砌体总质量的70%为计算荷载,即主拱圈砼块砌体产生的线荷载：(2)竹胶板和纵梁木方自重荷载：q2=10×0.015×0.3+6×0.06×0.08=0.074KN/m；(3)施工人员活载取：q3=2.0×0.3=0.6KN/m；(4)砌筑时产生的施工倾倒、振动等荷载取：q4=2.0×0.3=0.6KN/m2；则计算单元线荷载为：21/14.87.03.05.124422.45mKNq46331056.212806012mmbhI35221064.0680606mmbhWiiQGqQG强5=1.2×(8.14+0.075)+1.4×(0.6+0.6)=11.54KN/m=1.2×（8.14+0.075）＝9.86KN/m3、受力分析：由于支撑纵梁的拱架顶横梁按0.6m间距布置，故按三跨0.60m连续梁分析如下：强度分析：刚度分析：拱架顶纵梁的强度、刚度均满足要求。最大支座反力分析：(三)、拱架顶横梁检算：横梁下拱架顶支撑顶托间距为0.6m正交均布。故取跨距为0.6m的三等跨连续梁作为拱架顶横梁计算模型。iGqG刚mNqlM2232max10154.4106.01054.1110MPaMPaWM7.1149.61064.010154.455maxmmlfmmEIqlf5.140038.01056.210910060086.9677.0100677.06344maxKNlqR31.86.054.11)583.0617.0()583.0617.0(max强强KNlqR10.76.086.9)583.0617.0()583.0617.0(max刚刚61、材料技术指标以及力学性能：拱架顶横梁统一采用100×160方木，其技术指标按：针叶材，A-2类，方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范中的A-2类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，则：[σw]=13×0.9=11.7MPaE=10×103×0.9=9×103MPa纵梁的截面参数：惯性矩：截面抵抗矩：2、荷载计算：由前面拱架顶纵梁计算分析可知传递到拱架顶横梁的集中荷载为:P强=8.31KN沿横梁轴线间距0.3m均布；P刚=7.10KN沿横梁轴线间距0.3m均布；横梁上的自重线荷载为：q强=q刚=1.2×6×0.1×0.16=0.115KN/m3、受力分析：拱架顶横梁为0.6m三等跨连续梁，计算简图如下：强度分析：463310133.341216010012mmbhI352210266.461601006mmbhW7满足要求刚度分析：拱架顶横梁的强度、刚度均满足要求。最大支座反力分析：拱架顶横梁上的支座反力由跨中集中荷载、支座处集中荷载、梁自重均布荷载三部分荷载效应所产生反力的叠加，故：(四)、碗扣架验算1、计算参数选用碗扣支撑架立杆横距和纵距均取0.6m，横杆步距取1.2m，立杆计算高度偏安全取最大搭设高度5.7m。mKNlqlPM07.16.0115.0117.00.6.3183.210117.0213.022max强强MPaMPaWM7.1151.210266.41007.156maxmmlfmmEIlqEIlPf5.140056.010133.34109100600.115099.010.133341091006001.7.615110099.0100615.163466343max刚刚KNlqPPR20.196.0115.0)583.0617.0(31.831.8)625.0675.0(583.0617.0)625.0675.0(max强强强）（KNlqPPR4.166.0115.0)583.0617.0(1.71.7)625.0675.0(583.0617.0)625.0675.0(刚刚刚刚）（8根据《桥涵》手册，碗扣支撑架自重按0.04KN/m计；当横杆步距为1.2m时，取单根立杆稳定允许荷载设计值为[N]=30KN。2、荷载计算由拱架顶横梁计算分析结果，主拱圈和拱架上部结构传给一根碗扣支撑架立杆的最大荷载为：Pmax=Rmax=19.20KN一根碗扣支撑架立杆承受的自重荷载为：P自=1.2×1.1×（0.6×2×6+5.7）×0.04=0.68KN其中：1.2为荷载分项系数，1.1为考虑斜撑等非计算杆件自重荷载的系数。3、立杆稳定验算一根碗扣支撑架立杆上的全部荷载为：N=Pmax+P自=19.20+0.68=19.88KN＜[N]=30KN故碗扣支架满足要求。(五)、碗扣支撑架下木垫梁验算：碗扣架下木垫梁支撑于跨河贝雷梁上，贝雷片间距为0.45m。故取跨距为0.45m的三等跨连续梁作为木垫梁计算模型。1、材料技术指标以及力学性能：拱架顶横梁统一采用100×100方木，其技术指标按：针叶材，A-2类，方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范中的A-2类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，则：[σw]=13×0.9=11.7MPa9E=10×103×0.9=9×103MPa梁的截面参数：惯性矩：截面抵抗矩：2、荷载计算：由碗扣支撑架分析可知每根碗扣支撑架立杆传递到垫梁的荷载为：P强=19.88KN垫梁上的集中荷载沿轴线间隔0.6m等值均匀分布，为简化计算，将其近似折算为均布线荷载：垫梁自重：g=1.2×0.06=0.072KN/m，3、受力分析：垫梁按跨距为0.45m三等跨连续梁计算，计算简图如下：强度分析：满足要求46331033.81210010012mmbhI35221066.161601006mmbhWKNPRP78.1768.01.17架自刚刚mKNlPq.17336.088.19强强mKNlPq63.296.078.17刚刚mKNlqM79.045.010)072.017.33(117.0)g(117.0232max自强MPaMPaWM7.1180.41066.11079.056max10刚度分析：满足要求支座反力分析：(六)、贝雷片组装跨河托架梁检算：1、贝雷梁技术指标以及力学性能：跨河支撑托架采用37片贝雷片横向采用贝雷片专用支撑架拼装成桁架梁。桁架梁贝雷片横向中距0.45m，纵向为跨距12m+9m+12m的三跨连续梁。贝雷梁技术指标：E=2.1×105MPaA=55.4×102mm2I=25.05×108mm4[M]=788.2KNm[τ]=245.2KN2、荷载计算：由贝雷梁上碗扣架下木垫梁计算分析可知，每根木垫梁传递到贝雷梁的荷载为：P强=17.95KNP刚=16.04KNmmlfmmEIlqf125.140016.01033.8109100450)072.063.29(677.0100)g(677.06644max自刚KNlqRax95.17.4502.070.1733)583.0617.0(583.0617.0m（）（强强KNlqRax04.16