石拱桥支架结构计算书(贝雷梁承扣件钢管架)教材

1、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XXX）年 X 月 XX 日XX 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

2、、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

3、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 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100mmX 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

4、用60mmx 80mm木 方竖向 放置，间距300mm。纵向愣木下的横梁采用100mmx 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 15m m厚光面竹胶板为H类一等品，静弯曲强度35MPa,弹性模量 E=9.898 x 103MPa;密度取 10KN/m3。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

5、取：I 0.30m则面板截面参数为：惯性矩：33,bh 1000 1554I2.8125 10 mm12 12截面抵抗矩：2 2w bh 1000 15“53W0.375 10 mm6 62、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 x 1.5 x 0.7 = 25.2KN/m 2;竹胶板的自重荷载：q2=0.015 x 10=0.15 KN/m 2;施工人员活载取：q3=2.0 KN/m 2；砌筑时产生的施工倾倒、振动等荷载取：q4=2.0 KN/m 2;则取

6、横向1m宽板带分析线荷载为:q强GGiQQi =1.2 x (25.2+0.15)+1.4 x (2.0+2.0)=36.02KN/mGGi =1.2 X( 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：Mmax36.02 0.32100.3242KN mM maxW刚度分析：0.3242 1050.375 1050.86MPa35MPa0.677q|4max0.67730.42 3004100EI100 9898 2.8125 1050.75mm 400 底模板强度、刚度均满足要求。0.599mm（二）、底模下拱架顶纵梁检算:

7、1、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 x 80mm的方木。60 x 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，贝S :(T w = 13 x 0.9=11.7 MPaE = 10 x 103 x 0.9 = 9 x 103MPa纵梁的截面参数：bh360 80364惯性矩：112122.56 10 mm截面抵抗矩：Wbh260 8020.64 105mm'662、荷载计算：(1) 主拱圈砼块砌体自重

8、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：45 2rq,24 1.5 0.3 0.7 8.14KN / m242(2) 竹胶板和纵梁木方自重荷载：q2 = 10 x 0.015 x 0.3 + 6 x 0.06 x 0.08 = 0.074 KN/m(3) 施工人员活载取：q3 = 2.0 x 0.3 = 0.6 KN/m砌筑时产生的施工倾倒、振动等荷载取：中二 2.0 x 0.3 = 0.6 KN/m 2;则计算单元线

9、荷载为：q 强GGiQQi= 1.2 X (8.14+0.075)+1.4 X (0.6+0.6)=11.54KN/mc刚GGi =1.2 X( 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：r灯丨1-： 丨一| 一 7 1 |强度分析:M maxql21011.54 103 0.62刚度分析:maxMmax104.154 1050.64 1050.677ql4100EI0.677 9.86 60044.1546.49MPa0.38mm100 9 103 2.56 106拱架顶纵梁的强度、刚度均满足要

10、求。最大支座反力分析:R强 max(0.617 0.583)q 强 l(0.617 0.583)R刚 max (0.617 0.583)q 刚 l(0.617 0.583)(三)、拱架顶横梁检算:102N m11.7MPa1.5mm40011.54 0.68.31KN9.86 0.67.10KN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1、材料技术指标以及力学性能：拱架顶横梁统一采用100 X 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，

11、则：(T w= 13 X 0.9 = 11.7 MPaE = 10 X 103 X 0.9 = 9 X 103 MPa纵梁的截面参数：bh3 100 1603 c 八 cc “64惯性矩： I34.133 10 mm12 bh21§0 160253截面抵抗矩：W4.266 105mm36 62、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强二8.31 KN 沿横梁轴线间距0.3m均布；P刚二7.10 KN 沿横梁轴线间距0.3m均布；横梁上的自重线荷载为：q 强二 q 刚二 1.2 X 6 X 0.1 X 0.16 = 0.115 KN/m3、受力分析：拱架

12、顶横梁为0.6m三等跨连续梁，计算简图如下:Fpppppp1LL_J._池：门 丄二_J强度分析：max0.213P强 I0.117 q强 I0.213 8.31 0.6 0.117 0.115 0.621.07KN mmax1.07 1064.266 1052.51MPa11.7MPa满足要求刚度分析：1.615P刚 I30.99q 刚 I4f max100EI100 EI1.615 7.1 60030.99 0.115 6004100 9 106 34.133 106100 9 103 34.133 1060.56mm f !1.5mm400拱架顶横梁的强度、刚度均满足要求。最大支座反力分

13、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：Rmax(0.675 0.625) P虽 P虽(0.617 0.583) q强I(0.675 0.625) 8.31 8.31 (0.617 0.583) 0.115 0.6 19.20KNR刚(0.675 0.625)F刚F刚(0.617 0.583) q刚I(0.675 0.625) 7.17.1 (0.617 0.583) 0.115 0.616.4KN(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

14、5.7m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 = R max = 19.20 KN 一根碗扣支撑架立杆承受的自重荷载为：P 自二 1.2 x 1.1 x( 0.6 x 2 x 6 + 5.7) x 0.04 = 0.68 KN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 、

15、 立 杆 稳 定 验 算 一根碗扣支撑架立杆上的全部荷载为：N = P max + P 自二 19.20 + 0.68 = 19.88 KNv N = 30 KN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 100x 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

16、的 A-2 类木材并按湿材乘 0.9 的折减系数取值， 则：(T w= 13 x 0.9 = 11.7 MPaE = 10 x 103 x 0.9 = 9 x 103 MPa梁的截面参数：bh3100 100364惯性矩：丨12128.33 106mm4截面抵抗矩：Wbh2100 16021.66 105mm3662、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 强二 19.88 KNP刚R刚 P架自 17.1 0.68 17.78KN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：P 虽 1988I0.63317KNmq刚17.

17、780.629.63 KN ： m垫梁自重： g = 1.2 x 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:2强度分析:M max 0.117(q强g自)l0.117 (33.17 0.072) 103 0.452max0.79 1061.66 1054.80MPa0.79KN m11.7MPa 满足要求r1-刚度分析:max0.677(q 刚 g 自)14100EI0.16mm1.125mm4000.677 (29.63 0.072) 4504100 9 106 8.33 106满足要求支座反力分析：R强max(0.6170.583

18、) q强1(0.617 0.583) (33.17 0.072 0.4517.95KN隔max (0.617 0.583) q刚I(0.617 0.583) (29.63 0.072) 0.4516.04KN（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。I= 25.054x 108 mm贝雷梁技术指标：E=2.1 X 105 MPa A= 55.4 x 102mmM= 788.2 KNm t = 245.2 KN2、荷载计算：由贝

19、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 强二 17.95 KNP 刚二 16.04 KN贝雷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:17.950.629.92 KN m16.040.626.73KN m贝雷梁自重： g = 1.2 X 2.65 - 3 = 1.06 KN/m3、受力分析：取单片贝雷梁为计算单元，计算简图如下：i+;强度分析:Mmax0.1( q强 g)I20.1 (29.92 1.03) 12606.62KN m M 788.2KN m满足要求max0.5975( q强 g) l0.5975 (29.9

20、2 1.03) 12满足要求221.91KN 245.2KN刚度分析:f max0.677q|4100EI47.41mm30mm4000.677 (26.73 1.03) 12000100 2.1 108 25.05 108满足要求支座反力分析：Rmax (0.5975 0.4975) qmaxl(0.5975 0.4975) (29.92 1.03) 12406.68KN五、支撑桥墩计算1、支撑桥墩技术参数支撑墩采用M5水泥砂浆、Mu20块石砌筑墩身，最小墩身截面尺寸为0.75m x 17m墩帽采用300mn厚 C20混凝土浇筑，配双层双向©1220(E级钢筋。支撑墩基础嵌入中风化

21、泥岩不小于 1.5m左右，墩基础米用1000mn厚C20混 凝土，配双向© 1225(E级钢筋底板筋。墩身浆砌块石砌体的抗压强度标准值： R1=9x 103 MPa墩身浆砌块石砌体修正后的抗压强度：R=(0.4+0.015h)R1=(0.4+0.015 x0.25) x9x103= 3.63x103Mpa墩身浆砌块石容重取： 24KN/m3根据施工图设计说明提供的地层结构数据，取墩基础高程为 344.50m， 则墩身砌体计算高度：H0 = 358.64-7-2-344.8-1 = 4.34m。2、荷载计算由贝雷梁下传荷载为：N = nRmax= 37x406.68 = 15047 KN墩身偏安全的按等截面考虑，其自重荷载为：G = 1.2 x24x0.75x17x4.34 = 1594 KN3、受力分析墩身砌体高厚比：B = H°/d = 4.34 - 0.75 = 5.79查得纵向弯曲系数:（|）= 0.956轴心受压，偏心系数取：a =