浅析尚贤河九孔拱桥支架体系

1、浅析尚贤河九孔拱桥支架体系无锡市市政建设咨询监理有限公司 朱豫摘要：通过支架体系的稳定性验算，满足规范和设计要求。 关键词：拱桥、支架体系、安全一、工程概况尚贤河桥位于吴越路规划改建河道范围，本桥为双幅九连孔拱桥，单幅桥面宽度22.75米，桥长167.04米，跨度分别为：第1、第9跨L=12.945m,第2、 第 8 跨 L=15.925m,第 3、第 7 跨 L=17.975m,第 4、第 6 跨 L=20.025m,第 5 跨 L=22.00m。九连孔拱圈的矢跨比f/l=1/2 ，其它主要构造参数如下：第1、第9跨-建成后拱圈半径R=511cm饰面石厚25cm钢筋砼拱板厚D=60cm拱趾直

2、段高度H=90cm第 2、第 8 跨R=605cm饰面石厚25cmD=60cmH=60cm第 3、第 7 跨R=700cm饰面石厚25cmD=60cmH=30cm第 4、第 6 跨R=795cm饰面石厚25cmD=65cmH=10cm第 5 跨R=890cm 饰面石厚 25cm D=65cm H=0拱桥建成后再开挖河道，规划河床位于墩台底标高以下30cm左右，在桥梁施工阶段对原有地面实行先降坡 2m 桥位地段的地面标高降至承台顶面以下 25cm经地基加固以后，砼地坪标高与墩台顶面标高持平，方便拱圈支架搭设。二、现浇拱板设计施工荷载计算2.1第1、2、3,第7、8、9跨，钢筋砼拱板厚60cm饰面

3、石厚25cm（1）恒载2拱板砼自重 0.60*26=15.6KN/m22饰面石自重 0.25*26=6.5KN/m2拱架托木、钢管自重（估） 0.1KN/m2合计最大恒载 15.6+6.5+0.1=22.2KN/m2（ 2）施工活载（I）施工人员和施工料具行走运输或堆放荷载：a. 计算饰面石（模板）及直接支承饰面石的横桥向直钢管时取2.5KN/m2 且用集中力p=2.5KN进行验算。b. 计算支承横桥向直钢管的弧形钢管时取 1.5KN/m2c. 计算支架立柱承载力时取 1.0KN/m2(U)振捣砼产生的荷载(作用范围在有效压头高度之内)a. 计算拱顶接近水平饰面石(模板)时，取 2.0KN/m

4、2b. 计算拱趾垂直面饰面石(模板)时，取 4.0KN/m23)综合施工设计荷载设计施活载：设计恒载 q=1.2*22.2=26.64KN/ma) 计算支架立柱 p=1.4*1.0=1.4KN/mb) 计算水平饰面石(模板)及横向直管p=1.4(2.5+2.0)=6.3KN/mc) 计算弧形钢管 p=1.4*1.5=2.1KN/m 22d) 计算垂直饰面石及横向围檩直管 p=1.4*4=5.6KN/m 22.2第4、第5、第6跨钢筋砼拱板厚65cm饰面石厚25cm( 1)恒载2拱板砼自重 0.65*26=16.9KN/m22饰面石自重 0.25*24=6.5KN/m2 拱架托木、钢管自重(估)

5、 0.1KN/m2合计最大恒载 16.9+6.5+0.1=23.5KN/m(2) 施工活载(I)施工人员和施工料具行走运输或堆放荷载：a) 计算饰面石(模板)及直接支承饰面石的横桥向直管时取2.5KN/m2b) 计算支承横向直管的弧形钢管时取 1.5KN/m2c) 计算支架立柱承载力时取 1.0KN/m2(U)振捣砼产生的荷载(作用范围在有效压头高度之内)a) 计算拱顶接近水平饰面石(模板)时，取2.0KN/m2b) 计算拱趾垂直面饰面石(模板)时，取 4.0KN/m2(3) 综合施工设计荷载设计恒载： q=1.2*23.5=28.2KN/m设计施工活载：a)计算支架立杆p=1.4*1.0=1

6、.4KN/mb) 计算水平饰面石(模板)及横向直管 p=6.3KN/m2c) 计算弧形钢管 p=2.1KN/m2d) 计算垂直饰面石及横向直管 p=5.6KN/m2wl烬-雕gl16*500=800014*500=700010*500=500012*500=60005# 4#4# 5#0# 9#3# 6#2# 7#1# 8#8*500=4000栩瓯!第5跨第4、6跨第3、7跨第2、8跨第1、9跨16704/222000200251797515925129455650内模弧形钢管、外模面、外模弧形钢管构造图甲-甲桥面边线道路中心线桥面中心线桥面边线5#、4# il Illi IIIuiiiiii

7、ii ma i ii4 iiii i Vi1403#、6#4#、5#-1> I*那吐|'眾咄”|“|28*500=1400024*500=1200020*500=100001 !IJ|l!ll|i|PIIIIII>IPI|J|aill mi niiniiiiiiiii eviHli feilld Mian till miiJ iliumfiiiBiia iriiii in mill Piiiiillldlllilllll illll'lllllll IIIPIIIPIIHMIIWVIIIMII iiigiiiuiiiEiiiiiiiiiiiiiii Plllilll

8、llllllillllVEIIIillllllliI HqiPiflHiK'i'nmiif iHHiv, Fm mm phi imi eiii i mi di1i niiFkiiaHiiiiiiiiiGiia! HiOilHHIHiiniiiliI Ilia IIIIIKIIIhllllilliilnil AllllilllUhllllllldilipiiithliviHirinviiiaiiiiitiiiiiiinillllilllililflrElllitllllliIIIIPMIUIIIIIRII1FIIII V,iiisiiiiiiiiiniiiiiiEini1blli

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10、III IIIIHIIIIIIIIEII Jiimiiiii IIIIIVIlil lIHlibll-tldliailll fell 1 iiPiniaiiiiiiiviiiiiii JiiiiiinillrivllhhlliivillOHiqiilliPiir HldilllinpitlllNlHliipill lil hiiiniiiiiiiitiifliiiiiviiiivii32*500=160009 ttBiirmnimi-BBizr iiii-imiiiiiii'biiii limn ni4i»iiidiiiiiii HlltbllHRlIililliiH I I

11、II I P9B0 I III mu 11 iiiiu mi him uiiiiii KHIMIINHIlitllitfi iciiaciaianniaaiBiawi=1;jiaiii；F=-=liiOh!wiPli桥面边线道路中心线| !«> BiHiiiiaiai1 llllEllllllinilllEhll»l|i illlhlliJIilllklliiillliilIlli PIIIIIIIIVIIII Hill II桥面中心线-81400I 1J B I lEillllLl I life桥面中心线16*500=8000桥面边线弧形钢管拱圈支架平面布置图三、拱

12、圈施工支架设计3.1拱圈内模几何数据一览表子母代号 r半径l净跨度 f矢冋 s圆弧长 a 0 跨中起算圆心角x拱脚起算水干距y弧线坐标矢跨 比f/l=0.5项目x/l2 a 0s/lr/le/l备注0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50y/f0.4360.6000.7140.8000.8660.9160.9540.9800.9951.000180°00，001.5710.5000sin a0.9000.8000.7000.6000.5000.4000.3000.2000.1000COS a0.4360.6000.7140.8000.8660.

13、9160.9540.9800.9951.0003.2拱圈饰面石底面搁栅参数一览表拱跨编号设计半径R支承钢管支承方木(mm)调节木楔(mm)弧形钢管外半径(mm)矢咼f(mm)拱趾直段(mm)弧形钢管理论长+2*H 1 ( mm)第1、第9跨51105050*100304980498090017445第2、第8跨60505050*100305920592060019798第3、第7跨70005050*100306870687030022183第4、第6跨79505050*100307820782010024567第5跨89005050*10030877087700275523.3 拱圈施工支架立

14、柱平面布置方案 根据饰面石单块构造尺寸和排砌展开面示意图，拟采用拱跨方向柱距统一取500mm横桥向柱距统一取800mm步距统一取用1800mm支架单杆承载面积20.5*0.8=0.40m 2。四、支架搭设方法4.1 地基加固处理桥位降坡标高定在承台顶面标高下 250mn，采用100mm碎卒石垫层找平夯实后 浇筑150mm厚C20砼地坪，与墩台顶面标高持平。4.2 材料选用和质量要求钢管规格为© 48X 3. 0mm且有产品合格证。钢管的端部切口应平整，禁止 使用有明显变形、裂纹和严重绣蚀的钢管。扣件应按现行国家标准钢管支架扣件（GB15831的规定选用，且与钢管 管径相配套的可锻铸铁

15、扣件，严禁使用不合格的扣件。新扣件应有出厂合格证、 法定检测单位的测试报告和产品质量合格证， 当对扣件质量有怀疑时， 应按现行 国家标准钢管支架扣件（GB15831的规定抽样检测。旧扣件使用前应进行质 量检查，有裂缝、变形、锈蚀的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。4.3 平面定位以拱跨中心线为控制线，向拱趾方向按 500mm间距布置支架立柱；以墩台 中心线为控制线，横桥向按800mm可距布置支架立柱，形成500*800柱网。横桥 向边柱超出桥面宽度500，同时另设1200mm或 2400mm宽人行道作业面，与支 架分离搭设；拱跨方向边柱在承台顶面不大于 1 排。4.4 竖向定位支架立柱根部用板

16、方做垫木，扫地杆离地面200mm后按步距1800mm搭设纵 横向水平杆，水平杆离拱顶饰面石w 50cm,即最后一层水平杆可自由调节步距。4.5 弧形钢管定位弧形钢管定位有多种方法： 弧形管搁于横桥向水平管，该水平管与支架立柱扣件固结，同时该水平 管下有顺桥向水平管与支架立柱扣件固结， 此时弧形管下有两个抗滑扣件， 此种 情况较少，仅在立柱与纵横向水平管交叉点发生； 弧形管与支架立柱用扣件固结，同时在弧形管下增设横桥向水平管与支 架立柱固结，此时弧形管与立柱间有两个抗滑扣件； 弧形管与拱跨方向水平杆交叉时，在水平管下增加一根横桥向水平杆与 拱跨方向水平杆扣件固结，同时增加一根 2m短管斜撑，分别

17、与上述横桥向水平 杆和两根支架立杆扣件固结，此时弧形管搁于增加的横桥向钢管并用扣件固结； 弧形管在支架步距间的跨距较大时， 在1/2步距间增加一根2m长水平杆 与三根支架立杆扣件固结， 同时与弧形管扣件固结， 再按的方法对此支撑点加 固。4.4 三维剪刀撑设置 横桥向剪刀撑：除桥面两侧支架端面设剪刀撑外，在桥宽范围每4.8m设拱跨方向剪刀撑。 拱跨方向剪刀撑：在拱跨中心线和两侧各设一道或二道剪刀撑，间距控 制在w 5m 水平剪刀撑：扫地杆位置一道，以上 3.6m 道。4.5 饰面石排砌搁置点檩条设置方案 弧形管横桥向布置间距800mm同支架立柱间距。 饰面石搁置点檩条间距布置：根据饰面石排砌面

18、展开图，饰面石拱跨向长14011618,檩条间距拟按500 布置，每块料石设3根檩条，两端悬挑200.5mn309mm饰面石拱跨向400mm 檩条间距拟按200mm布置，每块料石设2根檩条后两端悬挑100mm 檩条结构组成：双拼 48钢管固定于弧形钢管，为便于调节石材接缝的 平顺，在双拼钢管上用铁丝绑扎 50*100 方木，以利固定调节木楔。五、支架构件承载力验算5.1 支架材料参数2 2 2支架钢管48*2.5截面积A=n (48 -43 )/4=357mm回转半径 r= V482+432/4=16.11mm惯性矩 I=0.0491(48 4-434)=92.78*10 3mm4转动惯量 w

19、=0.0982(484-434)/48=3866mm3钢管旧材折算抗压强度 f=205N/mm2*0.85=174N/mm2横杆步距1800mm寸，立柱长细比入 i=(hi+2a)/r=(1800+2*200)/16.11=136.56查表得© 1=0.364得单杆稳定允许承载力 Nd1=© i*A*f=0.364*357*174=22.6KN横桥向方木50*100，载面积A=50*100=5000mm转动惯量 W=100*50/6 =4.17*10 4mm惯性矩 1=100*50 3/12=10.42*10 5mrh5.2支架立柱承载力计算表拱跨编号承受何载(KN/m2)

20、承载面积(m2)实际轴向力(KN )允许承载力安全储备系 数第1、第9跨26.64+1.4=28.040.4011.2222.62.01第2、第8跨26.64+1.4=28.040.4011.2222.62.01第3、第7跨26.64+1.4=28.040.4011.2222.62.01第4、第6跨28.2+1.4=29.60.4011.8422.61.91第5跨28.2+1.4=29.60.4011.8422.61.915.3支承饰面石的横桥向直管强度验算横桥向檩条采用6m双肢钢管和100*50木方组合檩条，钢管搁置于弧形管,弧形管间距同支架立柱800,即横桥向直管计算跨度同支架立柱间距，按

21、五孔连 续梁计算最大弯矩。根据五跨连续梁内力计算系数表知，在第一支座处负弯矩最大，对支承饰 面石的横桥向组合檩条，分别在均布荷载条件下和集中荷载条件下进行强度验(一)均布荷载横桥向双肢直管强度验算表(按五跨连续梁内力系数计算)拱跨编号计算 跨度(m)恒载q(KN/m)恒载系数活载p(KN/m)活载系数最大弯矩(KN-m2*+2*钢管最大应力E =M/W(N/mm2)双管允许 应力2*174(N/mm2第1、第9跨0.826.64-0.1056.3-0.1192.272.27*10 6/3866*2=294348第2、第8跨0.826.64-0.1056.3-0.1192.272.27*10 6

22、/3866*2=294348第3、第7跨0.826.64-0.1056.3-0.1192.272.27*10 6/3866*2=294348第4、第6跨0.828.2-0.1056.3-0.1192.372.37*10 6/3866*2=306.5348第5跨0.828.2-0.1056.3-0.1192.372.37*10 6/3866*2=306.5348(二)集中荷载横桥向双肢直管强度验算表(按五跨连续梁内力系数计算)拱跨编号计 算 跨 度(m)恒载q(KN)恒载系数活载p ( KN)活载系数最大弯矩(KN-m*+*钢管最大应力E =M/W(N/mm2)第1、第9跨0.826.64*1.

23、54/6=6.84-0.2816.3*1.6/4=2.52-0.3192.182.18*10 6/3866*2=282<348第2、第8跨0.826.64*1.401/6=6.22-0.2816.3*1.6/4=2.52-0.3192.042.04*10 6/3866*2=264<348第3、第7跨0.826.64*1.618/6=7.18-0.2816.3*1.6/4=2.52-0.3192.262.26*10 6/3866*2=292<348第4、第6跨0.828.2*1.507/6=7.08-0.2816.3*1.6/4=2.52-0.3192.232.23*10 6/

24、3866*2=288<348第5跨0.828.2*1.438/6=6.76-0.2816.3*1.6/4=2.52-0.3192.162.16*10 6/3866*2=279<3485.4钢管组合檩条桡度计算248*2.5钢管与100*50方木组合檩条在均布荷载作用下，按简支梁计算檩条桡度：45343f=5*(28.2+6.3 ) *800/384 (2.1*10 *2*92.78*10 +1*10 *10.42*10 )=5*(28.2+6.3 ) *8007384*143.1676*10 88-8=3.475*10=3.475mm5.5弧形钢管强度验算弧形钢管用6m48*2.5

25、钢管弯曲而成，假定弧形管支承点按500mn均匀布置，在距度500mn范围内布置有2根搁置400宽饰面石的檩条，间距200mm按 两跨连续梁计算弧形管杆件。第5跨最大设计荷载:恒载：q=28.2KN/nf活载：p=2.1KN/m"2g2gJg2gABC150 200 150 150 200 150 f_f1_1_1f1G=28.2*0.8*0.4=9.02KNP=2.1*0.8*0.4=0.67KN500500跨中弯矩M1=0.222GI+0.278PI=0.222*9.02*0.5+0.278*0.67*0.5=1.09KN-m AB150 200 150 ff11500500应力B

26、 =M/W=1.09*10 6/3866=282N/mm>174N/mm结论：在400宽饰面石下弧形管强度不足，必须在此跨中增加一个支撑点，减小计划跨度，由500mn改为250mn跨后满足强度需要。在饰面石长度方向支承点均位于支撑结点，可满足强度要求六. 弧形钢管抛高值取用方案项目规范参考值（mm拟采用值（mm接头承压非弹性变形饰面石与木楔22木楔与檩条木22檩条木与钢管22钢管立柱与垫木22垫木与砼地坪22支架基础沉陷砼地坪31合计1311根据公路桥涵施工技术规范，质量检验标准，拱架制作时允许偏差土 5mm支 架和曲线形拱桥的标高允许偏差+20mm -10mm。经综合考虑，实际在安装弧形 钢管的标高时，抛高20mm即可。七、支架安全要求7.1 支架使用规定7.1.1 严禁在架上戏闹或坐在栏杆上等不安全处休息；7.1.2 严禁攀援支架上下，发现异常情况时，架上人员应立即撤离；7.1.3 支架上垃圾应及时清除，以减轻自重并防止坠物伤人。7.2 拆除规定7.2.1 拆除