源石大橋拱架施工方案計算

1、源石大橋拱架施工方案計算一、工程概況源石大橋主孔為110m整體式鋼筋混凝土箱形拱，主拱圈采用鋼拱架上現(xiàn)澆，拱上腹孔空心板采用預(yù)制吊裝。主拱圈鋼拱架拼裝采用工廠加工專用鋼拱架，具體結(jié)構(gòu)形式和工程數(shù)量參見附圖。鋼拱架的安裝采用纜索吊裝系統(tǒng)進行，纜索吊裝系統(tǒng)由纜索（主索、起重索、牽引索）、索塔、索鞍、跑車、起重及牽引滑車組、卷揚機等組成，設(shè)置后錨作為纜索和扣索錨固點，纜索的設(shè)計跨度為150m。 鋼拱架采用10組扣索（每組4根）分兩岸對稱扣掛，每岸5組。每組扣索為一個施工節(jié)段，分兩岸對稱施工。纜索吊裝施工一次吊裝1聯(lián)基本節(jié)段，連接構(gòu)件單獨安裝。節(jié)段吊裝之前支撐架均安裝好，以保證鋼拱架穩(wěn)定性。起吊重量包

2、括1聯(lián)基本節(jié)段的總重量。二、計算編制依據(jù)（1）、本項目施工圖紙。 （2）、一般用途鋼絲繩（GBT 20118-2006） （3）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算（ISBN 7-111-07664-8） （4）、橋涵（ISBN 7-114-03460-1） （5）、建筑施工起重吊裝安全技術(shù)規(guī)范（JGJ 276-2012）三、纜索系統(tǒng)計算1、索塔高度確定索塔位于0#橋臺和1#橋臺位置處，塔與塔中心距離約為150m。16（拱架高）+2（拱肋高）6（吊裝距離）+2（吊具高）+2（安全距離）+150/16（主索垂度）=37.4米因起拱線位置比橋臺頂標(biāo)高低22.6米，所以塔高從橋面以上為37.4-22.6=14.8米,

3、本計算索塔高度設(shè)為18米（考慮吊裝空心板）。吊裝主跨徑為150m，兩邊跨跨徑為30m。2、主索計算 因兩岸纜索索塔高差為0，所以此計算中cos=0。根據(jù)GBT 20118-2006 一般用途鋼絲繩，主索選用52（6×37 纖維芯）為一組的鋼絲繩，左右各一組，52（6×37）鋼絲繩技術(shù)參數(shù)為：米重1000kg/100m，斷面積F1003.8mm2，鋼絲直徑d2.4mm，抗拉強度為1870Mpa，彈性模量Ek75600Mpa。（1）、主索破斷力主索采用公稱抗拉強度為1870Mpa的鋼絲繩，其破斷拉力等于167t。（2）、主索最大張力和強度驗算作用于主索上的荷載有集中荷載和均布荷

4、載，集中荷載包括：a、吊裝節(jié)段重P113.3t（一聯(lián)基本標(biāo)準節(jié)段、平橫聯(lián)及螺栓）b、吊具重（2臺跑車、動滑輪）P21tc、P30.5t(每臺跑車走4線，起重索起落高度40m的重量)那么QP1P2 P314.8t均布荷載包括：a、主索自重q10.01t/mb、22起重索：q20.0018t/mc、24牽引索：q30.00214t/md、支索器重量（主索每20米布置一道，每個支索器重20kg）q40.001t/m那么qq1q2 q3 q40.01t/m主索跨中設(shè)計最大垂度主索跨中最大彎矩主索最大水平張力為則主索最大張力為式中，為在靠吊裝系統(tǒng)內(nèi)側(cè)主索與水平線的豎向夾角，按力的三角關(guān)系計算得出：主索與

5、最大吊重在靠吊裝系統(tǒng)內(nèi)側(cè)作用于纜塔的豎向力為：，則 主索的安全系數(shù)為（3）、主索彎曲應(yīng)力驗算（4）、接觸應(yīng)力驗算（5）、安裝張力H0和初始安裝垂度f0張力的垂直分力：最大張力：安裝時每根索的拉力：3、起重索計算取單組起重索計算，起吊總重Q4.8t/2=7.4t,單吊點起吊，轉(zhuǎn)向滑輪輪數(shù)=2,起重索工作線數(shù)n4，滑輪組輪數(shù)m3，滑輪直徑為340mm。起重滑車采用普通6t滑車，滑車直徑350mm。起重索采用22（6×37），g起0.0018t/m，F(xiàn)起174.27mm2，1670Mpa，Tn26.7t，Ek75600Mpa，d1mm（1）、計算起重索繞過絞車端的張力（2）、起重索接觸應(yīng)力

6、驗算（3）、卷揚機起升能力計算起重卷揚機采用8t卷揚機。起重索在進入跑車滑車組之前，已經(jīng)經(jīng)過1個塔頂轉(zhuǎn)向滑輪，進入滑車組的拉力為：8×0.947.52t,在滑輪組上下掛架走4后，拉力為： 29.18t 2臺天車起升力為：2×29.18=58.36t>Q=14.8t(卷揚機起升力滿足要求)4、牽引索計算牽引索牽引力由跑車運動阻力W1、起重索運動阻力W2和牽引索自然松弛力W3三部分組成。牽引索采用24(6×37)，q10.00214t/m, F引=210.87mm2，d=1.1mm, T破31.7t,=1670MPa,Ek=75600Mpa。牽引卷揚機選用兩臺8

7、t卷揚機，牽引滑輪組選用普通10t滑車，滑車直徑450mm。因為吊裝拱腳節(jié)段時，跑車至塔架最近距離為15m，當(dāng)x15m時，牽引升角最大，張力方程為：跑車運動阻力：（無襯套）起重索運動阻力：牽引索自然松弛張力：總牽引力牽引索最大拉力：牽引索接觸應(yīng)力驗算：四、拱架扣索系統(tǒng)計算扣索的索力采用計算軟件進行計算。具體計算步驟如下：1、結(jié)點及單元拱架單元劃分：以拱架和扣索的軸線交點、連接構(gòu)件中心點為結(jié)點，每兩個結(jié)點之間為一個單元，所有結(jié)點均為拱架截面中心點?？鬯鲉卧獎澐郑嚎鬯骺墼跇蚺_上的，以橋臺實際位置和扣索軸線與拱架截面形心的交點為結(jié)點，兩結(jié)點之間為一單元；扣索錨固在索塔上的，以塔頂和扣索軸線與拱架截面

8、形心的交點為結(jié)點，兩結(jié)點之間為一單元。結(jié)點編號：半跨拱架共劃分為6個單元；每組扣索為一單元，半跨共5個單元。結(jié)點編號由拱腳開始編號。單元連接方式：拱架單元之間為剛結(jié)，扣索單元與拱架單元之間為鉸接。位移約束：拱腳及錨點處均根據(jù)實際情況約束自由度。2、確定計算參數(shù)坐標(biāo)系建立：以拱架拱腳節(jié)段在臨時拱座上中心點為坐標(biāo)原點，以金沙至遵義為橫坐標(biāo)，豎直向上為縱坐標(biāo)方向。荷載條件：荷載包括鋼拱架自重、安裝時的施工荷載。施工荷載根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 0412000）取值，取1.0KPa，施工荷載只在加載節(jié)段計入，即在加載下一節(jié)段時前面所有節(jié)段只有自重而無施工荷載；拱架自重簡化為作用在加載節(jié)段上的均

9、布荷載。材料性質(zhì)：包括材料的彈性模量、截面面積、慣性矩及自重。鋼拱架各桿件的材料屬性均取彈性模量，泊松比為0.3，密度為。鋼絲繩彈性模量取，泊松比為0.3，密度為。3、利用電算軟件建立模型首先輸入最后階段，即扣索全部扣掛時結(jié)點坐標(biāo)，建立單元及位移約束，再輸入各計算參數(shù)。4、計算（由軟件完成）5、輸出計算結(jié)果扣索模型：索力輸出：所有拱架加載后各項參數(shù)加載階段扣索單元編號纜索索力T（t）纜索與背索水平合力H（t）纜索與背索豎向分力合力（t）單根索塔上扣索索力F（t）扣索與索塔夾度a1纜索產(chǎn)生的索塔壓力N1（t）扣索與背索產(chǎn)生的索塔壓力（t）扣索產(chǎn)生的索塔壓力合力N2=N2i索塔壓力合力N=N1+N

10、2 (t)所有拱架節(jié)段加載后135.635.6×（cos7.46°-cos31°)=3.8935.6×（sin7.46°+sin31°)=20.828.2020.82048.4669.2827.250038.352.99.48421.9561.522.75516.866.816.23備注：索塔壓力為一根鋼管索塔上的值6、扣索驗算根據(jù)上表扣索索力值，扣索采用4組28(6×37)鋼絲繩，總破斷力T破172.8t,=1670MPa,Ek=75600Mpa。根據(jù)源石大橋扣索索力表，可知最不利情況為加載第五段拱架時，此時扣索4上的索力

11、最大，為43.9t。扣索安全系數(shù)：滿足要求。五、其余臨時結(jié)構(gòu)計算1、索塔計算本纜索吊裝系統(tǒng)索塔采用630mm×10mm螺旋鋼管，其主要荷載為纜索及扣索產(chǎn)生的豎向力和水平力，水平力通過纜風(fēng)索進行平衡，所以驗算其強度和穩(wěn)定性即可。(1)、索塔外力、纜索產(chǎn)生的豎向壓力（單根鋼管索塔） 如表，纜索對單根鋼管索塔產(chǎn)生的最大豎向壓力為20.82t。、扣索產(chǎn)生的豎向壓力 如表，扣索產(chǎn)生的最大豎向壓力為48.46t。、索鞍、塔上構(gòu)件及索塔自重產(chǎn)生的豎向壓力（單根鋼管索塔）外力對索塔產(chǎn)生的總豎向力為(2)、受力計算、鋼管索塔特性索塔采用630mm×10mm螺旋鋼管，鋼管截面積為19468mm

12、2。由于鋼管索塔有兩道橫聯(lián)，所以鋼管的計算長度lp按圖紙為7.5m。、索塔強度驗算、索塔整體穩(wěn)定性計算2、后錨樁計算源石大橋每岸設(shè)兩根錨樁，錨樁形式采用重力式錨錠與圓形錨樁相結(jié)合的方式，重力式錨錠順橋向長6.5米，橫橋向?qū)?米，深度3.5米，圓形錨樁直徑為2米，長6米，埋深4米，露出地面2米，錨樁位于錨錠中且均采用C30混凝土。本計算主要計算錨樁的抗拔性驗算、抗剪驗算及錨錠的抗滑穩(wěn)定性計算，由于埋深較深，錨錠的傾覆穩(wěn)定性可不必驗算。錨錠和錨樁均布設(shè)構(gòu)造鋼筋，其中主筋為20，間距為20cm；箍筋為8，間距15cm，錨樁箍筋按螺旋形布設(shè)。(1)、錨樁驗算作用在錨樁上產(chǎn)生最大外力時，為吊裝最后一段拱架時，此時扣索3至扣索5均錨固在后錨樁上，所以此時外力分兩部分。一部分為纜索吊裝系統(tǒng)主索所施加的；一部分為后35段扣索所施加的。外力與水平面角度為31°，單根錨樁上所受的拉力為：水平分力和豎向分力為：、錨樁抗拔性驗算源石大橋兩岸錨樁處均為砂土質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，樁周極限摩阻力p為0.060.14MPa，取p為0.1MPa，錨樁容許抗拔力為：安全系數(shù)、錨樁抗剪驗算單個錨樁所受剪力為：查表得，C30混凝土標(biāo)準強度為21MPa，其抗剪強度為0.1即2.1MPa。(2)