拱桥拱架设计与承载验算

拱桥拱架设计与承载验算

一、基本情况和有关数据

1、拱桥设计净跨径L 『1800厘米，拱圈宽度B 0 = 430厘米，矢 高f=360厘米 取拱架预拱度A f=L 0/600=3厘米 则拱架净矢高f 0=f+

△f=360+3=363厘米。考虑到拱圈施工时会产生振动，拱圈浆砌块石 容重取Y = 2.4x 1.20=2.88t/m 3o

2、拱盔立柱的纵、横向间距划分

靠两桥台排柱和第一节弓形木的平距分别取30厘米和270厘米， 则跨中段的4间档纵平距设五根立柱，@纵二［1800 - (30+270) x2 边］/4档=300厘米，拱盔桁片的横向间距取@横二［430 - 2x15］/3间 档= 133厘米，即拱板间距L 板、跨中立柱、托木和拉梁平均宽度为 16厘米外，其余拱盔桁片宽为14厘米。

3、拱板验算单元宽取20厘米，板厚取7厘米，则85厘米厚拱 圈及拱板等的单位长度重q 拱二(0.85x2.88+0.07x0.75)x0.2 = 0.5001t/m 。施工集中荷载取p 施= 200kg o

4、作用于每棍拱盔桁片上的单位长度的施工荷载为E q ,,=

拱

(0.5001/0.2+其它 0.16) x1.3+拱盔约 0.32 = 3.779t/m ，取施工荷载 p 施 =400kg o

二、拱板强度验算

板按二跨连续计算，由《结构静力计算手册》得：E M 板=-0.125 xq 拱 x L 板 2 - O.094xp 施 x L 板=-0,125x 0,5001x 1，332

-

0.094x0.2x1.33= - 0.13558t-m（支点处弯矩值为负），板的单元宽抗弯截面模量W板二20x72/6=163.33cm3 ,则板的应力6板=E M板/W板=13558/163.33=83.01kg/cm2，因6板v [6]=95kg/cm2，故板的强度可以满足要求。

三、拱盔承载验算及技术措施

1、跨中立柱承受垂直荷载最大，且立柱最长（立柱长取

363-24=339厘米），其上荷载为N柱=E q拱火@纵+ p施=

3.779x3.00+0.4=11.737t，柱截面尺寸取 16x16 厘米，其

截面面积A .= 16x16 = 256cm2，截面惯性半径为i

柱

= 0.289x16=4.6 厘米，柔度入柱=339/4.6=73.70<80，稳定

系数查表得⑴柱=0.536，则应力6压柱=N柱/6柱公柱= 11737/

（0.536x256）=85.54kg/cm2，因6压v [6]=90kg/cm2 , 故立

柱承载能力满足要求。

2、根据验算结果，结合已实施过的拱架图，拟采取以下技术措施：

1 ）拱盔跨中设3根立柱和4档，斜杆的截面取14x14厘米，两边的短立柱和斜杆截面取14x12厘米。

2 ）拉梁为16x16厘米，弓形木端头厚不小于12厘米，小托木端头厚10厘米，斜杆节点在拉梁顶和弓形底均凿槽深2厘米，拉梁端节点凿槽深3厘米。

3 ）拉梁端节点扣616螺栓和 6mm 钢板联固，拉梁接头用616 螺栓

和6mm钢板，其端头与台口留约6cm间隙，用硬木垫楔紧，弓

形木端头用614螺栓与小托木联固，除以上情况外，其余节点均用⑴

14x250扒钉固定。

4）跨中段3根立柱下用硬木楔，其余用简易楔木，以便控制松楔落

架，拱圈桁片的所有纵横联系，均用614螺栓锁固，不得用长钉。

五、拱支架的承载验算

1、因台身不高，地基较好及溪水不深，拟采用贝雷架，跨中设支承，二跨连续支架纵梁，每跨L=（19 - 1.4）/2=8.8m，取8桐4组贝

雷架，其横向间距@贝二（12.0 - 2x0.15）/7间档=1.671m。

2、纵梁承载有22#槽钢横梁q横=7 ^x21/8.8=16.7kg/m2，贝雷片 q 贝二 2x300/3.0=200kg/m2 , E q 拱=3.265/1.3 = 2.5115t/m2=2511.5kg/m2，取一组单排贝雷架为承载单元宽度，B贝二 12/4组= 3.0m,（4组为8条6节片长的贝雷架），得E q纵二（E q拱+ q 横）xB 贝+q 贝=（2511.5+16.7）x3.0+200=7785kg/m，纵梁取 p 施=0.4t o

3、计算二跨连续梁的支点负弯矩

E M m 贝=-0.125x7.785x8.82 - 0.094x0.4x8.8二-75.69 t - m =

78.82x0.95=74.879 t-m，故可以满足要求。（由《公路桥梁施工手册》查表可知，不加强的单排单层贝雷架之允许承弯能力，当用旧贝雷片时打0.95折）。因二跨连续梁的跨中正弯矩 E M中贝二0.07x7.785x8.82+0.203x0.4x8.8=42.916 t-m

4、支承每组单排贝雷纵梁跨中之Q中二中

0.375x7.785x8.8+0. 406x0.4=25.853t 。

5、在贝雷纵梁上横布22#槽钢横梁来支承拱盔桁片，因拱盔与 纵梁的横向间距不同，取中部拱盔距纵梁大值74cm (承载最不利位 置)来验算横梁。如下图示：

(1 )一个楔木支承点有拱盔立柱及斜杆的集中荷载，E N

柱之

1.8x11.044=19.879t , q 横=3 ^x0.021=0.063t/m o (2 )横梁按三跨连续计算，由《结构静力计算手册》，得交点负 弯矩作控制验算，为E M m 横=-0.175x E N 柱义@贝-0.1xq 横义@贝2=- 0.175x19.879x1.67 - 0.1x0.063x1.672= - 5.8096 - 0.0176=- 5.8272t-m , 22 #槽钢之三根组合E W 横= (3x191) x0.8 (折减系数)二 458.4cm 3。则6w 横= E M m 横/E W 横=582720/458.4=1271.2kg/cm2<[6] =1600 kg/cm 2，故可满足要求，其挠度为：

f m 横=[0.99 x E N 柱火@贝 3+0.677 xq 横义@贝 4]/(100 xEI)

=[0.99x19879x1673 - 0.677x63x1674]/ [100x2x106x(3x2100)x0.8] =0.124cm<[f]=167/800=0.21cm o

可见横梁承载时挠度小，有利于拱架的整体稳定。

六、支架贝雷纵梁的支承验算与技术措施

1、纵梁跨中支承荷载 Q 中=43.055t,(以一组单排贝雷架计)， 采取0.625x7.785x8.8+0.594x0.4=43.055t 梁两端支承之Q -L L ±J 端