1、源石大桥拱架施工方案计算源石大桥拱架施工方案计算源石大桥拱架施工方案计算一、工程概况源石大桥主孔为110m整体式钢筋混凝土箱形拱，主拱圈采用钢拱架上现浇，拱上腹孔空心板采用预制吊装。主拱圈钢拱架拼装采用工厂加工专用钢拱架，具体结构形式和工程数量参见附图。钢拱架的安装采用缆索吊装系统进行，缆索吊装系统由缆索（主索、起重索、牵引索）、索塔、索鞍、跑车、起重及牵引滑车组、卷扬机等组成，设置后锚作为缆索和扣索锚固点，缆索的设计跨度为150m。 钢拱架采用10组扣索（每组4根）分两岸对称扣挂，每岸5组。每组扣索为一个施工节段，分两岸对称施工。缆索吊装施工一次吊装1联基本节段，连接构件单独安装。节段吊装之
2、前支撑架均安装好，以保证钢拱架稳定性。起吊重量包括1联基本节段的总重量。二、计算编制依据（1）、本项目施工图纸。 （2）、一般用途钢丝绳（GBT 20118-2006） （3）、钢结构设计与计算（ISBN 7-111-07664-8） （4）、桥涵（ISBN 7-114-03460-1） （5）、建筑施工起重吊装安全技术规范（JGJ 276-2012）三、缆索系统计算1、索塔高度确定索塔位于0#桥台和1#桥台位置处，塔与塔中心距离约为150m。16（拱架高）+2（拱肋高）6（吊装距离）+2（吊具高）+2（安全距离）+150/16（主索垂度）=37.4米因起拱线位置比桥台顶标高低22.6米，所以
3、塔高从桥面以上为37.4-22.6=14.8米,本计算索塔高度设为18米（考虑吊装空心板）。吊装主跨径为150m，两边跨跨径为30m。2、主索计算 因两岸缆索索塔高差为0，所以此计算中cos=0。根据GBT 20118-2006 一般用途钢丝绳，主索选用52（637 纤维芯）为一组的钢丝绳，左右各一组，52（637）钢丝绳技术参数为：米重1000kg/100m，断面积F1003.8mm2，钢丝直径d2.4mm，抗拉强度为1870Mpa，弹性模量Ek75600Mpa。（1）、主索破断力主索采用公称抗拉强度为1870Mpa的钢丝绳，其破断拉力等于167t。（2）、主索最大张力和强度验算作用于主索上
4、的荷载有集中荷载和均布荷载，集中荷载包括：a、吊装节段重P113.3t（一联基本标准节段、平横联及螺栓）b、吊具重（2台跑车、动滑轮）P21tc、P30.5t(每台跑车走4线，起重索起落高度40m的重量)那么QP1P2 P314.8t均布荷载包括：a、主索自重q10.01t/mb、22起重索：q20.0018t/mc、24牵引索：q30.00214t/md、支索器重量（主索每20米布置一道，每个支索器重20kg）q40.001t/m那么qq1q2 q3 q40.01t/m主索跨中设计最大垂度主索跨中最大弯矩主索最大水平张力为则主索最大张力为式中，为在靠吊装系统内侧主索与水平线的竖向夹角，按力的
5、三角关系计算得出：主索与最大吊重在靠吊装系统内侧作用于缆塔的竖向力为：，则 主索的安全系数为（3）、主索弯曲应力验算（4）、接触应力验算（5）、安装张力H0和初始安装垂度f0张力的垂直分力：最大张力：安装时每根索的拉力：3、起重索计算取单组起重索计算，起吊总重Q4.8t/2=7.4t,单吊点起吊，转向滑轮轮数=2,起重索工作线数n4，滑轮组轮数m3，滑轮直径为340mm。起重滑车采用普通6t滑车，滑车直径350mm。起重索采用22（637），g起0.0018t/m，F起174.27mm2，1670Mpa，Tn26.7t，Ek75600Mpa，d1mm（1）、计算起重索绕过绞车端的张力（2）、起
6、重索接触应力验算（3）、卷扬机起升能力计算起重卷扬机采用8t卷扬机。起重索在进入跑车滑车组之前，已经经过1个塔顶转向滑轮，进入滑车组的拉力为：80.947.52t,在滑轮组上下挂架走4后，拉力为： 29.18t 2台天车起升力为：229.18=58.36tQ=14.8t(卷扬机起升力满足要求)4、牵引索计算牵引索牵引力由跑车运动阻力W1、起重索运动阻力W2和牵引索自然松弛力W3三部分组成。牵引索采用24(637)，q10.00214t/m, F引=210.87mm2，d=1.1mm, T破31.7t,=1670MPa,Ek=75600Mpa。牵引卷扬机选用两台8t卷扬机，牵引滑轮组选用普通10
7、t滑车，滑车直径450mm。因为吊装拱脚节段时，跑车至塔架最近距离为15m，当x15m时，牵引升角最大，张力方程为：跑车运动阻力：（无衬套）起重索运动阻力：牵引索自然松弛张力：总牵引力牵引索最大拉力：牵引索接触应力验算：四、拱架扣索系统计算扣索的索力采用计算软件进行计算。具体计算步骤如下：1、结点及单元拱架单元划分：以拱架和扣索的轴线交点、连接构件中心点为结点，每两个结点之间为一个单元，所有结点均为拱架截面中心点。扣索单元划分：扣索扣在桥台上的，以桥台实际位置和扣索轴线与拱架截面形心的交点为结点，两结点之间为一单元；扣索锚固在索塔上的，以塔顶和扣索轴线与拱架截面形心的交点为结点，两结点之间为一
8、单元。结点编号：半跨拱架共划分为6个单元；每组扣索为一单元，半跨共5个单元。结点编号由拱脚开始编号。单元连接方式：拱架单元之间为刚结，扣索单元与拱架单元之间为铰接。位移约束：拱脚及锚点处均根据实际情况约束自由度。2、确定计算参数坐标系建立：以拱架拱脚节段在临时拱座上中心点为坐标原点，以金沙至遵义为横坐标，竖直向上为纵坐标方向。荷载条件：荷载包括钢拱架自重、安装时的施工荷载。施工荷载根据公路桥涵施工技术规范（JTJ 0412000）取值，取1.0KPa，施工荷载只在加载节段计入，即在加载下一节段时前面所有节段只有自重而无施工荷载；拱架自重简化为作用在加载节段上的均布荷载。材料性质：包括材料的弹性
9、模量、截面面积、惯性矩及自重。钢拱架各杆件的材料属性均取弹性模量，泊松比为0.3，密度为。钢丝绳弹性模量取，泊松比为0.3，密度为。3、利用电算软件建立模型首先输入最后阶段，即扣索全部扣挂时结点坐标，建立单元及位移约束，再输入各计算参数。4、计算（由软件完成）5、输出计算结果扣索模型：索力输出：所有拱架加载后各项参数加载阶段扣索单元编号缆索索力T（t）缆索与背索水平合力H（t）缆索与背索竖向分力合力（t）单根索塔上扣索索力F（t）扣索与索塔夹度a1缆索产生的索塔压力N1（t）扣索与背索产生的索塔压力（t）扣索产生的索塔压力合力N2=N2i索塔压力合力N=N1+N2 (t)所有拱架节段加载后13
10、5.635.6（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备注：索塔压力为一根钢管索塔上的值6、扣索验算根据上表扣索索力值，扣索采用4组28(637)钢丝绳，总破断力T破172.8t,=1670MPa,Ek=75600Mpa。根据源石大桥扣索索力表，可知最不利情况为加载第五段拱架时，此时扣索4上的索力最大，为43.9t。扣索安全系数：满足要求。五、其余临时结构计算1、索塔计算本缆索吊装系统索塔采用630mm10mm
11、螺旋钢管，其主要荷载为缆索及扣索产生的竖向力和水平力，水平力通过缆风索进行平衡，所以验算其强度和稳定性即可。(1)、索塔外力、缆索产生的竖向压力（单根钢管索塔） 如表，缆索对单根钢管索塔产生的最大竖向压力为20.82t。、扣索产生的竖向压力 如表，扣索产生的最大竖向压力为48.46t。、索鞍、塔上构件及索塔自重产生的竖向压力（单根钢管索塔）外力对索塔产生的总竖向力为(2)、受力计算、钢管索塔特性索塔采用630mm10mm螺旋钢管，钢管截面积为19468mm2。由于钢管索塔有两道横联，所以钢管的计算长度lp按图纸为7.5m。、索塔强度验算、索塔整体稳定性计算2、后锚桩计算源石大桥每岸设两根锚桩，
12、锚桩形式采用重力式锚锭与圆形锚桩相结合的方式，重力式锚锭顺桥向长6.5米，横桥向宽4米，深度3.5米，圆形锚桩直径为2米，长6米，埋深4米，露出地面2米，锚桩位于锚锭中且均采用C30混凝土。本计算主要计算锚桩的抗拔性验算、抗剪验算及锚锭的抗滑稳定性计算，由于埋深较深，锚锭的倾覆稳定性可不必验算。锚锭和锚桩均布设构造钢筋，其中主筋为20，间距为20cm；箍筋为8，间距15cm，锚桩箍筋按螺旋形布设。(1)、锚桩验算作用在锚桩上产生最大外力时，为吊装最后一段拱架时，此时扣索3至扣索5均锚固在后锚桩上，所以此时外力分两部分。一部分为缆索吊装系统主索所施加的；一部分为后35段扣索所施加的。外力与水平面
13、角度为31，单根锚桩上所受的拉力为：水平分力和竖向分力为：、锚桩抗拔性验算源石大桥两岸锚桩处均为砂土质基础，根据公路桥涵地基与基础设计规范，桩周极限摩阻力p为0.060.14MPa，取p为0.1MPa，锚桩容许抗拔力为：安全系数、锚桩抗剪验算单个锚桩所受剪力为：查表得，C30混凝土标准强度为21MPa，其抗剪强度为0.1即2.1MPa。(2)、锚锭验算锚锭主要验算其抗滑稳定性即可。锚锭处为略微破碎石质基础，基底摩擦系数取0.8。六、桥台稳定性计算由于扣索1和扣索2扣挂于桥台上，因此需要计算桥台的抗倾覆稳定性和抗滑稳定性。1、抗倾覆稳定性计算 取1#桥台进行计算（混凝土方量较小）扣索1产生的倾覆力矩为：扣索2产生的倾覆力矩为：桥台自重产生的稳定力矩为：抗倾覆稳定性：满足要求。2、抗滑稳定性计算桥台处为夹泥石质基础，基底摩擦系数取0.6。
