拱圈浇筑过程中拱架的受力分析
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拱圈施⼯⽅案呈祥桥拱圈施⼯⽅案⼀、⼯程概况嘉祥县呈祥⼤桥位于嘉祥县县城东,呈祥⼤道朱楼庄段,连接嘉祥县⾄开发区、济宁的交通要道。
该桥设计荷载等级为公路-Ⅰ级,桥梁总长度75.642⽶,桥⾯宽度43.9⽶。
本桥采⽤实腹式等截⾯圆弧拱,拱轴线为圆曲线型式,共3孔,净跨径:14,20,14m;主拱圈圆曲线半径为14.95m,副拱圈圆曲线半径为10.55m。
拱桥主拱圈净跨径Lo=20.0m,净⽮⾼fo=4.0m,fo/Lo=1/5,副拱圈净跨径Lo=14.0m,净⽮⾼fo=2.8m,fo/Lo=1/5。
本桥主、副拱圈均采⽤钢筋混凝⼟结构,其中C30混凝⼟1975⽅,Ⅰ级钢筋77.9吨,Ⅱ级钢筋162.2吨。
⼆、施⼯准备1、施⼯组织机构(1)、施⼯组织机构成⽴拱圈施⼯质量管理⼩组,以项⽬经理为组长,质量管理⼩组下设⼏个职能部门,把质量措施切实落实到施⼯的全员、全⽅位和全过程中。
⼯程部、质安部对全过程进⾏重点监督和全⽅位服务,确保质量达到质量⽬标。
(2)、项⽬部及各分部的主要职能如下:<1>项⽬经理:全⾯负责拱圈施⼯的各项⼯作;<2>总⼯程师:协助项⽬经理做好技术分析及技术把关,全⾯负责技术管理⼯作。
<3>⼯程科:主管⼯程施⼯管理,负责施⼯计划的制定、实施,控制⼯程进度,协助总⼯制定各道⼯序的⽅案并贯彻落实。
<4>财务科:负责⼯程款划拨和⼯程资⾦筹集及各分部资⾦情况的检查,监督资⾦的使⽤。
<5>质检科:负责⼯程质量检查、检测并配合监理⼯程师进⾏⼯程验收。
<6>机料科:负责施⼯机械的调度、维修、保养和⼯程所⽤材料的调查、订购。
<7>办公室:负责后勤保障、宣传报道、安全保卫和疾病预防等。
<8>试验室:负责整个⼯程施⼯全过程中的试验⼯作。
<9>施⼯队:在项⽬部的领导下负责拱圈⽀架的搭设、钢筋的制安及混凝⼟的浇筑。
目录摘要第一章绪论.................................................1.1拱桥概述............................................拱桥的特点..............................................国内外发展状况 ........................................我国拱桥的发展方向及主要结构型式........................我国拱桥的施工方法......................................1.2论文简述............................................课题介绍 ...........................................建模依据 ...........................................第二章ANSYS软件介绍.....................................2.1 ANSYS 发展........................................2.2主要功能及特点......................................2.3典型的分析过程.....................................2.4负载定义及附表...................................... 第三章有限元分析 ........................................3.1模型参数............................................3.2建模过程............................................3.3加载及后处理........................................简述自重(deadweight) 作用在中跨处施加车辆荷载(load)第四章模型实验简介第五章数据分析比较4.1 .....................第六章结论...........展望 .............致谢 .............参考文献 .........拱桥静载受力分析和模态分析计算摘要:本文对跨度为3米,矢跨比为1/6的系杆拱桥在一定外力作用下的应力、应变、位移和拱桥模态利用an sys软件,进行了有限元建模和分析计算,得到了相应的计算结果,并与实验结果进行了比对,证明了建模是合理的,计算结果是可信的。
刚架拱加固施工中拱顶受力分析拱顶是拱门的顶部结构,用于支撑屋顶或穹顶,使其能够承受来自上部结构以及外部荷载的压力。
拱顶的加固施工是为了增强其承载能力,提高结构的稳定性和安全性。
在拱顶受力分析中,需要考虑以下几个方面:1.重力荷载:重力荷载是施加在拱顶上的自重荷载。
其大小取决于拱顶的几何形状、材料密度和厚度等因素。
2.水平力:水平力是来自风荷载或地震荷载施加在拱顶上的侧向力。
这些力会导致拱顶产生侧向位移和应力,需要通过加固措施进行抵抗。
3.垂直力:垂直力是由上部结构传递到拱顶上的荷载,如横梁、柱子等。
这些力会导致拱顶产生弯曲应力,需要通过加固措施来分散和减轻荷载。
4.温度变化:温度变化是导致拱顶产生热胀冷缩效应的原因之一、温度变化会导致拱顶产生膨胀和收缩,从而影响结构的稳定性和安全性。
在拱顶的加固施工中,通常采用以下几种方法来增强其承载能力:1.钢结构加固:可以在拱顶表面安装钢架或钢板,以增强其抗弯和抗扭刚度。
钢结构可以提供更高的强度和刚度,有效分散和传递荷载,减轻拱顶的应力。
2.纤维增强复合材料加固:可以使用碳纤维、玻璃纤维等纤维增强复合材料将拱顶进行包裹或加固。
这些复合材料具有高强度、高刚度和轻质化的特点,能够有效增加拱顶的承载能力。
3.加固支撑结构:可以通过增加支撑柱、梁等结构,以增强拱顶的稳定性。
加固支撑结构可以分散荷载,减轻拱顶的应力集中。
4.补强薄片:在拱顶的薄弱部位,可以使用钢板或混凝土板等材料进行加固。
这种方法可以增加拱顶的抗弯和抗剪能力,提高整体结构的强度和稳定性。
在进行拱顶加固施工之前,需要进行详细的受力分析和设计计算,确保加固措施的合理性和有效性。
同时,还需要考虑施工过程中的安全措施和质量监控,确保施工的顺利进行和加固效果的达到预期目标。
总的来说,拱顶的加固施工是一个综合性的工程,需要考虑多个因素的受力分析和设计计算。
通过合理选择和施工加固措施,可以增强拱顶的承载能力,提高结构的稳定性和安全性,保证结构的长期使用。
主拱圈拱架施工方案1、主拱圈拱架选择主拱圈拱架的型式分为木拱架和钢拱架两大类,钢拱架又分为组合钢梁式拱架、桁架式拱架、贝雷式拱架、扣件式管拱架等。
将房屋建筑施工用的钢管脚手架移植到拱桥施工中作钢拱架,目前已很普通,拱架塔建的跨度已由40m发展到m,拱架高度已达30m。
不仅在陆地上,在水深7m左右的河流中也可使用扣件式钢管拱架。
其最大优点是材料容易??,无须用起吊设备或浮船,要求的技术含量不高。
只要有专业的架子工便可搭设,杆件容易搬动,容易搭设。
但其最大缺点是用材料多,花工多。
根据本工程的特点,河水深最大水深6m),民工队伍的技术力量差、设备欠缺等实际情况,因此选择扣件式钢管作为拱架搭设材料。
2、拱架承台由于本工程分为两个枯水季节施工,第一个枯水季节从2007年12月1日~2008年4月30日,要求完成中间桥墩和南北两个桥台。
桥梁主拱圈和上部结构要到2008年10月以后第二个枯水季节才能施工。
为便于拱架施工和拱架的安全稳固,在围堰内抽干水后,浇筑混凝土拱架承台。
承台高出正常河水位0.2m,在承台上搭设钢梁(I 字钢或槽钢),拱架立柱支承于钢梁上。
承台之间的跨度取决于钢梁的长度,从经济方面考虑,打算租用浇筑水泥路面用的钢模(槽钢)来做钢梁。
根据调查,22cm宽的钢模最长的有3.3~3.5m。
因此,承台的净跨度为2.8~3.0m,承强宽度1.0m,长度29m。
为使承台容易拆除,在承台中心预埋Φ25mm的塑料管间距1.5m,管底离地面0.5m,采用膨胀炸药爆破。
第二跨拱有一纵向围堰,妨碍承台施工,可以直接将钢管打入围堰土中,直到河床底的砂卵石层上以不下沉为止。
围堰顶部用砂包垫底,在其上再铺垫6cm厚木板,作为钢管立柱基础。
图一为承台的布置方案。
3、拱弧曲线主拱圈设计拱轴曲线采用悬练线型,拱净跨50m,矢跨比1/8,拱净高6.25m,拱圈厚1.0m,混凝土标号为C35。
为便于拱架搭设,将拱轴坐标作了以下变动:○1将拱轴线坐标往下移至起拱线,拱轴曲线变为拱弧底(即模板面)曲线。
××大桥拱圈浇筑过程中拱圈支架的受力分析××大学应用力学研究所目 录1.工程概况 (1)2.有限元分析模型的建立 (1)2.1.结构模型的简化 (1)2.2.材料说明 (3)2.3.按设计说明要求进行整体计算 (3)2.3.1.拱架位移 (4)2.3.2.拱架应力 (5)2.3.3.拱架稳定 (5)3.砼施工过程中拱架受力计算 (6)3.1.荷载的简化 (6)3.2.施工阶段的模拟 (7)4.各施工阶段拱圈支架的受力情况 (7)4.1.第一阶段:拱架自重,拱盔荷、载风荷载作用 (7)4.1.1.拱架位移 (7)4.1.2.拱架应力 (8)4.2.第二阶段:对称浇筑拱脚段22.447m底板 (8)4.2.1.拱架位移 (8)4.2.2.拱架应力 (9)4.3.第三阶段:浇筑拱顶段30.762m底板 (9)4.3.1.拱架位移 (9)4.3.2.拱架应力 (10)4.4.第四阶段:对称浇筑1/4跨段20.073m底板(底板合拢) 104.4.1.拱架位移 (10)4.4.2.拱架应力 (11)4.5.第五阶段:对称浇筑拱脚段22.72m腹板 (11)4.5.1.拱架位移 (11)4.5.2.拱架应力 (12)4.6.第六阶段:浇筑拱顶段31.137m腹板 (12)4.6.1.拱架位移 (12)4.6.2.拱架应力 (13)4.7.第七阶段:对称浇筑1/4跨段20.318m腹板(腹板合拢) 134.7.1.拱架位移 (13)4.7.2.拱架应力 (14)4.8.第八阶段:对称浇筑拱脚段23m顶板 (14)4.8.1.拱架位移 (14)4.8.2.拱架应力 (15)4.9.第九阶段:浇筑拱顶段31.513m顶板 (15)4.9.1.拱架位移 (15)4.9.2.拱架应力 (16)4.10.第十阶段:对称浇筑1/4跨段20.563m顶板(顶板合拢) 164.10.1.拱架位移 (16)4.10.2.拱架应力 (17)5.各施工阶段拱圈支架的稳定情况 (17)5.1.整体稳定计算 (17)5.1.1.浇筑底板时拱架的整体稳定计算 (17)5.1.2.浇筑腹板时拱架的整体稳定计算 (18)5.2.局部稳定计算 (19)5.2.1.上弦杆局部稳定计算 (20)5.2.2.下弦杆局部稳定计算 (20)5.3.抗风倾覆性验算 (22)6.总结 (22)7.结论与建议 (23)1. 工程概况××大桥是××至四级公路项目中的一座大型桥梁,里程桩号K0+177.675~K0+327.325,桥梁全长149.65m ,桥型布置为:2x10m (钢筋混凝土空心板)+1x105(箱型拱)+1x10m (钢筋混凝土空心板),主桥桥宽9.0m 。
一、工程概况拱圈混凝土浇筑是桥梁、隧道等工程中的重要环节,关系到整个结构的稳定性和安全性。
本方案针对拱圈混凝土浇筑进行专项规划,确保施工质量和工程进度。
二、编制依据1. 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2011)2. 《建筑工程施工安全规范》(GB 50345-2010)3. 《桥梁工程安全技术规范》(JTG D60-2004)4. 设计文件及相关施工图纸三、施工准备1. 人员准备:组织专业施工队伍,明确各岗位责任,加强技术培训和安全教育。
2. 材料准备:确保水泥、砂、石、外加剂等原材料质量合格,并符合设计要求。
3. 设备准备:检查混凝土搅拌站、运输车辆、浇筑设备等,确保其正常运行。
4. 施工现场准备:清理施工现场,确保施工区域整洁、安全。
四、施工工艺及方法1. 浇筑前准备:检查模板、钢筋、拱架等,确保其符合设计要求。
2. 混凝土搅拌:严格按照配合比进行搅拌,确保混凝土质量。
3. 浇筑顺序:跨径小于16m的拱圈或拱肋混凝土,应按拱圈全宽从两端拱脚向拱顶对称、连续浇筑,并在混凝土初凝前全部完成。
跨径大于或等于16m的拱圈或拱肋,宜分段浇筑。
4. 分段浇筑:分段位置应能使拱架受力对称、均匀和变形小为原则。
各段的接缝面应与拱轴线垂直,各分段点应预留间隔槽。
5. 施工缝处理:因故中断时,应将施工缝凿成垂直于拱轴线的平面或台阶式接合面。
6. 间隔槽混凝土:待拱圈分段浇筑完成后,其强度达到75%设计强度,接合面按施工缝处理后,由拱脚向拱顶对称进行浇筑。
7. 钢筋施工:分段浇筑钢筋混凝土拱圈(拱肋)时,纵向不得采用通长钢筋,钢筋接头应安设在后浇的几个间隔槽内,并应在浇筑间隔槽混凝土时焊接。
8. 养护:浇筑完成后,及时进行养护,确保混凝土强度和耐久性。
五、质量控制1. 混凝土质量:严格按照设计要求进行配合比设计,确保混凝土强度、坍落度等指标符合要求。
2. 模板、钢筋质量:确保模板安装牢固、平整,钢筋焊接、绑扎符合规范。
关于在拱架上分段浇筑混凝土拱圈施工技术
的说法
在拱架上分段浇筑混凝土拱圈施工技术是一种利用分段施工方法
来完成拱圈建设的有效方式。
这种施工技术结合了先进的施工理念和
工程实践,旨在提高建筑施工效率,保证结构的稳定和安全。
首先,在拱架上分段浇筑混凝土拱圈的施工技术要求工程师在设
计和施工之前进行充分的准备工作。
施工前要进行详细的测量和分析,确定拱圈的结构尺寸和形状,并考虑到拱圈施工过程中可能出现的各
种负荷情况和受力条件。
其次,施工中,工程师需要合理地规划施工顺序和安排施工工艺。
拱圈通常是从一个端点开始逐段完整浇筑的。
施工过程中,首先要将
拱圈的骨架和模板搭建好,然后逐段浇筑混凝土。
每段完成后,要及
时检查验收,确保施工质量。
在浇筑过程中,还要注意控制施工的环
境温度和湿度,以保证混凝土的强度和质量。
第三,拱圈施工期间,需要使用专业设备和工具来协助施工。
例如,使用支架和脚手架来支撑和固定拱圈的骨架和模板,以确保施工
过程中的稳定性。
此外,使用混凝土搅拌机和泵车等设备,可提高施
工效率和施工质量。
最后,拱圈施工完成后,还需要进行盯测和检验,确保拱圈的稳定性和安全性。
施工方应派专业人员进行拱圈的质量检测和结构强度测试,以确保拱圈的使用寿命和整体建筑结构的稳定。
总之,拱架上分段浇筑混凝土拱圈施工技术是一种先进的建筑施工方法,可以提高建筑施工效率,保证结构的稳定和安全。
只有在充分准备的基础上,合理规划施工顺序,使用专业设备和工具,并进行质量监测和结构检验,才能确保拱圈施工的成功和质量。
拱结构及案例分析一拱结构的分析拱结构式是建筑工程中常用的结构之一,是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线构件。
拱结构由拱圈及其支座组成。
支座可做成能承受垂直力、水平推力以及弯矩的支墩;也可用墙、柱或基础承受垂直力而用拉杆承受水平推力。
拱圈主要承受轴向压力,与同跨度的梁相比,弯矩和剪力较小,从而能节省材料、提高刚度、跨越较大空间。
拱的类型,按材料分:土拱、砖石拱、木拱、混凝土拱、钢筋混凝土拱、刚拱等;按拱轴线型分:圆弧拱、抛物线拱、悬链线拱等;按所含铰的数目分:三铰拱、双铰拱、无铰拱等;按拱圈截面形式分:实体拱、箱形拱、桁架拱等。
如下图为拱的分类图:拱结构的受力分析:如上图,当拱承受均布荷载时,主要靠的压力和推力支撑,由Th+chMx=可知,支撑弯矩靠力臂的改变,而力臂的增加靠形态的改变。
因此拱的外形一般是抛物线、圆弧线或折线,目的是使拱体各截面在外荷载、支撑反力和推力作用下基本处在受压或较小偏心受压状态,从而大大提高拱结构的承载力。
当拱自身重力产生的弯矩Mx为0 时,此时称为合理拱轴线(也叫压力线),即截面产生的弯矩为0。
当选择拱轴线时,偏于合理拱轴线以上的为负弯矩,偏于合理拱轴线以下的为正弯矩,与合理拱轴线相交的点的弯矩为0 。
拱结构在设计中最重要的是水平推力的处理。
在实际工程中常用的有以下几种做法:由拉杆承受水平力——优点是结构自身平衡,使基础受力简单;可用作上部结构构件,代替大跨度屋架;由基础承受——施工设计时要注意承受水平推力的基础的做法;由侧面结构物承受——要求此结构必须有足够的抗侧力刚度;由侧面水平构件承受——一般有设置在拱脚处的水平屋盖构件承受,水平推力先由此构件作为刚性水平方向的梁承受,在传递给两端的拉杆或竖向抗侧力结构;此外还应注意当拱承受过大内力时的失稳现象;防止失稳的办法是在拱身两侧加足够的侧向支撑点。
二拱结构的案例分析阿罗丝渡槽如右图,渡槽设设计为一个124ft(37.8m)长,支撑在间隔62ft(18.9m)的支架上,两端伸臂各长31ft(9.45m)的单元。
拱架计算书1.荷载分析开建桥采用空腹式拱架,横向分7榀,用剪刀撑焊接,每榀又分2排,用钢带焊接,详见拱架布置图。
拱架同时承受拱圈砼预制块重量Q砼、拱板重量QQ自重。
板和拱架自重每排拱架由角钢、槽钢、钢板和异形钢材焊接拼装而成,详见拱架细部大样图。
角钢自重:Q角钢=(2.47+0.97+0.38×2+0.62×2+1.36×2)m×17×9.658kg/m×9.8N/kg=13.13KN槽钢自重:Q槽钢=(1.728×2+1.788×16)m×12.059kg/m×9.8N/kg=3.789KN钢板自重:Q钢板=(0.045×2+0.0225×2+0.0375×2+0.09×2+0.06)m2×17×157kg/m2×9.8N/kg=11.77KN异形钢材自重:Q异形=0.504m2×2×314kg/m2×9.8N/kg=3.102KN每排拱架自重:Q自重=Q角钢+Q槽钢+Q钢板+Q异形=31.791KN自重为均布荷载,拱架跨径L=39.68m则q自重=Q自重/L=31.791KN/39.68m=0.801KN/m。
主拱圈分两环砌筑,下环合拢并达到强度要求后,才开始砌筑上环。
此时,拱圈下环和拱架一起承受拱圈上环的重量。
因此,拱架最不利受力状态是同时承受拱圈下环重量、拱板重量和拱架自重。
拱圈和拱板重量都是均布荷载,由7榀拱架同时承担,每榀拱架分得的荷载详见拱架计算简图,图中虚线是荷载分界线,填充物是每榀拱架分得的荷载面积。
图中显示拱架边跨承受的荷载小于中跨,我们取一榀中跨验算即可。
拱圈下环重量:Q =233.5m3×2400kg/m3×9.8N/kg=5491.92KN。
拱架顶面积:A=43.96m×10.4m=457.184m2一榀中跨拱架承受的荷载面积:A中=43.96m×1.65m=72.534m2则,一榀中跨拱架承受的重量:Q中=Q×(A中/A)=5491.92KN×(72.534 m2/457.184 m2)= 871.314KN一排中跨拱架承受的重量:Q砼= Q中/2=871.3149KN/2=435.657KN则,q砼=Q砼/ L =435.657KN/39.68m=10.979KN/m拱板重量:Q =2.2m2×10.4m×700kg/ m3×9.8N/kg=156.957KN。
石拱桥是一种古老的桥型,又是一种充满生机的桥型。
石拱桥因其具有外形美观、结构简单、施工方便、承载力大、造价低、养护费用少、使用寿命长等优点而在公路桥梁中被广泛采用。
我国石拱桥建设历史悠久,现存的具有13000多年历史的赵州桥举世闻名。
尤其从20世纪60年代开始,石拱桥的建设迅速发展,不但跨径不断增大,其数量更加惊人。
可以说石拱桥在我国全部桥梁中占有相当大的比例。
虽然石拱桥本身施工比较简单,但其施工方案(包括拱架形式、拱圈砌筑顺序、拱上建筑施工顺序、落架方法及顺序等)对结构的安全和内力、变形等影响很大,对大跨径拱桥尤其明显。
要做出最优的施工方案,必须以结构分析为基础,所以,首先需要制定出合理的施工方案,然后通过结构分析进行优化,最终得出施工的指令性方案。
石拱桥施工的主要工序步骤为:施工准备→基坑开挖→基础及墩台施工→拱架施工→拱圈施工→拱桥上部施工→拱架拆卸。
一、基坑开挖基坑开挖的一般程序是:基坑放线→改河及排水→基坑开挖及坑壁加固→基底清理。
1.基坑放线是确定基坑开挖范围的工作。
其方法是:先根据基底平面尺寸,考虑基坑开挖要求的宽度,以及由基坑土质确定的坑壁坡度计算出基坑开挖的长度和宽度。
再根据桥墩、台中心桩和轴线,用皮尺和花杆放线,即可确定基坑开挖的边线。
2.改河及排水是确保基坑施工的重要工序。
通常基坑开挖选择在枯水季节施工。
改河排水常采用以下两种方法:当河沟水流较小时,可将河沟或渠道位置适当改移,先在干涸的河道上施工架桥,待桥梁建成后,再改移河道将水流接通。
当河面较宽,水流较大时,可考虑用土坝或草袋围堰,构筑成导流堤,把水导向河沟一侧,基坑施工后,再改移导流堤施工另一侧基坑。
3.基坑开挖及坑壁加固是同时交叉作业的两个工序。
当坑壁土质较好,渗水较少时,可采取无支撑施工。
为确保安全,当坑深大于5米时,坑壁上应设有0.5~1米的护坡道。
4.基底清理是挖基的最后一道工序。
基坑挖至设计高度后,如系岩石基底,应将表面风化层除去,冲洗干净,并将表面凿毛。
2020102201号扣索宜昌2号扣索3号扣索4号扣索1号扣索2号扣索3号扣索1号扣索莲沱随着科学技术的不断发展,拱式支架作为公路桥梁施工常用现浇支架的一种,在钢筋混凝土拱圈施工中得到了广泛应用,并且施工技术也随着施工要求和标准的不断提高,为公路桥梁的建设做出了极大贡献。
在拱架悬拼具体安装施工中,先按照计算的标高把钢拱架分段吊装到相应的高度,再按照施工设计逐段拼接,然后对称安装扣索,以确保拼装拱架在没有缆索吊机的支撑下也可以维持平衡到最终成拱。
在浇筑施工中,主拱圈的支撑作用需要通过钢拱架实现,所以拱架的承载力和成拱线形直接影响最终主拱圈的质量和安全性。
在悬拼钢拱架时,钢拱架的线形可以利用扣索进行调整[1]。
通过施工试验发现,反复张拉扣索容易发生扣索松弛或者滑落等问题,严重影响施工质量和施工安全,所以在具体施工建设中应合理控制扣索数量。
同时,需要对扣索索力进行全面准确的计算,这样才能够更好实现对钢拱架悬拼施工中各个环节和过程的有效管控,以免出现安全问题。
要想获得最佳线型,在悬拼施工中除了对扣索进行合理调整外,还需要进行拱架安装和设置扣索拆卸时的预抬量,所以必须结合工程实际情况,对索力和预抬量进行准确计算,以实现对整个拱架悬拼施工的有效管控。
1工程概述新建下牢溪桥采用的是上承式箱型拱桥,左幅和右幅桥梁的长度分别为149.08m 和129.18m 。
主跨为90m ,矢跨比为1/5.233,以悬链线作为主拱轴线,拱轴系数m=1.5,无铰拱体系。
主拱圈由轻型拱架组成,箱型主拱圈采用现场浇筑的方式形成。
2轻型钢拱架悬拼施工方案在改造下牢溪桥危桥的施工过程中,钢拱架纵向单跨顺桥向由2段拱脚节、10段标准节、2段调节节、1段合拢节组成;横桥向由5肋4联片拼装组成,共有15段×5组(肋),是8.3m 宽、86.1m 跨、失跨比1/5.233的钢拱支架结构系统。
根据工程施工设计以及工程现场情况可知,需要设置两岸的吊塔柱,特价高32m ,分别将两座塔柱基础设置在2#和3#桥墩以及4#和5#的桥墩工作基础中,主索跨度为102m ,确保塔柱顶面高程相同,并用贝雷桁架片在转角螺栓的作用下拼成单柱井字型结构,尺寸为4.0m ×2.14m ,每节塔架需要用到4片桁架片。
常备式钢拱架施工设计与受力分析唐颖贤【摘要】相对于梁柱式钢管贝雷片落地支架安装,钢拱架具有构件简单、单片重量较轻、运输拆装方便、标准化程度高等优点,在跨度50~ 140 m的钢筋混凝土拱桥施工得到广泛使用.文章结合钢筋混凝土主拱圈现浇拱架施工工程实例,介绍了常备式钢拱架施工设计方案,并通过结构计算软件Midas对支架系统、钢筋混凝土主拱箱梁截面进行受力分析,使构件各项验算指标满足设计及规范要求,为类似拱桥的建造提供参考.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P27-30)【关键词】主拱圈;钢拱架;施工设计;结构计算软件;Midas软件;受力分析【作者】唐颖贤【作者单位】广西路桥工程集团有限公司,广西南宁530011【正文语种】中文【中图分类】U445.35拱桥由于跨越能力大、受力清晰、结构美观及泄洪能力强等特点,被广泛应用于山区。
钢筋混凝土拱圈施工一般为预制安装及支架现浇两种。
当钢筋混凝土拱圈采用现浇施工时,通常采用搭设满堂支架、少钢管支架、钢拱架等方案,根据不同地形环境选用不同方案。
三家寨大桥是贵州毕(节)至都(格)高速公路上的一座钢筋混凝土箱型拱桥,桥址区属于峰丛山地的峡谷地貌区,峡谷两岸岩壁陡峭,路线走向基本与峡谷走向正交,桥面距谷底高100多米,主桥右幅跨径1~70 m,左幅跨径1~78 m。
由于该桥跨越深山峡谷,受地形限制无法搭设满堂支架进行拱圈混凝土现浇施工,而是采用无支墩六四式军用梁拼装式拱架、砂筒卸载落架等施工技术。
2.1 钢拱架总体布置根据三家寨大桥拱轴线参数,设定拱架拱轴线为悬链线。
拱架基本结构为六四式军用梁,下弦杆和标准三角拼装的桁式双铰系杆拱。
大桥施工拱架主要由拱架、临时支座砂筒、缆风绳组成,以及拼装拱架辅助支撑架等。
其中拱架由六四式军用梁的标准三角、加强三角、下弦杆、钢销钢枕、横向联系支撑架、横向连接槽钢等组拼而成。
三家寨大桥右幅拱架纵向18片标准三角、2片加强三角拱,横向布置9榀拱架,左幅拱架纵向20片标准三角、2片加强三角拱,横向布置11榀拱架,并用联系支撑架以及连接槽钢连成整体,拱架总体布置如图2所示。
××大桥拱圈浇筑过程中拱圈支架的受力分析××大学应用力学研究所目 录1.工程概况 (1)2.有限元分析模型的建立 (1)2.1.结构模型的简化 (1)2.2.材料说明 (3)2.3.按设计说明要求进行整体计算 (3)2.3.1.拱架位移 (4)2.3.2.拱架应力 (5)2.3.3.拱架稳定 (5)3.砼施工过程中拱架受力计算 (6)3.1.荷载的简化 (6)3.2.施工阶段的模拟 (7)4.各施工阶段拱圈支架的受力情况 (7)4.1.第一阶段:拱架自重,拱盔荷、载风荷载作用 (7)4.1.1.拱架位移 (7)4.1.2.拱架应力 (8)4.2.第二阶段:对称浇筑拱脚段22.447m底板 (8)4.2.1.拱架位移 (8)4.2.2.拱架应力 (9)4.3.第三阶段:浇筑拱顶段30.762m底板 (9)4.3.1.拱架位移 (9)4.3.2.拱架应力 (10)4.4.第四阶段:对称浇筑1/4跨段20.073m底板(底板合拢) 104.4.1.拱架位移 (10)4.4.2.拱架应力 (11)4.5.第五阶段:对称浇筑拱脚段22.72m腹板 (11)4.5.1.拱架位移 (11)4.5.2.拱架应力 (12)4.6.第六阶段:浇筑拱顶段31.137m腹板 (12)4.6.1.拱架位移 (12)4.6.2.拱架应力 (13)4.7.第七阶段:对称浇筑1/4跨段20.318m腹板(腹板合拢) 134.7.1.拱架位移 (13)4.7.2.拱架应力 (14)4.8.第八阶段:对称浇筑拱脚段23m顶板 (14)4.8.1.拱架位移 (14)4.8.2.拱架应力 (15)4.9.第九阶段:浇筑拱顶段31.513m顶板 (15)4.9.1.拱架位移 (15)4.9.2.拱架应力 (16)4.10.第十阶段:对称浇筑1/4跨段20.563m顶板(顶板合拢) 164.10.1.拱架位移 (16)4.10.2.拱架应力 (17)5.各施工阶段拱圈支架的稳定情况 (17)5.1.整体稳定计算 (17)5.1.1.浇筑底板时拱架的整体稳定计算 (17)5.1.2.浇筑腹板时拱架的整体稳定计算 (18)5.2.局部稳定计算 (19)5.2.1.上弦杆局部稳定计算 (20)5.2.2.下弦杆局部稳定计算 (20)5.3.抗风倾覆性验算 (22)6.总结 (22)7.结论与建议 (23)1. 工程概况××大桥是××至四级公路项目中的一座大型桥梁,里程桩号K0+177.675~K0+327.325,桥梁全长149.65m ,桥型布置为:2x10m (钢筋混凝土空心板)+1x105(箱型拱)+1x10m (钢筋混凝土空心板),主桥桥宽9.0m 。
××大桥主桥为上承式钢筋混凝土单箱双室拱桥,主拱圈高度 1.95m ,宽7.0m ,主孔净矢跨比5100=L f ,悬链线拱轴线,拱轴系数756.1=m ,拱顶设计预拱度13cm 。
拱脚段顶、底板厚度30cm ,中间节段厚度为25cm ;底板弧长115.802m ,其中拱脚段弧长2×6.981m ,中间段弧长101.84m 。
图1 主桥桥跨布置图采用支架现浇施工,支架采用钢拱支架,主要构件为六四军用梁标准三角架和下弦杆。
沿桥面横向分为6组,每组两片。
标准三角架高度为2.0m ,上弦节间长度为4.0m ,长下弦杆长度3.71m ,短下弦杆长度3.60m ,材料为16Mn 钢,共需要标准三角架156块,端三角架12块,下弦杆174组(含合拢断预拱脚自制下弦杆),销子984个。
2. 有限元分析模型的建立2.1. 结构模型的简化按照拱圈设计图纸对拱架进行了拼装设计,且用大型通用有限元分析软件MIDAS 建立有限元分析模型,模型如下图所示。
图2 有限元整体模型简图图3 拱脚局部模型放大图(拱脚)图4 拱顶局部模型放大图(合龙段)标准三角架、端三角架、上下横向联系用梁单元模拟,其尺寸及横截面形状按照设计图纸及现场量取建立,各组支架间的所有剪刀撑连接采用桁架单元模拟,横截面积按照实际情况取。
按照销子的位置,设定各有关部件之间的铰链连接,其示意图如下。
图4 铰链位置示意图2.2.材料说明标准上、下主受力弦杆采用16#拼接槽钢,现场加工上、下弦杆采用25#槽钢,端三角主斜腹杆采用16#拼接槽钢,基本三角架主斜腹杆采用10#槽钢,竖腹杆、小斜腹杆采用L70×70×6角钢,三角桁架腹杆接的连杆采用L80×80×8角钢,单片三角桁架自身上下弦杆间的联板采用不同厚度的钢板相连(在此不再详述)。
贯通横向联系采用C10#槽钢,剪刀撑横向联系采用L80×80×8角钢。
2.3.按设计说明要求进行整体计算(1)钢拱架受力分析采用的计算荷载,考虑以下几点:a.拱圈底板自重的1.15倍,并计入超重系数1.05,容重取值要计入钢筋重量,经换算得钢筋砼容重为 2.687t/m3,拱圈底板自重计算荷载为(2×6.981×2.4175×2.687+101.84×2.185×2.687)×1.15×1.05=831.49t。
b.模板自重,28+20=48t。
c.钢拱架顶面至底模板之间的支架重量,25t。
d.机具与施工人同的重量,10t。
e.泵送混凝土应计a动力系数1.2,本桥施工不采用泵送砼,采用缆索吊运送砼,动力系数基本可以忽略,出于安全起见,亦取1.1的动力系数。
f.风荷载,按《建筑结构荷载规范》第7.1.1条计算;ωk=βzμsμzω0=1.95×1.3×2.17×0.3=1.65 kN/m2。
g.拱架自重160t。
2.3.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为8.9cm。
2.3.2.拱架应力拱脚附近上弦杆有最大压应力,其值为:235MPa<260MPa,满足强度规范要求。
2.3.3.拱架稳定拱架稳定分析通过分析可知,拱架的整体稳定安全系数为4.133>4,满足机构整体稳定要求。
3.砼施工过程中拱架受力计算3.1.荷载的简化拱圈浇筑过程中,拱架作为承载结构,考虑自重,施工荷载当作外力作用在拱架上,砼按激活单元的方法自动计入。
根据实际情况,各荷载如下:1、拱架自重,160t;2、拱架顶面至拱圈底模板之间的支架重量,共计:25t;3、底模板重量:28t;4、辅助钢管及马蹄形模板重量20t;5、拱圈两拱脚6.981m(弧长)范围内底板钢筋砼重量合计:90.7t;6、拱圈剩余段底板101.82m(弧长)钢筋砼重量合计:597.9t;7、拱圈两拱脚7.114m(弧长)范围内底板钢筋砼重量合计:92.4t;8、拱圈剩余段顶板114.4m(弧长)钢筋砼重量合计:671.7t;9、拱圈腹板钢筋砼重量:248t;10、横隔板钢筋砼重量:123.78t;11、排架底座钢筋砼重量:148.4t12、腹模板重量:20t13、腹板钢管支架重量15t14、顶模板重量15t15、顶板支架重量15t16、机具、施工人员重量及砼振捣力,按1 kN/m2的集度,平均分布在拱架施工区域顶面上。
17、风荷载,按《建筑结构荷载规范》第7.1.1条计算;ωk=βzμsμzω0=1.95×1.3×2.17×0.3=1.65 kN/m2情况说明:1、拱圈底板、腹板、顶板、隔板的重量,按钢筋砼的方量乘以容重求得,2.68t/m3。
3.2.施工阶段的模拟拱圈的浇筑过程分如下几个阶段:1、对称浇注拱脚段(22.447m长)底板砼;2、浇筑拱顶段(30.762m长)底板砼;3、对称浇筑1/4跨段(20.073m长)底板砼,底板合拢;4、对称浇筑拱脚段(22.72m长)腹板及相应横隔板砼;5、浇筑拱顶段(31.137m长)腹板及相应横隔板砼;6、对称浇筑1/4跨段(20.318m长)腹板及相应横隔板砼,腹板合拢;7、对称浇筑拱脚段(23m长)顶板砼;8、浇筑拱顶段(31.513m长)顶板砼;9、对称浇筑1/4跨段(20.563m长)顶板砼,顶板合龙;4.各施工阶段拱圈支架的受力情况4.1.第一阶段:拱架自重,拱盔荷、载风荷载作用4.1.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为2.0cm。
拱顶附近上弦杆有最大压应力,其值为:66MPa<260MPa,拱脚上弦杆附近亦有最大压应力65 MPa,满足强度规范要求。
4.2.第二阶段:对称浇筑拱脚段22.447m底板4.2.1.拱架位移最大竖向位移发生在砼施工端部附近,为2.3cm。
拱脚附近下弦杆有最大压应力,其值为:184MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.3.第三阶段:浇筑拱顶段30.762m底板4.3.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为8.5cm。
拱顶附近上弦杆有最大压应力,其值为:194MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.4.第四阶段:对称浇筑1/4跨段20.073m底板(底板合拢)4.4.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为7.9cm。
拱脚附近上弦杆有最大压应力,其值为:179MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.5.第五阶段:对称浇筑拱脚段22.72m腹板4.5.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为6.2cm。
拱脚段附近下弦杆有最大压应力,其值为:212MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.6.第六阶段:浇筑拱顶段31.137m腹板4.6.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为9.4cm。
3/8跨段附近上弦杆有最大压应力,其值为:214MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.7.第七阶段:对称浇筑1/4跨段20.318m腹板(腹板合拢)4.7.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为8.4cm。
拱顶附近上弦杆有最大压应力,其值为:203MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.8.第八阶段:对称浇筑拱脚段23m顶板4.8.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为7.6cm。
拱脚段下弦杆有最大压应力,其值为:238MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.9.第九阶段:浇筑拱顶段31.513m顶板4.9.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为10.2cm。
拱顶附近上弦杆有最大压应力,其值为:240MPa<260MPa,满足强度规范要求。
4.10.第十阶段:对称浇筑1/4跨段20.563m顶板(顶板合拢)4.10.1.拱架位移最大竖向位移发生在拱顶,为9.7cm。
4.10.2.拱架应力拱顶附近上弦杆有最大压应力,其值为:233MPa<260MPa,满足强度规范要求。