大跨度钢管混凝土拱桥成套技术(11)

⑧号T型节点板：210块； ⑨号联结板：84块。

自重：G1＝633253＋93150＋93116＋210316.9＋140327.2＋84322.8＋21038.8＋8438.6＝30175.6 kg，取G1＝30.5T

2.1.1.2支墩底座垫梁 ①号工字钢（长3500mm）：4根 ②号工字钢（长2000mm）：3根 ⑨号联结板：10块

自重：G2＝43253＋33150＋1038.6＝1548kg，取G2＝2T 2.1.1.3支墩顶面垫梁 ①号工字钢（长3500mm）：11根（其中1根备用） ②号工字钢（长2000mm）：7根 ③号工字钢（长1500mm）：10根 ⑨号联结板（长455mm）：15块（其中5块备用）

自重：G3＝113253＋73150＋103116＋1538.6＝5122kg，考虑拱肋下定位支座，取G3＝5.5T

总计自重荷载：G＝38T，取G＝33T

2.1.2 28m高支架（墩）强度及稳定性检算 2.1.2.1强度检算

钢管拱肋重：518T，单榀钢拱肋分7段吊装,吊装段最大吊重约 68T，取吊重W=70T,则支架（墩）所承受的竖向压力N＝33＋70＝103T。 钢拱肋因温度胀缩产生的水平力取5 T,产生的弯矩为：

5328＝140 T2m

拱肋单侧吊装时,由于偏心受压而产生的弯矩为:

3531.5＝52.5 T2m

风荷载的强度参考类似工程，取w＝0.8kPa，则：顺桥向风力为：0.430.832833.2＝28.6kN，产生的弯矩为：2.86319＝54.3 T2m；横桥向风力为：0.430.83（2833.762＋3433.5）＝33.7＋38.1＝71.8kN，产生的弯矩为：3.37319＋3.81328＝170.7 T2m。

进行荷载组合：顺桥向弯矩My＝194.3 T2m，横桥向弯矩Mx＝170.7 T2m。 支架（墩）横截面几何特性计算：

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A=76.5639310－4＝0.0６８9m2， Iy＝｛（8848.1＋76.5631752）36＋8848.133｝310－8

＝0.１４１４８m4，

Ix＝｛1063.433＋（1063.4＋76.5631502）36｝310－8

＝0.１０３４５m4，

Wy＝0.0７５２m3 ， Wx＝0.0６４６m3 强度检算：［σ］＝200MPa

i. 未吊装

σZx＝N÷A±Mx÷Wx=(33÷0.0689±64.03÷0.0646)÷100

＝4.79±9.912＝14.70 MPa<［σ］，满足要求 -5.12 MPa（负为拉应力）

σZy＝N÷A±My÷Wy=(33÷0.0689±54.3÷0.0752)÷100

＝4.79±7.22＝12.01 MPa<［σ］，满足要求 -2.43 MPa（负为拉应力） ii. 单侧吊装(有偏心受压情况)

σZx＝N÷A±Mx÷Wx=(68÷0.0689±117.37÷0.0646)÷100

＝9.87±18.17＝28.04 MPa<［σ］，满足要求 -8.3 MPa（负为拉应力）

σZy＝N÷A±My÷Wy=(68÷0.0689±246.8÷0.0752)÷100 ＝9.87±32.82＝42.69 MPa<［σ］，满足要求 -22.95 MPa（负为拉应力） 双侧吊装

σZx＝N÷A±Mx÷Wx=(103÷0.0689±170.7÷0.0646)÷100 ＝１4.95±26.42＝41.37 MPa<［σ］，满足要求 -11.47 MPa（负为拉应力）

σZy＝N÷A±My÷Wy=(103÷0.0689±224.3÷0.0752)÷100 ＝14.95±29.83＝44.78 MPa<［σ］，满足要求 -14.88 MPa（负为拉应力）

即单根立柱实际承受的最大竖向压力N1＝44.78376.56310－2＝34.3T，只相当于其承载能力的1/3弱。（单根立柱的承载力为117吨）

支墩的弹性压缩量δ＝σH/E＝（44.78328）÷（2.13105）

＝0.0059m

支墩墩顶水平位移，按悬臂梁计算：

Δx＝qH4/8EIy＋PH3/3EIy＋MH2/2EIy

＝（1.0213284）÷（832.1310530.14148）＋ （503283）÷（332.1310530.14148）＋

(525 3282）÷（232.1310530.14148） ＝2.64mm＋12.31mm＋6.93mm＝0.022m Δy＝qH4/8EIx＋PH3/3EIx

＝（1.2043284）÷（832.1310530.10345）＋

（38.13283）÷（332.1310530.10345） ＝4.26mm＋12.83mm＝0.017m

由于支墩顶部横联梁的限制作用,支架墩顶实际位移量应小于 上述计算值,但为了控制墩顶位移,建议相邻两支架间沿纵向进行 连接。

2.1.2.2单根立柱局部稳定性验算

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由于水平联结系撑杆的作用，单柱的最大自由长度l0＝2m，惯性半径r＝

I＝A1063.4＝3.73cm，长细比λ＝l0/r＝200÷3.73＝54，查表内插得υ＝0.74，υ［σ］76.56＝148 MPa

σZy＝44.78 MPa<υ［σ］，局部稳定满足要求 2.1.2.3支墩整体稳定性验算

支架（墩）可视为带缀条的格构式细长压杆，自由长度l0＝H＝28m，惯性半径ry＝＝

IA0.14148I0.10345＝1.433m，rx＝＝＝1.225m，长细比λy＝l0/ry＝28÷1.433

0.0689A0.0689＝19.5，λx＝l0/rx＝28÷1.225＝22.8。

A0.072742 换算长细比λ1＝?y＋40m＝19.52?40?＝33.7，

At10.00384λ2＝?x?402Am0.07274＝22.82?40?＝35.7，按λ2查表内插得υ＝0.85，υ

0.00384At2［σ］＝170 MPa

σZy＝44.78 MPa<υ［σ］，整体稳定满足要求 2.2支架基础强度及稳定性检算

2.2.1支架（墩）基础设计及基底应力检算 根据支架（墩）的平面尺寸及混凝土基础的厚度，支架（墩）基础平面尺寸设计为5.76m35.2m，基础厚度为1.0m。基础底面几何特性：A=29.95m2 ，Iy＝82.81 m4，Ix＝67.49m4 ，Wy＝28.75m3 ，Wx＝25.96m3。

基础自重G＝24329.9531.0＝718.8kN≈72T

作用于基础底面的竖向压力N＝103＋72＝175T，顺桥向弯矩My＝194.3 T2m，横桥向弯矩Mx＝170.7 T2m。

基础埋深按3m考虑，则基底位于第③层圆砾土层，按中密折半则容许承载力［σ0］＝250kPa。

横桥向:

σZx＝N÷A±Mx÷Wx=(175÷29.95±170.7÷25.96)310 ＝58.43±65.76

出现偏心距大于核心半径,重新计算基底应力

2N2?175?102NσZx(max)＝===124.64 kPa<［σ0］，满足要求

3da?b?3??2.6?0.975??5.763??e?a?2?纵桥向:

1)σZy＝N÷A±My÷Wy=(175÷29.95±194.3÷28.75)310

＝58.43±67.58

出现偏心距大于核心半径,重新计算基底应力

2N2N2?175?10σZy(max)＝===126.76 kPa<［σ0］，满足要求

3da?b?3??2.88?1.11??5.23??e?a?2? 第 34 页 共 52 页

2)σZy(max)＝

2N2N2?140?10===160.69 kPa<［σ0］，

b3da??3?2.88?1.763?5.2??3??e?a?2?满足要求

2.2.2基础抗倾覆稳定性及连接螺栓和地脚螺栓强度检算 2.2.2.1基础抗倾覆稳定性检算 2.2.2.1.1顺桥向

支架（墩）拼装结束而钢拱肋尚未吊装时

倾覆弯矩Mq＝2.86321＝60T2m

抗倾覆弯矩Mk＝（72＋33）32.88

＝302.4T2m

抗倾覆稳定系数k0＝Mk÷Mq＝5＞1.5，满足要求

钢拱肋已吊装到支架（墩）上时

a. 钢拱肋单侧吊装到支架上时

倾覆弯矩Mq＝2.86321＋5330＝210T2m

抗倾覆弯矩Mk＝（72＋33）32.88＋1531.38

＝323T2m

抗倾覆稳定系数k0＝Mk÷Mq＝1.54＞1.5，基本满足要求

b. 钢拱肋双侧吊装到支架上时

倾覆弯矩Mq＝2.86321＋5330＝210T2m

抗倾覆弯矩Mk＝（72＋33＋35）32.88＋1531.38

＝424T2m

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