空腹式懸鏈線無鉸拱石拱橋施工

空腹式懸鏈線無鉸拱石拱橋施工空腹懸鏈線無釵拱石拱橋因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而受到工程師們的青睞，但其也無法避免橋臺(tái)位移等不利因素的影響，因此，加強(qiáng)對(duì)空腹懸鏈線無釵拱石拱橋的計(jì)算意義重大。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文選取了確定拱軸系數(shù)、主拱內(nèi)力計(jì)算、施工方法等幾個(gè)重要步驟進(jìn)行論述。標(biāo)簽：空腹式懸鏈線;無釵拱石拱橋;確定拱軸系數(shù);磚石混凝土主拱1引言石拱橋是我國傳統(tǒng)的橋梁四大基本型式之一。石拱橋這一體系，又是多種多樣的。按拱圈（肋）結(jié)構(gòu)的靜力圖式分：無釵拱、雙釵拱、三釵拱。無釵拱的拱圈兩端固結(jié)于橋臺(tái)（墩），各吉構(gòu)最為剛勁，變形小，比有釵拱經(jīng)濟(jì)，但橋臺(tái)位移、溫度變化或混凝土收縮等因素對(duì)拱的受力會(huì)產(chǎn)生不利影響，因而修建無釵拱橋要求有堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)。文章結(jié)合實(shí)例，對(duì)空腹式懸鏈線無釵拱石拱橋的施工進(jìn)行了闡釋。2懸鏈線拱軸線方程及拱軸系數(shù)的確定2.1懸鏈線拱軸方程設(shè)拱軸線即為恒載壓力線?即各截面只有軸力。對(duì)拱腳取矩，因拱頂截面處M=0，Q=0，推力Hg;從方程可見：矢跨比f/l確定后，懸鏈線的形狀取決于拱軸系數(shù)m：m越大，曲線在拱腳處越陡，曲線的四分點(diǎn)位越高；（可根據(jù)m值，查設(shè)計(jì)手冊(cè)）；曲線線型特征可用曲線y?的坐標(biāo)表示，其隨m增大而減?。ü拜S線抬高），隨m減小而增大（拱軸線降低）；當(dāng)m=1，曲線即為二次拋物線；拱軸系數(shù)m值的確定，一般采用“五點(diǎn)重合法”，先假定一個(gè)m值，定出拱軸線，擬定上部結(jié)構(gòu)各種幾何尺寸，計(jì)算出半拱恒載對(duì)拱腳截面形心的彎矩和自拱頂至1/4跨的恒載對(duì)1/4跨截面形心的彎矩。［1］其比值。求得值后，可由肌中反求m值，若求出的m值與假定的艦值不符，則應(yīng)以求得的肌值作為假定值，重復(fù)上述計(jì)算，直至兩者接近為止。2.2空腹拱懸鏈線拱軸的特點(diǎn)①采用“五點(diǎn)法”確定的拱軸線與相應(yīng)的三釵拱恒載壓力線偏離類似于一個(gè)正弦波，從拱頂?shù)?/4點(diǎn)，壓力線在拱軸線之上，從1/4點(diǎn)到拱腳，壓力線大多在拱軸線之下;②與無釵拱的恒載壓力線實(shí)際上并不存在五點(diǎn)重合關(guān)系，拱頂產(chǎn)生負(fù)彎矩、拱腳產(chǎn)生正彎矩的偏離;偏離彎矩與截面的控制彎矩符號(hào)相反，因此用懸鏈線比用恒載壓力線更合理；3拱橋內(nèi)力計(jì)算3.1主拱的強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)最不利情況的荷載內(nèi)力組合，驗(yàn)算控制截面的強(qiáng)度及拱的穩(wěn)定性；驗(yàn)算控制截面，對(duì)大、中跨徑無鉸拱橋驗(yàn)算拱頂、拱腳、拱跨1/4，無支架施工的拱橋，可加算1/8及3/8截面;中、小跨徑拱橋驗(yàn)算拱頂、拱腳即可。3.2磚石及混凝土主拱按設(shè)計(jì)規(guī)范，拱圈內(nèi)力系按分項(xiàng)安全系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，艮即荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值，主拱按偏心受壓桿件計(jì)算的偏心距不得超過規(guī)范規(guī)定的偏心距e0。3.3鋼筋混凝土主拱按鋼筋混凝土矩形截面計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的正截面強(qiáng)度，考慮鋼筋的作用，根據(jù)大、小偏心的判別條件及考慮偏心距的增大系數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；3.4拱的穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容拱的穩(wěn)定性驗(yàn)算分縱向穩(wěn)定及橫向穩(wěn)定;實(shí)腹式拱橋，跨徑不大，可不驗(yàn)算；支架施工并拱上建筑完成后再卸落拱架，由于其聯(lián)合作用，縱向穩(wěn)定可不驗(yàn)算，主拱寬度大于跨徑的1/20，橫向穩(wěn)定可不驗(yàn)算;無支架施工的大、中跨徑拱橋，需驗(yàn)算拱的縱、橫向穩(wěn)定性;將拱圈換算為相當(dāng)長(zhǎng)度的壓桿，按平均軸向力計(jì)算；當(dāng)主拱的長(zhǎng)細(xì)比大于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值時(shí)，按臨界力控制穩(wěn)定;寬跨比小于1/20的主拱及無支架施工的拱橋，應(yīng)驗(yàn)算拱的橫向穩(wěn)定性;采用公式與縱向穩(wěn)定相似；4施工方法4.1有支架施工滿布式拱架、立柱式拱架、撐架式拱架、拱式拱架施工順序：拱頂壓重、分段、分環(huán)施工4.2無支架施工浮吊、門式吊機(jī)、纜索吊裝、人字扒桿施工、懸臂施工、勁性骨架施工、橫向懸砌法、轉(zhuǎn)體施工（豎向、平面）。4.3主拱施工驗(yàn)算保證施工中主拱的強(qiáng)度滿足要求、穩(wěn)定性可靠，防止傾覆;合理確定施工加載程序，拱圈吊運(yùn)過程構(gòu)件內(nèi)力，各種臨時(shí)措施，如吊點(diǎn)的位置，拱圈分段位置、輔助索內(nèi)力。4.4恒載計(jì)算恒載分主拱圈、拱上空腹段、拱上實(shí)腹段三部分進(jìn)行計(jì)算，不考慮腹拱推力和彎矩對(duì)主拱圈的影響，其計(jì)算圖式見圖2。4.4.1主拱圈恒載圖24.4.2拱上空腹段的恒載a.腹孔上部（圖3）圖3腹拱圈外弧跨徑1’外=l’+2d’sin=3.48276m腹拱內(nèi)弧半徑R0=0.760621’=2.64908m腹拱圈重Pa=1.89989[R0+（d’/2）]d’=45.06791kN腹拱側(cè)墻護(hù)拱重Pb=0.28188（R0+d’）2=58.31338kN（以上三個(gè)系數(shù)依次分別查《拱橋》上冊(cè)表3-1、表1-10、表1-9）填料及路面重PC=l’夕卜hd=51.26623kN（hd=0.736m）兩腹拱之間起拱線以上部分的重力（圖4）：圖4Pd=（0.8-x’）y’+[（f’+d’-y’）+hd]（0.8-2x’）=（0.8-0.24138）x0.25345x24+[（0.6+0.35-0.25345）x23+0.736x20]x（0.8-2x0.24138）=13.15014kN一個(gè)腹拱重力p=45.06791+58.31338+51.26623+13.15014=167.79946kNb.腹孔下部1號(hào)橫墻P=[1.92512-（0.5xl.0+x0.52/2）/9]x0.8x24=34.15398kN2號(hào)拱座P=（0.48228+1/2x0.25345）x（13.22140-13.10071）x2x24=3.52804kNc.集中力P13=167.79946+34.15398=201.95344kNP14=（1167.79946-13.15010）/2+3.52804=80.85272kN4.4.3拱上^腹段的恒載（圖5）圖5拱頂填料及橋面重=13.10071x0.736x20=192.84245kN懸鏈線曲邊三角形部分={13.10071x1.47771/[（1.988-1）x1.31000]}x（sh1.3100-1.31000）xl9=115.50000kN式中：=[1.93176-0.95244/2x0.95344）]=1.47771m重心位置=0.45573=5.97039m4.4.4各塊恒載對(duì)拱腳及拱跨1/4截面的力矩各塊恒載對(duì)拱腳及拱跨1/4截面的力矩見表2。半拱恒載對(duì)拱腳和1/4拱跨截面的彎矩表2分塊號(hào)恒重（kN）1/4拱跨截面拱腳截面力臂（m）力矩（kN.m）力臂（m）力矩(kN.m)P0-12482.15236/1174.889954470.32278P13201.95344/1/2-17.02140=3.21428649.13490P1480.85272/1/2-13.22140=7.01428567.12362P15192.842451/4-1/2x13.10071=3.56748687.962071/2-1/2x13.10071=13.685322639.11064P16115.500001/4-5.97039=4.14745479.030191/2-1/2x5.97039=17.250481992.43044合計(jì)1107.25592341.8822110318.122384.5驗(yàn)算拱軸系數(shù)由表3.4-11得=2341.88221/10318.12238=0.22697該比值與假定拱軸系數(shù)m=0.240相應(yīng)的y1/4/f=0.225十分接近，故