拱桥未成桥时移动荷载验算书

XXXXX特大桥1128M系杆拱架桥机移动荷载验算目录1概述111工程概况112荷载类型113验算方法32验算过程521上部结构验算522钢支墩验算623基础验算8231承台局部承压8232桩基础承载力83结论及建议104附录111概述11工程概况128M系杆拱桥跨越高速公路XX收费站互通式立交A匝道、D匝道、E匝道，与匝道斜角27，目前工程进行至安装拱肋阶段，结构设计为刚性系杆刚性拱，此种结构的受力特点是系杆和拱肋均有一定的抗弯刚度,荷载引起的弯矩在系杆和拱肋之间按刚度分配,不能略去不计，它们共同承担轴力和弯矩。同时，在没有安装吊杆的情况下，对全桥的稳定性有不良影响。因此，大重量的架桥机能否通过未安装完成的拱桥需要进行强度验算以及稳定验算。系梁支架的孔跨布置受到匝道的制约而采用（614152132148157121175876）M的布孔方式。系杆拱桥系梁采用单箱三室截面，全长131M，梁高30M，梁顶宽1470M，底宽1204M，梁端拱脚处105M范围内，梁顶加宽至1530M，梁底加宽至1320M。考虑到上部结构荷载较大，底板处设置34排单排单层不加强型贝雷梁，贝雷梁各排间距为04M，两侧悬臂处各设置3排单排单层不加强贝雷梁，间距035M。每组贝雷片的接头处采用销接，贝雷梁横向间用横联连接。12荷载类型施工荷载主要由A钢筋混凝土自重，容重取为27KN/M3；B施工人员和料具行走、运输以及拱肋和其支架荷载,拱肋自重为72956T，简化为均布荷载，取其值为100KN/延米；C模板、贝雷片、垫缝木材自重，单片贝雷片自重取为400KGD架桥机架梁总重（取架桥机运梁车32MT梁总重为360T,E预应力荷载图11HTQ180型架桥机图12四轴运梁车经计算混凝土总重27275271315622KN/M假设拱肋及其附属3729561013116707KN/M模板贝雷片131340037101000131493KN/M架桥机运梁车轴重360108450KN，450727239KN/M2则传递到基底的全部荷载为5622167074934501317855KN/M各主要荷载技术参数如下A贝雷梁片B架桥机主要技术参数13验算方法采用MIDAS/CIVIL有限元分析软件，建立正在施工中的系杆拱桥上部结构以及钢支墩与基础连接的有限元模型，在移动荷载架桥机经过的验算分为三个部分1上部结构验算，即单箱三室128M连续梁在支架作用下，梁整体的强度与稳定；2钢支墩验算，即验算在上部结构考虑的全部荷载作用下，支墩的强度以及是否会发生受压屈曲破坏；3基础验算，即在基础以上的全部荷载作用下，基底以及桩基承载力能否达到要求。图13支架有限元三维模型序号分项参数备注1适应跨度铁路32/24/20/16M2额定起重量180T3整机自重1998T不含运梁车4适应曲线半径R600M5适应纵坡46架桥机外形尺寸68M65M86M长宽高（桥面以上）图14贝雷梁及支墩平面有限元模型图15上部结构三维有限元模型贝雷梁片几何特性如表11所示表11桁架容许应力表如表12所示表122验算过程21上部结构验算结构在钝化吊杆的情况下，分析结果如下图21剪力图图22弯矩图图23变形图从上图可以看出最大剪力FMAX384KNF2425KN最大弯矩MMAX387KNMM7882KNM正截面应力387357851081MPAC55WMMAX而在重力作用下，跨中截面（对应模型中为196号单元）剪力同样超出容许值，见下图图24跨中截面单元细部分析故弯矩满足要求，剪力、正截面应力不满足要求。22钢支墩验算钢管立柱最大长度为118M，在横向钢管立柱间每5M设置横向联系。通过整体分析，可知单根钢管立柱最大压力为26439KN。钢管立柱630MM、壁厚13MM，材料为Q235。63013MM钢管立柱截面特性A0025198M2，I119964106M4；长细比I02182/025198/196由于钢管之间以工字钢相连，考虑偏安全自由长度取为8M，以此计算其柔度28/02182733取为2IL根据欧拉公式，临界荷载FCR3142206109119964106/2822LEI19035KNFMAX26239KN故此根钢管将会失稳，结构可能倾覆。图25梁跨中弯矩影响线图26贝雷梁跨中剪力影响线运梁车轴距为12M16M12M，四个轴每轴每侧两只轮胎，简图如下所示图27运梁车示意图每个轴重为P（140102）10/8200KN则在移动荷载作用下跨中最不利弯矩M2000420006200120006520KNMM7882KNM移动荷载下跨中最不利剪力F2001200062000420002440KNF2452KN由此可见，仅有架梁车满载T梁在桥上行走时跨中弯矩满足要求，而跨中剪力超出容许值高达631，属于高危情况。23基础验算231承台局部承压条形基础布置如图28图28条形基础布置图钢管受到最大压力为16356KN，该力直接作用于混凝土承台上，考虑局部承压可能造成破坏，需要对混凝土承台的局部承压进行验算，根据公路桥涵设计规范，素混凝土局部承压计算公式为NC06RAACRA承台混凝土标号，混凝土等级C30，设计抗压强度201MPA；混凝土局部承压提高系数，其值通常大于1；AC混凝土局部承压面积，AC314063063/40312M2则混凝土局部承压的最大容许承载力为NCMAX06RAAC06120100031237627KNNC16356KNNC37627KN受力较大且未发生失稳的钢管柱根部压混凝土条形基础局部承压满足要求。232桩基础承载力根据铁路桥涵地基和基础设计规范（TB1000252005）要求，钻（挖）孔桩桩的容许承载力PLF210IAMU式中P桩的容许承载力（KN）U桩身截面周长（M）FI各土层的摩阻承载力LI各土层的厚度A桩底支撑面积桩底地基上的容许承载力M0桩底支承折减系数。式中各个常数依据规范取值U31415M,F155KPA,L1128M,F2150KPA,L217M,F3150KPA,L305MA07854M2,M008,0K224D3K22H4D3768KPA则钻孔桩基容许承载力P31415103408078543768186095KN16356KN,故桩基承载力1满足要求。3结论及建议通过上述分析，可以得出如下结论1在拱肋拼装阶段，在有支架支撑的系梁上通过运梁车对架桥机喂梁的移动荷载作用下，跨中弯矩满足要求，而剪力值及混凝土正截面压应力超出容许值，跨中处最大剪力为908KN。2钢管立柱最大长度为118M,由压杆稳定求得其临界荷载FCR为19035KN，不能承受钢管最大竖向力，会发生失稳破坏。3混凝土局部承压的最大容许承载力为37627KN，钻孔桩基容许承载力186095KN，均有有效的安全系数保障安全。因此，XXXXX特大桥1128M系杆拱架桥机移动荷载验算给出建议如下鉴于移动荷载作用下，系梁最大剪力超出