【正文】 拱 橋的基頻的計算公式為： 11 22 ccEIf lm??? 式中 l 結(jié)構(gòu)的計算跨徑 (m)； E 結(jié)構(gòu)材料的彈性模量 (N/㎡ )； cI 結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性距 ( 4m )； cm 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量 (kg/m)； 1? 頻率系數(shù) ； 清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 28 頁 共 69 頁 當(dāng)主拱為變截面時： 2121 243 4 5105 r r fr r f r f? ??? ?? 式中的 i i ir R n T? ? ? 為系數(shù)，可按下式計算： i i ir R n T? ? ? 其中， n為拱厚變化系數(shù)， iR 、 iT 的數(shù)值由表 41查得 表 41 系數(shù) iR 、 iT 值 i 1 2 3 4 5 Ri 346 1995 Ti 30 88 在本設(shè)計中，取 l= 138m， E= 206000000N/m， cI = ， cm =15460 kg/m，由公式計算得 1f = ,由新《公路橋規(guī)》可得，沖擊系數(shù)μ = 。沖擊作 用以車體的振動和橋跨自身的變形和振動。溫度上升時，t? 和 tH 均為正 ；溫度下降時， t? 和 tH 均為 負。 如圖 211，設(shè)溫度變化引起拱軸在水平方向的變位為△ tl ,與彈性壓縮同樣道理，必然在彈性中心產(chǎn)生一對水平力 Ht。 M I D A S / C iv ilP O S T P RO C E S S O RB E A M D I A GR A M剪力 z9. 443 20e + 0027. 726 25e + 0026. 009 31e + 0024. 292 36e + 0022. 575 42e + 0020. 000 00e + 000 8. 584 73e + 001 2. 575 42e + 002 4. 292 36e + 002 6. 009 31e + 002 7. 726 25e + 002 9. 443 20e + 002ST: 自重M A X : 2 1M I N : 2文件 : 成橋單位 : kN日期 : 06/ 09/ 200 8表示 方向X: 0. 000Y: 1. 000Z: 0. 000 圖 422恒載作用下主拱 的 剪力 圖 M I D A S / C iv ilP O S T P RO C E S S O RB E A M D I A GR A M軸力 1. 719 00e + 004 1. 752 60e + 004 1. 786 21e + 004 1. 819 82e + 004 1. 853 43e + 004 1. 887 03e + 004 1. 920 64e + 004 1. 954 25e + 004 1. 987 86e + 004 2. 021 47e + 004 2. 055 07e + 004 2. 088 68e + 004ST: 自重M A X : 1 1M I N : 20文件 : 成橋單位 : kN日期 : 06/ 09/ 200 8表示 方向X: 0. 000Y: 1. 000Z: 0. 000 圖 423恒載作用下主拱 的 軸力 圖 清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 23 頁 共 69 頁 主拱溫度 內(nèi) 力計算 根據(jù)熱脹冷縮的道理，當(dāng)大氣溫度比成拱時的溫度（即主拱圈施工合龍時溫度，稱為合龍溫度）高時，稱為溫度上升，引起拱體膨脹，反之當(dāng)大氣溫度比合 龍 溫度低時，稱為溫度下降。 圖 411 MIDAS 模型 主拱內(nèi)力計算 拱肋共分 44 個單元，對稱布置，每片 22 個單元。通過施工方法介紹，施工彷真計算，得出了 扣索初張力，確定了各節(jié)段預(yù)抬量。 圖 313 后續(xù)階段索力 計算 ,結(jié)果如表 31： 表 31 臨時 扣索 初張 力 預(yù)拱度計算 計算模型的建立 ,是按照 施工 吊裝過程進 行的 ,其過程見圖 312。 第一階段 扣索初張力 計算 第一施工段單根拱肋的重量為 30 噸 ,其計算簡圖如圖 312。 扣索1扣索1扣索2扣索1扣索3扣索2扣索1扣索2扣索1扣索3扣索2扣索1扣索4扣索3扣索2扣索1扣索4扣索5扣索3扣索1扣索2扣索4扣索3扣索2扣索1扣索5扣索4扣索3扣索2扣索1圖 312 主拱圈 施工示意圖 初張 力 計算 大跨度橋梁的施工往往是一個非常復(fù)雜且不斷變化的過程 ,當(dāng)采用斜拉扣掛的方式進行施工時 ,其中扣 索的索力確定和預(yù) 拱度的計算 ,必須采用正裝計算法 和倒裝計算法兩種方法反復(fù)迭代 ,工作量十分繁重。 臨時扣索初張力 主拱圈分段 本橋主拱圈根據(jù)重量特點共劃分為 11個（共 6 類）施工段，其中 F 拱段為合攏段，其余 5對拱段分別對稱，從拱腳到拱頂分段水平長度分別為 米、 米、 米、3 米，單根拱肋各拱段的最大重量為 噸 。 本橋 采用的是鋼箱提籃施工， 鋼箱提籃拱橋施工控制的關(guān)鍵技術(shù)主要 體現(xiàn)在主拱圈安裝過程中的斜拉扣掛扣索索力以及拱段 定位標(biāo)高的確定和橫梁定位標(biāo)高的確定 ,特別是當(dāng)扣、背索采用鋼鉸線施工時 ,客觀上要求扣、背 索應(yīng)盡量減少張拉次數(shù) ,標(biāo)高也不允許反復(fù)調(diào)整 。由于受到運輸條件和纜 索吊裝能力的限制 ,加工制作時拱圈必然分段較多 ,并且單件或預(yù)制吊裝節(jié)段的體積較大、線形復(fù)雜、空間定位精度高 ,通過遠距離的交通運輸后可能造成 拱段接頭局部變形 ,同時為了提高拱段的穩(wěn)定性和 減少空中精確對接的難度 ,必須在施工現(xiàn)場對拱圈 進行臨時加固處理 (如利用永久風(fēng)撐或者增加臨時風(fēng) 撐 )并按照設(shè)計要求進行吊裝節(jié)段的預(yù)拼 。 鋼箱提籃拱橋的施工控制實施是此類橋型安全保質(zhì)按時建成的關(guān)鍵。 清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 15 頁 共 69 頁 第三章 斜拉扣掛施工方法介紹和仿真計算 拱橋施工方法簡介 鋼箱提籃拱橋就是將通常的中 (下 )承式鋼箱拱 橋的拱肋繞拱腳連線向橋軸線方向旋轉(zhuǎn)傾斜 ,甚至 在拱頂合龍 ,形成空間的拱式結(jié)構(gòu) (也稱 X 形拱 )。 主橋設(shè) 2 道伸縮縫，在主橋即肋間橫梁位置各設(shè)一道 160 型型鋼伸縮縫。 中板 邊板圖 224 空心板構(gòu)造圖 2）、人行道面板 人行道采用懸挑鋼梁，在橫梁梁處為工字形，懸臂根部高 80cm，端部 30cm，懸挑梁間距為 130cm，其間以縱梁連接，間距 120cm,梁高 30cm,人行道板上鋪一層 厚帶肋鋼板，人行道板結(jié)構(gòu)為 水泥砂漿平層 + 厚麻石火燒板。 橋面空心板 高度 40cm,中板寬度 ,邊板頂寬 ,底 寬 ,行車道橫向共設(shè)19 塊板。 縱梁最后一段做成可伸縮式結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)變形。 縱梁 全橋共設(shè) 4道鋼縱梁，以增強全橋總體剛度，縱梁為箱形斷面形式，中縱 梁為 724清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 14 頁 共 69 頁 760mm,中縱梁頂?shù)装搴?16mm，腹板厚 12mm。 2）、肋間橫梁、橫撐 整個主拱圈設(shè)兩道肋間橫梁，五道橫撐，肋間橫梁與橫撐均通過焊接與主拱圈固結(jié)。 橫梁 主橋橫梁共兩種結(jié)構(gòu)，分為吊桿橫梁和肋間橫梁。 吊桿 本橋共設(shè) 16 排吊桿，吊桿的縱向間距 米， 米，吊桿位于拱面內(nèi)，短吊桿采用帶鉸的形式，每個吊桿均由 GJ1519 鋼鉸線組成，采用平行鋼鉸線成品拉索，外包熱擠 PE護套。m 之差小于半級，因此 取拱軸系數(shù) m= 拱軸線型 主拱圈為懸鏈無鉸拱橋面，計算跨徑 L= 米，計算矢高 f= 米，拱軸系數(shù)清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 13 頁 共 69 頁 m=，拱軸線方程為： 1 { [ ( 2 / ) 1}1fy ch k x lm??? 式中 2( 1)K In m m? ? ? 橫向聯(lián)系 為保證拱的橫向穩(wěn)定，在橋范圍內(nèi)共設(shè) 7道永久橫撐，在橋面以下兩道橫撐之間增設(shè) A撐形成框架，除肋間橫梁腹板沿垂直設(shè)置外，其余橫撐腹板均垂直拱軸線。m = 39。 假定 m=,相應(yīng)的 14 f ?，因 14fl ? ，查《拱橋》（上冊）表 III 得半拱懸臂自重 對 14 截面和拱腳截面彎矩為： 2( ) [ ]4k AlM ???表 值 故： 1 420. 25 36 76 .9 8 13 8( ) 0. 21 02 3 19 53 9. 804M KN m??? ? ? ? 清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 12 頁 共 69 頁 138( ) 4jM K N m??? ? ? ? 圖 223 懸鏈線拱軸計算圖示 半拱懸臂集中力荷載對 14 截面和拱腳截面彎矩為： 4 1 3 8 5 2 7 . 6 2 7 4 1 4 3 0 2 1 . 6 2 7 4 1 4 3 5 1 5 . 1 2 7 4 1 3 8 2 8 . 6 2741 3 5 2 2 . 1 2 7 4 1 0 5 6 9 8 . 3lM K N m? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 4 1 3 8 5 6 6 . 1 2 7 4 1 4 3 0 6 0 . 1 2 7 4 1 4 3 5 5 3 . 6 2 7 4 1 3 8 2 4 7 . 1 2 7 4 1 3 5 2 4 0 . 6 2 7 41 2 8 5 3 4 . 1 2 7 4 1 2 3 2 2 7 . 6 2 7 4 8 5 7 2 1 . 1 2 7 4 4 7 0 5 7 9 . 1lM K N m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 14 1 9 5 3 9 . 8 1 0 5 6 9 8 . 3 1 2 5 2 3 8 . 1M K N m? ? ? ?? ? 5 5 7 8 6 . 3 4 7 0 5 7 9 . 1 5 2 6 3 6 5 . 4jM K N m? ? ? ?? 1 439。 清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 11 頁 共 69 頁 00`△x懸鏈線 圖 222空腹式懸鏈線拱軸線計算圖式 如圖，由 0AM?? ，得 jg MH f?? （ 1） 由 0BM?? 得 11440gH y M?? 1414g MH y?? （ 2） 將（ 1）式中的 Hg 代入上式，得 1144jyMfM??? （ 3） 等截面懸鏈線拱主拱圈結(jié)構(gòu)自重對 1/4 及拱腳截面的彎矩14M、 jM 可由《拱橋》 [14]表（ III） 19 查得。 擬定拱軸系數(shù) 由于懸鏈線的受力情況較好 ,又有完整的計算表格可供利用 ,所以用懸鏈線作為拱軸線 ,采用“五點重 合法” 確定其 m 值。橋面橫向布置為 :(人清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第 9 頁 共 69 頁 行道 +欄桿 )+(吊桿區(qū) )+(間隙 +欄桿 )+(隔離帶 )+(機動車道 )+2(機動車道 )+2 (分隔帶 )+ 2 (機動車道 )+ (機動車道 ) +(隔離帶 ) +(間隙 +欄桿 ) +(吊桿區(qū) )+ (人行道 +欄桿 ) 圖 212 橫截面圖 主要結(jié)構(gòu)尺寸擬定 拱箱構(gòu)造 主拱圈采用鋼箱斷面 ,頂板和底板寬度均為 米 ,箱寬 米 (拱箱腹板內(nèi)輪廓尺寸 ,以下同 ),拱腳斷面拱箱高度 米 (拱箱頂?shù)装鍍?nèi)輪廓尺寸 ,以下同 ),拱頂斷面拱箱高度 米 , 高度采用以水平坐標(biāo) X軸的二次拋物線變化 ,拱圈高度變化方程為 : h= 104? 2X + 清華大學(xué) 長沙火星北路瀏陽河大橋拱橋施工圖設(shè)計 第