K47+133.4（1-10）石拱橋拱架驗(yàn)算

Ⅰ、TRANBBS設(shè)計(jì)資料
拱圈設(shè)計(jì)資料：凈跨徑L0=10m，凈矢高fo=2.50m，拱圈厚d=0.6m，拱寬10.7m，拱軸系數(shù)m=2.814。
拱架設(shè)計(jì)荷載：拱圈采用分兩環(huán)砌筑，拱塊重力按70%拱厚計(jì)算，機(jī)具和TRANBBS施工人員重力按2KN/m2計(jì)算，拱架重力不計(jì)。
Ⅱ、拱架尺寸擬定
拱圈縱向節(jié)間劃分以水平劃為準(zhǔn)（拱架設(shè)計(jì)圖附后）全跨7個(gè)節(jié)點(diǎn)，6個(gè)節(jié)間，節(jié)點(diǎn)間距分別為1.35m、1.75m、1.9m；橫向用7片拱架，每片之間的距離為1.7m,兩端各預(yù)留0.25m.
Ⅲ、拱架幾何要素計(jì)算
1、拱架節(jié)點(diǎn)頂面坐標(biāo)計(jì)算
m =2.814            f=f0=2.50m
k =Ln(m+  m2-1)=Ln(2.814+  2.8142-1)=1.69457
y =[f/(m-1)](chkξ-1)
=[2.50/(2.814-1)](ch1.69457ξ-1)
=1.37817(ch1.69457ξ-1)
2、弓形木節(jié)點(diǎn)中心坐標(biāo)計(jì)算
y1=y+h/cos∮
h=模板厚+弓形木高=5+18=23cm
3、弓形木與水平軸夾角計(jì)算
tgα=Δy/Δx  (Δy為兩節(jié)點(diǎn)間高差)    見表1
4、斜撐與豎軸夾角計(jì)算                    見表2
Ⅳ、拱架各節(jié)間的荷載計(jì)算
根據(jù)拱架斜面的拱塊切向力T等于拱塊與模板間的摩阻力得：
μ1Gcos∮=Gsin∮
∮=19.8°(μ1=0.36)
當(dāng)拱塊在拱架上的傾角∮≤19.8°時(shí)，拱塊能夠穩(wěn)于拱架上，拱塊的全部重力作用于拱架上；當(dāng)拱塊在拱架的傾角∮＞19.8°時(shí)，拱塊不能穩(wěn)定于拱架上，拱塊切向力T有一部分（其值等于摩阻力）作用于拱架上，其余部分則借下排拱塊傳至拱座或支撐板上。
兩節(jié)間拱塊重力為：
G`=0.7×0.6×1.7×24L=17.136L
機(jī)具和施工人員重力為：
G``=2×1.7L=3.4L
兩節(jié)點(diǎn)間拱塊重力和機(jī)具、施工人員重力為：
G=G`+G``=17.136L+3.4L=20.536L
V、作用在拱架上的正壓力和切向計(jì)算
1、弓形木的傾角α≤∮=19.8°時(shí)
N=Gcosα=20.536Lcosα=20.536Δx
T=Gsinα
T0=μ1N=0.36×20.536Δx =7.3930Δx
2、弓形木的傾角α＞∮=19.8°時(shí)
N`=[(cos∮-μ2 sin∮)/(1-μ1μ2)]G  (μ2=0.5)
T=T0=μ1N1=0.36N`    (μ1=0.36)
各節(jié)間荷載G產(chǎn)生的正壓力N，切向力T和摩阻力T0的計(jì)算(見表格3)
Ⅵ、桿件內(nèi)力計(jì)算和驗(yàn)算桿件強(qiáng)度，剛度時(shí)內(nèi)力值的取用
計(jì)算桿件內(nèi)力時(shí)，假定桿件節(jié)點(diǎn)均為鉸結(jié)，只承受壓力，而不承受拉力（大梁可承受拉力）。內(nèi)力計(jì)算的順序：計(jì)算弓形木、立柱、斜撐內(nèi)力，從拱頂節(jié)點(diǎn)開始，逐點(diǎn)向拱腳進(jìn)行，計(jì)算大梁內(nèi)力，從拱腳開始，逐點(diǎn)向跨中進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果（見表格4）
查資料各種木材容許應(yīng)力
S拉=8Mpa      S壓=12Mpa
受拉桿件S3-1′=11.008KN   
F拉=S3-1′桿件容許受拉應(yīng)力=8×0.15×0.15×103×0.9
    F拉=162 KN
F拉=162 KN＞S3-1′=11.008 KN   (滿足設(shè)計(jì)和施工要求)
受壓桿件S1-1′=37.571 KN  
F壓=S1-1′桿件容許受壓應(yīng)力=12×0.15×0.15×103×0.9
          F壓=243 KN
F壓=243KN＞S1-1′=37.571 KN   (滿足設(shè)計(jì)和施工要求)
經(jīng)檢驗(yàn)受壓及受拉桿件承受荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)小于容許拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，能滿足設(shè)計(jì)和施工要求。
VII、滿布式拱架設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
1、設(shè)計(jì)滿布式拱架時(shí)，除保證各桿件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性之外，應(yīng)特別注意拱架的整體穩(wěn)定性，一般可在拱架下部的樁木間設(shè)置縱向夾木和橫向夾木，在拱架上部的立柱間設(shè)置橫向夾木和縱向水平夾木。除此之外，大風(fēng)力較大的地區(qū)，拱架應(yīng)設(shè)置風(fēng)纜。
2、支架的支承部分必須要安裝堅(jiān)實(shí)的地基上，同時(shí)，應(yīng)保證支架不發(fā)生不允許的下沉，在受河水影響的地方安裝支架，必須有防排水措施。
3、拱架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)力求簡單，制作時(shí)應(yīng)采用最簡單的接榫。對(duì)于受力較大的節(jié)點(diǎn)，可用硬木夾板或鐵夾板穿以螺栓連接；對(duì)于受力較小的節(jié)點(diǎn)也可用扒釘連接，但對(duì)重要的節(jié)點(diǎn)，必須采用硬木夾板連接。