拱脚定位支座计算.doc

纳界河特大桥拱脚定位钢支座计算说明书
纳界河特大桥拱脚钢支座主要用于拱脚节段拱肋的精确定位，并承受拱肋1~2#拱肋节段安装过程中的节段荷载。
一：支座材料
支座： t=20mm钢板 Q235B
焊缝：
混凝土：C30
二：支座整体计算
拱肋定位支座采用MIDAS2010有限元软件建立整体模型进行计算，模型中所有杆件均采用梁单元模拟，边界条件根据实际情况设置。支架计算模型如图1所示：

图1 拱脚支座计算模型
本桥拱肋支架由于主体结构重量还不明确，节点板重量和连接螺栓的重量无法统计，故暂时根据《林织线纳界河特大桥深化初设图纸PDFto四院咨询》中有关截面尺寸计算结构重量并考虑1.5的重力增大系数进行支架的初步计算。
拱脚支支座是随着拱架的逐渐拼装而其受力不断增加，在施工过程中有可能出现较主拱2个节段全部拼装完成之后的结构受力更不利的情况，因此必须根据施工进程分阶段对支架结构的内力状态进行分析。
1.支座反力整体计算结果

图2 CS1支架反力结果（单位：KN）
图3 CS2支架反力结果（单位：KN）
图4 CS3支架反力结果（单位：KN）
1~2#拱肋节段安装过程中，拱脚节段所受到的支反力结果汇总于表1
表1 支座反力汇总表
节点
阶段
FX (kN)
FY (kN)
FZ (kN)
MX (kN*m)
MY (kN*m)
MZ (kN*m)
24
1
-3.5381
-0.4133
263.0897
0.4941
-4.3545
0.0004
24
2
-22.4994
63.1100
690.5967
-42.8671
-19.5356
0.0299
24
3
9.2427
104.1320
1090.9462
-68.3689
4.5850
0.0607
26
1
3.5381
0.4133
123.0126
-0.1662
1.5405
0.0004
26
2
8.9140
43.9972
232.4934
-29.6431
3.6808
0.0284
26
3
57.9388
70.1266
360.3414
-45.0335
41.0472
0.0563
28
1
-3.5437
0.4139
263.3543
-0.4952
-4.3650
-0.0004
28
2
-22.5005
-63.1083
690.7069
42.8656
-19.5410
-0.0299
28
3
9.2427
-104.1304
1091.0560
68.3674
4.5805
-0.0607
30
1
1.6088
-0.1713
70.7322
0.0347
0.4961
-0.0002
30
2
9.9646
-1.9971
30.4169
-2.4762
7.7649
-0.0185
30
3
-28.2759
5.0273
-50.8896
-10.8446
-21.8748
-0.0317
32
1
-1.6088
0.1713
151.9295
-0.2493
-2.5159
-0.0002
32
2
3.9614
-7.4158
263.9171
1.5194
-0.6997
-0.0185
32
3
-38.2954
-3.9666
300.9961
-4.1380
-35.9346
-0.0320
60
1
1.6037
0.1707
70.7798
-0.0352
0.4992
0.0002
60
2
9.9634
2.0005
30.4486
2.4744
7.7664
0.0189
60
3
-28.2735
-5.0236
-50.8515
10.8435
-21.8758
0.0327
61
1
-1.6037
-0.1707
151.7827
0.2485
-2.5073
0.0002
61
2
3.9642
7.4093
263.8572
-1.5142
-0.6945
0.0185
61
3
-38.2939
3.9598
300.9279
4.1435
-35.9305
0.0320
62
1
3.5437
-0.4139
122.9178
0.1663
1.5434
-0.0004
62
2
8.9166
-43.9957
232.4047
29.6419
3.6824
-0.0284
62
3
57.9425
-70.1252
360.2537
45.0324
41.0496
-0.0563
注：本表由纳界河特大桥主拱拱脚定位支座计算模型支座反力结果统计
三：支座计算
拱脚节段拱肋支座的计算包括钢支座焊缝强度计算与支座下混凝土的强度计算。拱脚定位支座实际布置为每个断面设置两个钢支座，为计算简便、保证安全考虑，每个断面的支反力仅由一个支座承受，其计算结果如下。
1.支座强度计算
支座主要通过焊接将拱脚节段与拱座混凝土连接定位，因此支座的焊缝是主要的验算对象，需要验算的焊缝部位如图1所示。

图5 拱脚钢支座结构示意图
由支座反力汇总表可知，支座反力最大值为下弦杆前端支座在第三个施工阶段是产生的内力组合。
FX=9.2427KN FY=104.1320 KN FZ=1090.9462 KN
MX=68.3689 KN .m MY=4.5850 KN .m MZ=0.0607 KN .m
钢支座属于一弯矩作用在主平面的双向压弯构件，其强度应按下式计算：

式中：——与截面模量相应的截面塑性发展系数，本支座计算中不考虑塑性系数。
对于钢支座本身：

则：

支座钢结构强度满足要求。
对于焊缝：
对于板件两边的双面角焊缝，其焊缝有效宽度为

即焊缝的有效受力面积与支座钢结构相同，因此可取其受力强度与支座相同

同样，焊缝强度满足要求。
2.稳定性计算：
由于钢支座为一短柱，故认为钢支座不存在稳定性要求，可不计算稳定性。
3.支座抗水平力计算：
支座X向水平力很小可以不予计算
支座Y向水平承载力计算
支座Y向的水平力由支座截面的两翼缘承担，其抗剪面积为：

支座抗剪强度满足要求。
4.钢支座底板混凝土受力计算：
钢支座底板面积：

钢支座底板混凝土受压承载能力满足要求