大型农村石牌坊怎么制作_景区大门大跨度石牌楼压力设计数据

有时候农村修建石牌坊，碰到大村庄，路面宽度在20左右的，中门宽度就需要在10米左右，这就属于大跨度牌坊，景区大门口也有修建这种大跨的石牌坊样式，在实际农村大型石牌坊工程中，一般都是中门采用内部钢筋混泥土横梁，外边是干挂石材后，在水泥浇灌，更加牢固。

　　由于石牌坊的塑性差，抗弯、抗拉和抗剪强度低，因此，它在大跨度梁和大偏心受压柱中，很少有人使用。为了解决石材大门牌坊的这些弱点，对其施加预应力，改变石构件截面上的应力分布、状态和性质使其满足规范规定的各项安全标准，并使石材的冷脆性得到一些弹塑性改善，从而拓宽石材的应用范围。用预应力石材做承重构件，不但可以充分发挥其抗压性能，还可以发挥石材天然的优美特点，保留其建筑美学价值。

　　上图大型牌坊结构形成具有高架桥的构造和受力特征，相当于不等跨5孔，不等高3层带古建屋顶的连廊天桥。石牌坊是一座不加粉饰全石材结构外露的雕塑艺术品。设计理念是运用好质地色彩优美的天然石材和现代先进的结构技术，充分表现传承古老的华夏文化艺术和仿古建筑。为使这一文化独特的纪念性公用建筑安全、可靠、耐久。本次设计首次在大跨度石梁中采用预应力新技术和新工艺。为给结构设计理论提供依据，特对石材的物理、力学性质和石梁的四种工况进行材料和结构试验检测。

宝鸡广场大门、大牌坊图片

一、大型石牌坊制作试验结论：

通过对预应力石牌坊横梁进行静载试验，可以确定该石牌坊横梁在短期荷载下正常使用时的受力状况：

(1) 石牌坊横梁在设计使用荷载作用下，石梁纯弯区未发生弯曲破坏，未出现裂缝，受剪区未出现裂痕，端部预应力锚垫板处未发生局部破裂、压碎等现象，最终挠度为- 0.48mm，即向上微拱，符合使用及设计要求。

(2) 石牌坊横梁在设计使用荷载作用下，工况一梁最大挠度试验值为2.21mm，工况二最大挠度试验值为2.48mm,均小于跨中最大挠度理论值= 3.02mm，跨中挠度满足使用要求及设计要求。

(3) 石牌坊横梁在正常使用荷载下，各截面的荷载-挠度曲线基本呈直线变化，处于弹性阶段。

(4) 石牌坊横梁在使用荷载作用下(375kN ),根据实测的跨中最大应变值，可推得石梁跨中截面的最下边应力值为11.78MPa (压应力)，说明在使用荷载下，跨中截面受拉区石梁仍受压。石梁的受拉区和受压区都处于受压状态;受拉区不出现拉应力，更不会出现裂缝，正截面抗裂验算完全满足抗裂要求及设计要求。

(5)不施加预应力时，由于石牌坊横梁本身属脆性材料，且一旦发生裂缝即失去承载力， 石梁在设计荷载作用下，接近弯曲破坏极限值。所以实际工程中应对石梁施加预应力。

(6) 石牌坊横梁在弹性范围内，其受弯及预应力张拉计算公式与钢筋混凝土结构梁的计算公式基本相符。

二、石牌坊水泥结构计算原则：

1、石牌坊横梁设计荷载：

(1) 石牌坊横梁主力：多层叠加的自重和预应力。

(2) 石牌坊横梁附加力：风(雪)力温度弯化的影响。

(3) 石牌坊横梁特殊荷载：地震力、施工临时荷载。

福建农村石牌坊、村口牌楼图片

2、石牌坊横梁结构计算：按照桥梁工程的设计程序：上部建筑 (单层、双层、多层，各类梁、拱、桁和组合跨越结构)，下部建筑(各类墩、柱)和地基基础(明挖扩大，各类桩、沉井、管柱及其组合)进行设计，本石牌坊横梁工程上部建筑，结构受力大小、方向、作用点、设计支座的约束条件( 性质)，力的分配和传递明确，计算简图与实际工程相符。试验梁数据表明理论计算结果是安全可靠的。

　3、石牌坊墩柱顶的主梁上面端部设两个(0.644X 1.0X 1.96)短柱支承屋架和矩形斗拱梁，起最大的承重和传力给墩柱的作用。两端设盆式活塞支座(边跨主梁固定端设板式活塞支座)。这种支座可以提供向跨度内单向小位移和微转动的自由，以消除降温时附加的拉应力。在地震时起减震消能作用。

大理石村门牌坊、农村石牌楼图片样式

　4、石牌坊墩柱按下端固定、上端自由(桥规规定)*不利状态计算柱的纵向稳定。强度和偏心计算均符合规范规定。

5.石牌坊地基基础，采用明挖扩大(三层)重型高杯基础，利用大休积混凝土的重量，使高端集中的质量中心得以降低，同时减少价格较高的钢筋用量，从而实现施工简单、设计合理和降低投资的目的。基础连系梁加强五个独立基础的整体性，达到共同受力效果。

小结：以上大型石牌坊压力测试数据只是一个参考，我们在实际大跨度农村石牌坊、村口景区大门石牌楼制作中，有着丰富的经验，古代大跨度石牌坊在没有科学实验数据的情况下，石牌坊制作的雕刻师傅都是根据经验设计尺寸，设计制作完成后也经得起历史的考验，古代的石牌坊要是没有人为破坏，保存几千年还是没有问题的，可见大型农村石牌坊制作经验丰富也是相当重要的。

作者：长城石雕公司

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