拱桥课程全程解析.docx

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1、等截面悬链线空腹式坛工拱桥设计计算书业:道路与桥梁工程程:桥梁工程课程设计号:学生姓名:指导教师:日期:桥梁工程课程设计任务书一、设计内容和规定1、确定各部分尺寸和所用材料2、选定拱轴系数3、拱圈弹性中心和弹性压缩系数4、永久荷载内力计算(构造自重、混凝土收缩)二、设计原始资料跨径50米等截面悬链线与工拱桥计算桥面净空：净7+2X0.75m0设计荷载：公路I级荷载，人群3.0KN/m。三、设计完毕后提交的文献和图表1、设计阐明书2、图纸：桥梁总体布置图，平、纵、横。四、重要参照资料1 .公路桥涵设计通用规范(JIJO2189)人民交通出版社北京2 .公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范(J

2、IJO2385)人民交通出版社3 .桥梁工程概论李亚东，西南交通大学出版社；4 .桥梁工程姚玲森，人民交通出版社；5 .混凝土简支梁(板)桥易建国，人民交通出版社；6 .桥梁计算示例集易建国，人民交通出版社。五、课程设计成果装订次序1 .封面2 .设计任务书3 .目录4 .正文5 .设计总结和改善意见6 .参照文献7 .图纸或附表目录1、设计资料41.2材料和其数据42、主拱圈计算52.1 确定拱轴系数52.2 拱轴弹性中心和弹性压缩系数112.3 主拱圈截面内力计算112.4 主拱圈正截面强度验算142.5 主拱圈稳定性验算162.6 主拱圈裸拱强度和稳定性验算172.6.1 .弹性中心的弯

3、矩和推力172.6.2 截面内力171、设计资料1.1 设计原则1 .设计荷载公路I级，人群E3O2 .跨径和桥宽净跨径目，净矢高目，净矢跨比O桥面净空为净I1I，o1.2 材料和其数据1 .拱上建筑拱顶填料厚度，口，包括桥面系的计算厚度为,平均重力密度X。拱上护拱为浆砌片石，重力密度1O腹孔构造材料重力密度IXIo主拱拱腔填料为砂、砾石夹石灰炉渣黄土，包括两侧侧墙B平均重力密度2 .主拱圈M1O砂浆砌MU40块石，重力密度1XI极限抗压强度弹性模量I一拱圈设计温差为O3 .桥墩地基土为中等密实0软石夹沙、碎石，其容许承载力11基础与地基间的滑动摩擦系数取目O2、主拱圈计算2.1 确定拱轴系数

4、拱轴系数回确实定，一般采用“五点重叠法”，先假定一种回值，定出拱轴线，确定上部构造多种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯矩和自拱顶至可跨截面形心的弯矩区o其比值区O求得3值后，可由目中反求网值，若求出的回值与假定B四值不符，则应以求得的四值作为假定值，反复上述计算，直至两者靠近为止。1 .确定上部构造尺寸（1）主拱圈几何尺寸1）截面特性截面高度=,取主拱圈横桥向取回单位宽度计算，横截面面积日惯性矩X;截面抵御矩IXI；截面回转半径IXJO2）计算跨径和计算失高假定1,对应的叵O查拱桥表（D-20（8）得=1，=O计算跨径1;计算失高。3）拱脚截面0投影水平投影一;竖向投影IO4）计算主

5、拱圈坐标（图1-1）将拱圈沿跨径24等分，每等分长1。以拱顶截面的形心为坐标原点，拱轴线上各截面的纵坐标I一,对应拱背坐标,对应拱腹坐标O其数值见表1-1表1-1主拱圈截面坐标表截面号0S1234567801.00000010.14780.70980.70449.443410.85225.35510.8060178.17930.75890.65887.52058.838123.24220.6410986.50570.80840.61855.88727.124221.12930.5014795.08890.85190.58694.50205.675819.01640.3839713.89650.

6、88890.56253.33404.459016.90350.2858912.90120.91940.54392.35733.445014.79060.2050002.08030.94380.52981.55052.610112.66770.1394511.41510.96290.51930.89581.934410.56580.0877480.89040.97730.51160.37881.40218.45290.0487090.49430.98770.5062-0.01201.00056.339100.0214450.21760.99470.5027-0.28510.72034.22611

7、0.0053310.05410.99870.5007-0.44660.55482.113120.0000000.00001.00000.5000-0.50000.50000.000注：第2栏由拱桥附录(III)表(III)-1查得第4栏由拱桥附录(HI)表(III)-20(3)查得出现日勺表(In)S值或表(D-()值均为拱桥下册对应表格B数值。(2)拱上构造尺寸1)腹拱圈腹拱圈为M1O号砂浆砌M30粗料石等截面圆弧拱，截面高度,净矢高目，净矢跨比EJ。查拱桥上册表31得Iz*z，1z*z;水平投影I;竖向投影I1o2)腹拱墩腹拱墩采用M7.5砂浆M30块石0横墙，厚O在横墙中间留出上部为半径

8、的半圆和下部高为回宽为回0矩形构成0检查孔。腹拱的拱顶拱背和主拱圈的拱顶拱背在同一水平线上，从主拱圈拱背至腹拱起拱轴线之间横墙中线的高度I,其计算过程和其数值见表1-2腹拱墩高度计算表表2项目aaf3d1号横墙21.91500.86431.56587.09570.7747880.7905146.69572号横墙18.11500.71451.29434.55410.5711280.8683574.15413号拱座14.61110.57631.04402.82470.4211670.9215742.4247空、实腹段分界笠14.50710.57221.03652.78120.4171630.922

9、9352.3812注：横墙高度也可根据表1-1的有关数据内插计算得到。2.恒载计算恒载分主拱圈、拱上实腹和腹拱三部分进行计算。不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈B影响。其计算图示见图1-2.1XI（1）主拱圈恒载（2）拱上空腹段日勺恒载1）腹孔上部（图1-3）腹拱圈外弧跨径腹拱圈内弧半径腹拱圈重腹拱侧墙护拱重以上三个系数依次分别查拱桥上册表3-1、表1-10、表1-9）填料和路面重两腹拱之间起拱线以上部分的重量（图1-4）一种腹拱重2)腹拱下部3)集中力（3）腹拱上实腹段的恒载（图1-5）叵1拱顶填料和面重1悬链线曲边三角形部分重量X.式中：ruIXI重心位置各块恒载对拱脚和拱跨1/4截面的力矩见表

10、1-3半拱恒载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩表1-3分块号恒重1/4截面拱脚截面力臂力矩日力臂a力矩P673.53161954.53348065.9219P3233.9755804.8523P1.185.17681340.6615Pm58.8194I-113.7391I631.9439P.6213.54451158.2440I3865.1555P17241.681I-418.8815I3482.7682合计1606.72883417.919916691.30333.验算拱轴系数由表1-3得Inu.该比值与假定拱轴系数对应得叵十分靠近，故可确定3.142为设计拱轴系数。2.2 拱轴弹性中心和弹性压

11、缩系数1 .弹性中心2 .弹性压缩系数2.3 主拱圈截面内力计算大跨径拱桥应验算拱顶、3/8拱跨、1/4拱跨和拱脚四个截面，必要时应验算1/8拱跨截面。对中小跨径桥只验算拱顶、1/4拱跨和拱脚三个截面的内力。其他截面，除不计弹性压缩0内力必须在影响线上直接布载求得以外，其环节和1/4拱跨者相似。1恒载内力计算计算拱圈内力时，为运用既有的表格，一般采用所确定的拱轴线进行计算。不过在确定拱轴系数时，计算得的J恒载压力线与确定的J拱轴线很难在“五点”完全重叠，两者相差0.2050-0.204772=0.000228。当这个偏差较大时，要用“假载法”计入其影响.（1）不计弹性压缩B恒载推力（2）计入弹

12、性压缩的恒载内力见表1-4项目拱顶1/4截面拱脚F13.35431.2740-6.7935叵I31.00000.94380.7098IX1630.08231630.08231630.0823I1630.08231727.14802296.537IXI49.434318.7757-100.1200计入弹性压缩的恒载内力表1-42.活载内力计算（1）公路I级和人群荷载B内力单位拱宽汽车等代荷载式中，为车道数;IrJ为车道折减系数，双车道不折减。单位拱桥人群等代荷载式中，1为人行道宽度;C为人群荷载。不计弹性荷载的公路I级和人群内力表表1-5截面项目计算荷?发影响线面积力与弯矩Saa表中值乘数面积I级荷载人群荷载拱顶84.70592.47060.52940.00748S19.229391676.35110.18004对应回84.70592.47060.52940.0703617.824521553.8799.436384.70592.47060.5294-0.004433-11.3885-992.812-6.02909对应a84.70592.47060.52940.0581714.736391284.6677.801444