悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算Word下载.docx
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《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；
《公路桥涵设计手册，拱桥（上册）》（1994年）；
《桥梁工程》下册；
有关拱桥设计图纸。
2﹑主拱圈截面几何要素计算
1.主拱圈横截面设计
拱圈截面高度按经验公式估算
H=/100+△=70/100+0.7=1.4m
拱圈由十一个各为1.5m宽的拱箱组成，全宽B0=16.5m
2．拱圈几何力学性质
拱圈截面如图1所示：
图1箱形拱截面（尺寸单位：
㎝）
拱圈截面为C35混凝土与C35混凝土预制板的组合截面。
假定拱轴系数m=2.24,/f=0.22（为拱轴线1/4拱跨处坐标，f为计算矢高）。
拱轴线拱脚处切线与水平线交角=（4673.22/10001/6）=37.933°
[1994年手册附表（Ⅲ-2）],sin=0.6145,cos=0.7889.
由应用软件得箱形截面的几何性质：
截面面积A=10.428㎡
截面重心距底边=0.768m
截面重心距顶边=1.4-0.768=0.632m
截面对重心轴的惯性矩I=2.521
截面回转半径i=0.4917m
则：
计算跨径l=+2ybsin=70+20.7680.6145=70.94m
计算矢高f=+（1-cos）=70/6+（1-0.7889）0.76=11.829m
计算矢跨比f/l=11.829/70.94=0.16673
拱轴线长度==1.0739470.94=76.185m[v1见《1994年手册》附表Ⅲ-8]。
拱圈几何性质见表1。
3、确定拱轴系数
拱轴系数按假定尺寸验算，先假定拱的自重压力线在拱跨1/4的纵坐标与矢高f的比值/f.如该值与假定值0.22（m=2.24）符合，则可确定作为拱轴系数；
否则，另行假定拱轴系数，直至验算结果与假定相符。
/f可按下式求得：
/f=/
式中：
：
拱的自重作用下，半拱自重对拱跨1/4点的弯矩；
：
拱的自重作用下，半拱自重对拱脚的弯矩；
计算见以下说明和图2。
图2立墙布置图（尺寸单位：
m）
1）立墙及以上结构自重对1/4跨、拱脚的弯矩
a）立墙位置按表1和图2查取、计算，如表2所示。
表2
立
墙
号
距拱脚（㎜）
位置（截面号之间）
相应
（㎜）
相应距
拱脚（㎜）
/cos（㎜）
P1
6220
#2～#3
7801～6178
5912～8868
734～709
P2
12720
#4～#5
4784～3598
11823～14779
689～673
P3
19220
#6～#7
2602～1784
17735～20691
661～651
P4
25720
#8～#9
1129～630
23647～26603
644～638
P5
32220
#10～#11
278～69
29558～32514
635～633
b）立墙处计算
P1=7801-（7801-6178）/（8868-5912）（6220-5912）=7632㎜
P2=4784-（4784-3598）/（14779-11823）（12720-11823）=4424㎜
P3=2602-（2602-1784）/（20691-17735）（19220-17735）=2191㎜
P4=1129-（1129-630）/（26603-23467）（25720-23467）=771㎜
P5=278-（278-69）/（32514-29558）（32220-29558）=90㎜
拱圈几何性质表表1
截
面
/f
（m）
cos
/cos（m）
+/cos
-/cos
1
2
3
4
5
6
7
8
拱脚0
1.000000
11.8290
0.78882
0.97360
0.80120
12.80260
11.02780
0.817929
9.67528
0.82704
0.92861
0.76417
10.60389
8.91111
0.659458
7.80073
0.86124
0.89174
0.73383
8.69247
7.06690
0.522284
6.17810
0.89118
0.86178
0.70917
7.03988
5.46892
0.404416
4.78384
0.91686
0.83764
0.68931
5.62148
4.09453
0.304140
3.59767
0.93845
0.81837
0.67345
4.41605
2.92422
1/4跨6
0.220000
2.60238
0.95620
0.80318
0.66095
3.40556
1.94143
0.150774
1.78351
0.97047
0.79137
0.65123
2.57488
1.13227
0.095456
1.12915
0.98157
0.78242
0.64386
1.91157
0.48529
9
0.053243
0.62981
0.98985
0.77588
0.63848
1.40569
-0.00867
10
0.023521
0.27823
0.99556
0.77143
0.63482
1.04966
-0.35659
11
0.005859
0.06931
0.99890
0.76885
0.63270
0.83815
-0.56339
拱顶12
1.00000
0.76800
0.63200
-0.63200
c）/cos中间插入值计算（yt/cosq见表1）
P1/cos=734-（734-709）/（8868-5912）（6220-5912）=731㎜
P2/cos=689-（689-673）/（14779-11823）（12720-11823）=684㎜
P3/cos=661-（661-651）/（20691-17735）（19220-17735）=656㎜
P4/cos=644-（644-638）/（26603-23467）（25720-23467）=640㎜
P5/cos=635-（635-633）/（32514-29558）（32220-29558）=633㎜
d）立墙及墩帽高度计算
以下计算中，632㎜为跨中拱圈中线至拱圈上缘距离，600㎜为墙帽高度，见图2。
立墙底至墙帽顶高度h=+632+600-/cos=+1232-/cos
P1=7632+1232-731=8133㎜
P2=4424+1232-684=4972㎜
P3=2191+1232-656=2267㎜
P4=771+1232-640=1363㎜
P5=90+1232-633=889㎜
e）拱上建筑自重及其对1/4跨、拱脚弯矩。
每个立墙传至拱圈的自重
（1）人行道、栏杆、路缘石每延米重量为19kN/m,立墙纵向中距为5.9m,每个立墙下压力为6.519=123.5kN。
（2）100㎜桥面铺装，24kN/m3，0.1156.524=234kN。
（3）10㎜防水层，0.2kN/m2，156.50.2=19.5kN。
（4）0.36m厚空心板，空心折减率0.7，0.36206.50.725=819kN.
（5）墙帽（图2），钢筋混凝土结构，两端挑出。
1/2（0.2+0.6）1.75125=35kN
0.616.5125=247.5kN
（6）墙身。
如图2所示，墙帽和墙身总高h，墙帽挑出端高0.6m；
身宽16.5m;
墙厚0.8m；
墙身高（h-0.6）m。
混凝土结构，其自重为：
16.50.8（h-0.6）24=316.8（h-0.6）kN.
（1）～（5）项合计1478.5kN。
（6）项自重见表3。
拱上建筑自重及其对1/4跨、拱脚弯矩表3
立墙号
墙身自重（kN）316.8（h-0.6）
墙帽及以上自重（kN）
合计（kN）
1/4跨弯矩
拱脚弯矩
力臂
弯矩（kN.m）
力臂（m）
316.8（8.133-0.6）=
2386.29
1478.5
3864.795
—
6.220
24039.024
316.8（4.972-0.6）=
1385.04
2863.538
12.720
36424.201
316.8（2.767-0.6）=
686.533
2165.033
1.485
3215.074
19.220
41611.935
316.8（1.363-0.6）=
241.659
1720.159
7.985
13735.472
25.720
44242.497
316.8（0.689-0.6）=
28.0647
1506.565
14.485
21822.589
32.220
48541.513
合计
12120.090
38773.135
194859.171
2）拱圈半拱悬臂自重作用下，1/4跨和拱脚的剪力和弯矩。
自《1994年手册》附表（Ⅲ）-19（6），拱圈半拱悬臂自重作用下1/4跨和拱脚的剪力、和弯矩、为：
=Ar[表值]=（10.4282570.94+670.94）
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