长安大学拱桥课程设计电子版Word下载.docx
《长安大学拱桥课程设计电子版Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长安大学拱桥课程设计电子版Word下载.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
8
9
43.1487
21.8035
0.64076
1.2565
1.3186
20.5470
23.1221
39.5530
0.8140
17.7484
0.69422
1.1597
1.2170
16.5887
18.9655
35.9573
0.6534
14.2466
0.74578
1.0795
1.1329
13.1670
15.3795
32.3616
0.5154
11.2376
0.7942
1.0137
1.0638
10.2239
12.3015
28.7659
0.3976
8.6698
0.83839
0.9603
1.0078
7.7095
9.6776
25.1702
0.2981
6.4990
0.87757
0.9174
0.9628
5.5816
7.4618
21.5745
0.2150
4.6878
0.91126
0.8835
0.9272
3.8043
5.6149
17.9788
0.1470
3.2049
0.93928
0.8571
0.8995
2.3478
4.1045
14.3831
0.0929
2.0250
0.96171
0.8372
0.8785
1.1879
2.9036
10.7874
0.0517
1.1278
0.97874
0.8226
0.8633
0.3052
1.9910
7.1917
0.0228
0.4977
0.99065
0.8127
0.8529
（0.3150）
1.3505
11
3.5960
0.0057
0.1239
0.99768
0.8070
0.8469
（0.6831）
0.9708
12
0.0000
0.8051
0.8449
（0.8051）
3.1.2拱上腹孔布置
从主拱圈两端起拱线起向外延伸3m后向跨中对称布置4孔圆弧小拱，腹拱圈厚
，净跨径
，净矢高
，座落在宽为0.5m的钢筋混凝土排架式腹孔墩支撑的宽为0.6m的钢筋混凝土盖梁上。
腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。
腹孔墩墩中线的横坐标
以及各墩中线自主拱拱背到腹孔起拱线的高度
，分别计算如下表：
表3.2腹孔墩高度计算表
项目
1号立柱
39.1
0.9062
1.4253
17.2786
1.0287
1.4346
15.8787
2号立柱
32.9
0.7625
1.1993
11.6594
0.7918
1.2755
10.3875
3号横墙
26.7
0.6188
0.9733
7.3770
0.5956
1.1639
6.1950
4号墩拱座
20.7176
0.4801
0.7552
4.3059
0.4353
1.0906
3.1829
空、实腹段分界线
20.6353
0.4782
0.7522
4.2701
0.4332
1.0898
3.1478
由
，根据圆弧线拱轴方程得
sinφ0=0.470588，cosφ0=0.882353，φ0=28?
04'
20"
腹拱拱脚的水平投影和竖向投影
x'
=d'
×
sinφ0=0.35×
0.470588=0.1647m；
y'
cosφ0=0.35×
0.882353=0.3088m
上部结构恒载计算
恒载计算，首先把桥面系换算成填料厚度，然后按主拱圈、横隔板、拱上空腹段、拱上实腹端及腹拱推力共5个部分进行。
3.2.1桥面系
1.桥面系
桥面系包括栏杆、人行道构造和附设的管路。
栏杆每幅长3.50m，栅板分三部分预制，如图4所示。
（1）每侧栏杆的重力
中栅0.041×
25=1.025kN
边栅2×
0.0244×
25=1.22kN
立柱0.0852×
25=2.13kN
中底枋0.0144×
25=0.36kN
边底枋2×
0.01284×
25=0.642kN
扶手0.042×
25=1.050kN
∑=6.427kN
每延米桥长的栏杆重力g=6.427×
2/3.868=3.493kN/m
（2）人行道构件（图1）
a.人行道块件，γ=25kN/m3
[0.05×
0.3+（0.07+0.15）×
0.6/2+0.2×
0.75
+1.75×
0.15+0.2×
0.8]×
25×
2=32.675kN/m
b.人行道板，γ=24kN/m3
2.25×
0.03×
24×
2=3.24kN/m
c.人行道板下填砂层，γ=18kN/m3
2.25×
0.02×
18×
2=2.16kN/m
d.人行道块件内水管铸铁容重为78.5kN/m3，
水的容重为10kN/m3，水管内径为35cm，
外径为36cm。
[π×
0.355×
0.01×
78.5+π×
0.352×
10/4]×
2=3.6752kN/m
e.人行道块件里填砂砾石或装电缆，γ=18kN/m3
[1.75*0.6-π×
0.362/4]×
2=34.1356kN/m
每延米桥长人行道构件重力∑=75.8858kN/m
（3）拱顶填料及沥青表处面层重力
（0.65×
22.5+0.08×
25+0.06×
23）×
12=216.06kN/m
以上三部分恒载由拱圈平均分担，则换算容重为γ=22.5kN/m3的计算平均填料厚度为：
hd=（3.493+75.8858+216.06）/（15.4×
22.5）=0.8526m
3.2.2主拱圈
3.横隔板
横隔板的设置受箱肋接头位置的控制，必须先确定接头位置后再按箱肋轴线等弧长布置横隔板。
（1）箱肋有关几何要素
a.箱肋截面积（图5）
A'
=2×
0.1×
1.45+1.0×
0.1
+2×
0.1/2=0.4m2
b.箱肋截面静矩
J'
1.45×
1.45/2+1.0×
0.10×
0.10/2
（0.1/3+0.1）/2
=0.2166m3
c.截面重心距箱底的距离
下=J'
/A'
=0.541m
d.箱肋计算跨径l'
=l0+2y'
下sinφj=85+2×
0.541×
0.76774=85.8307m
e.箱肋轴线弧长S'
0.57823l'
=99.2598m
（2）确定箱肋接头、设置横隔板
a.确定接头位置箱肋分三段吊装合拢，接头宜选在箱肋自重作用下弯矩值最小的反弯点附近，即ξ=0.35~0.37之间，此处相应的弧长为（图6）：
式中
值根据ξ值从《拱桥（例集）》的附表1-1内插算得。
b.布置横隔板
横隔板沿箱肋中轴线均匀设置，取板间间距Δl'
=3.17m，中段箱肋设11道横隔板，端横隔板到接头中线的距离为0.3m，则中段箱肋弧长之半为：
SII/2=（3.17×
10+2×
0.3）/2=16.15m
则接头位置刚好在ξ=0.37处。
端段箱肋弧长SI=（S'
SII）=（99.259832.3）/2=33.4799m
端段箱肋设11道横隔板，则端横隔板距起拱面的长度为：
ΔS=SI3.17×
100.3=1.4799m
（3）横隔板与接头加强部分的重力
横隔板厚均为0.06m。
靠拱脚的一块为实心板，其余均为空心板。
接头处两相邻横隔板之间以及拱脚截面至第一块横隔板之间的箱底板和两侧板均加厚0.10m，加强后的断面尺寸如图7所示。
a.横隔板重力
空心板
P=[（1.0×
1.350.6×
0.95+4×
0.12/2）
×
0.06+4×
0.5×
0.052×
1.35]×
9=12.319kN
实心板
P=（1.0×
1.35×
0.06
+4×
1.35）×
9×
25=19.74375kN
b.中接头加强部分
P=[2×
0.54×
1.35+0.1×
（1.0-2×
0.1）
4×
25=41.01kN
c.拱脚加强段
P=[0.1×
2×
1.1799+0.1×
1.1799×
0.1）2×
25=92.1578kN
d.各集中力作用线的横坐标
各集中力作用线的横坐标lx，可以根据
值从《拱桥（例集）》书后附表1查得ξ值，再由l=l'
ξ/2求得。
lx的值和各集中力分别对l/4和拱脚截面的力臂见表3。
横隔板的横坐标与力臂计算表表3
集中力
编号
Sx
=2Sx/l肋
ξ
lx=l肋ξ/2
力臂
l/4-lx
l/2-lx
1号
3.17
0.0739
0.0738
3.1675
18.4068
39.9811
2号
6.34
0.1477
0.1474
6.3243
15.2500
36.8243
3号
9.51
0.2216
0.2203
9.4560
12.1183
33.6926
4号
12.68
0.2955
0.2926
12.5550
9.0193
30.5936
5号
15.85
0.3693
0.3648
15.6565
5.9179
27.4922
6号
16.45
0.3833
0.3777
16.2084
5.3659
26.9402
7号
19.62
0.4572
0.4465
19.1600
2.4144
23.9887
68.4925
8号
22.79
0.5310
0.5142
22.0670
21.0817
9号
25.96
0.6049
0.5801
24.8951
18.2535
10号
29.13
0.6788
0.6440
27.6385
15.5102
11号
32.3
0.7526
0.7056
30.2818
12.8668
12号
35.47
0.8265
0.7648
32.8198
10.3289
13号
38.64
0.9004
0.8215
35.2561
7.8926
14号
41.81
0.9742
0.8759
37.5887
5.5599
15号
44.98
1.0481
0.9278
39.8174
3.3312
314.3375
16号
48.15
1.1220
0.9774
41.9437
1.2050
0号
21.5743
中接头
16.15
0.3763
0.3713
15.9325
5.6419
27.2162
拱脚加强段
48.889
1.1392
0.9887
42.4290
0.7196
4.拱上空腹段
（1）腹孔上部（见图8）
腹拱圈外弧跨径l外=l0+2d'
sinφ0=5.6+2×
0.35×
0.470588=5.9294m
腹拱圈内弧半径R0=l0/（2sinφ0）=5.6/（2×
0.470588）=5.95m
腹拱圈重力
Pa=2φ0Rd'
γ3B0=2×
28?
π/180×
（5.95+0.35/2）×
24.5×
15.4=792.584kN
腹拱上面的护拱重力Pb=（2sinφ0-sinφ0cosφ0-φ0）R2γ2B0=（2×
0.470588
0.470588×
0.882353-28?
π/180）×
（5.95+0.35/2）2×
23×
15.4=479.510kN
填料及桥面系重力Pc=l外hdγ1B0=5.9294×
0.8526×
22.5×
15.4=1751.698kN
Pd={（0.6-x'
）y'
γ4+[（f'
0+d'
-y'
）γ2+hdγ1]（0.62x'
）}B0={（0.6-0.1647）×
0.3088×
25+
[（1.050.3088）×
23+0.8526×
22.5]×
（0.62×
0.1647）}×
15.4=202.7536kN
一个腹拱总重力：
P=∑Pi=792.584+479.51+1751.698+202.7536=3226.5456kN
（2）腹孔下部（见图10）
盖梁重力P=[0.6×
15.4+4×
（1.5+0.5）×
0.3/2]×
25=130.5kN
底梁重力P=[0.5×
（0.7+1.3）×
0.2/22×
0.32×
0.5/2]×
25=105.125kN
1号立柱重力P=4×
（15.87871.5）×
25=359.4675kN
2号立柱重力P=4×
（10.38751.5）×
0.52×
25=222.1875kN
3号拱墙重力P=[0.6×
16.2+（6.1950.5）×
15.4+2×
0.3×
0.4/2
2×
（π×
0.52/2+0.3×
1）]×
25=1201.97kN
4号腹拱座重力P=（3.1829+0.3088/2）×
0.1647×
15.4=211.6165kN
（3）腹孔集中力
P13=3226.5456+130.5+105.125+359.4675=3821.6381kN
P14=3226.5456+130.5+105.125+222.1875=3684.3581kN
P15=3226.5456+1201.97=4428.5156kN
P16=（3226.5456202.7536）/2+211.6165=1723.5125kN
5.拱上实腹段（见图11）
（1）拱顶填料及桥面系重P18=lxhdγ1B0=20.6353×
15.4=6096.2025kN
（2）悬链线曲边三角形
P19=lf1（shkξkξ）γ2B0/[2（m1）k]=86.2973×
21.3521/[2×
（2.514-1）×
1.5729]
（sh0.75220.7522）×
15.4=10003.506kN
式中f1=f+y上（11/cosφj）=21.8035+0.8051×
（11/0.64076）=21.3521m
其重心距原点（拱顶）的水平距离
ηlx=[（shkξkξ/2）-（chkξ1）/kξ]lx/（shkξkξ）=0.752lx=15.5177m
6.腹拱推力
靠近主拱拱顶一侧的腹拱，一般多做成两平铰拱，在较大的恒载作用下和考虑到周围的填料等构造的作用，可以折中地按无铰圆弧拱计算其推力，而不计弯矩的影响。
腹拱拱脚的水平推力
F=（C1g1+C2g2+C3g3）RB0
式中g1=γ1hd=22.5×
0.8526=19.1835kN/m2
g2=γ2{（R+d'
/2）[（R+d'
/2）2l2/4]?
}
=23×
{（6.125+0.35/2）[（6.125+0.35/2）25.76472/4]?
}=16.0547kN/m2
g3=γ3d'
=24.5×
0.35=8.575kN/m2
由f0/l'
0=1/8和b=I/AR2=0.000272查《拱桥》（上册）表（I）-4得
C1=0.7769488，C2=0.1072884，C3=0.7900976
F=（0.7769488×
19.1835+0.1072884×
16.0547+0.7900976×
8.575）
×
6.125×
15.4=2207.409kN
腹拱拱脚推力作用线的纵坐标见图12所示，其距x轴的偏心距为：
e=d'
+f0-y'
/2-y上=0.35+0.7-0.3088/2-0.8051=0.3993m
腹拱推力对各截面重心产生的力矩Mi=Fx（yie）
6.验算拱轴系数
恒载对l/4截面和拱脚截面的力矩见表4。
由表4可知：
∑M?
/∑Mj=200023.0271/941436.3489=0.2125
该值与0.215之差小于半级即0.0025，故可确定上面拟定的桥跨结构形式的设计拱轴系数m=2.514。
半拱恒载对拱脚和l/4截面产生的弯矩表4
项目
集中力编号
重力（kN）
l／4截面
拱脚截面
力矩（kN·
m）
主拱圈
P0~12
4727.67
15832.67
66814.3
横隔
P1~14
157.5
48.5095
509.34975
222.2351
2333.46855
板及
P16
14.49
0.8635
12.512115
加强
P0
5.25
15.2358
79.98795
30.4717
159.976425
段
23.31
4.0262
93.850722
19.262
448.99722
拱脚段
30.5053
0.5329
拱上
P13
2140.76601
2.97165
6361.607314
空腹
P14
2029.91591
8.37165
16993.74553
2145.31001
13.77165
29544.4586
856.285705
3.718225
3183.862915
18.95405
16230.08207
实腹
P17
1884.9171
9.518175
17940.97082
24.754
46659.23789
P18
1788.19
6.645625
11883.64017
21.88145
39128.19008
∑
15804.11004
49524.33232
224702.8321
升级会员 