等截面空腹式悬链线石拱桥 1文档格式.docx

1、 拱上横墙为横墙式，顺桥向宽0.9m，拱上侧墙采用直立式等宽构 造，顶宽0.8m,材料容重3=24kN/m3; 拱顶填料、桥面铺装层换算容重4=19kN/m3; 安全护栏：1.0kN/m; 主拱圈每半跨径布置四个圆弧形腹拱圈，腹拱净跨径l1=4.0m; 净矢高f1=1.0m;厚度d=0.35m。 拱圈材料弹性模量：7300Mpa二、桥跨结构计算1、主拱圈截面几何要素计算（以每延米计算） 截面积A= 11.0=1.0m2 中性轴y上=y下=0.5m 惯性矩I=11.03/12=0.08330m4 回转半径r=0.2887m确定拱轴系数 原理：根据桥梁工程下册，顾安邦主编，“采用悬链线作为拱轴线时

2、为了与压力线接近，一般采用五点重合法确定悬链线拱轴系数M . 参考已成桥梁，及现有经验，不妨假设拱轴系数m=2.814 y1/4/f=0.21（y1/4为拱轴线1/4拱跨处坐标，f为计算矢高），则可查拱轴线拱脚处的切线与水平线的正弦值，余弦值分别如下： sins=0.70097，coss=0.71319， 计算跨径：l=l0+dsins=60.70097m（D为主拱圈厚度） 计算矢高 ：f=f0+ （1-coss）=12.143405m 计算矢跨比：f/l=0.200052 拱轴线长度：L0=1.1057560。7097=67.1201m（为从1994年手册附表（）-8中查的） 拱圈几何性质表

3、截面号y1/fy1（m）cos（m） （m） x （m） 拱脚截面1.00000 12.1143405 0.7132 0.7001 11.442305 12.84405 30.35004 跨径八分之一0.50532 6.26378 0.85291 0.64485 5.61892 6.90863 7.5876 跨径四分之一 0.21000 2.5501 0.9421 0.5307 2.0194 3.0808 15.1753 跨径八分之三0.05172 0.62855 0.98624 0.55768 0.07088 1.18623 22.7629 拱顶截面0 0.5000 -0.5000 3、确定

4、拱轴系数m先按照假定拱轴系数，求拱的自重压力线在拱跨l/4点的纵坐标与矢高f的比值,如该值与假定值0.21（m=2.814）差值在5%之内（工程允许的范围内）则可确定作为拱轴系数；否则，以算出的M值作为假定值，继续计算直至两个相差在5%之内即可 半拱自重及其对拱跨1/4点拱脚弯矩值分块号自重力 1/4截面力臂 力矩 拱圈P839.802906.9712050.51腹拱，横墙、侧墙、填料等135.1014.251925.22 161.889.351513.58 248.936.551630.49 46.423.7171.7518.74869.91 实腹段96.62903.3920.651995.

5、20 138.588.401164.0721.592991.94 合计1657.73米5146.122976.85注：以上单位分别千牛，米，以及千牛每米。 上面数值有下列计算式所得到，现列举如下：1 主拱圈截面计算： P=0.552771l0d=0.55340251.060.70097=839.79792kN Ml/4=0.0315471l02d=0.03155860.700972=2906.971kNm Mj=0.130821l02d=0.1308260.700972=12050.50968kN2 腹拱，横墙，侧墙，填料等的计算如下：首先计算工商横墙的高度，其计算方法为：已知悬链线方程，同时

6、我们又知道了，横墙中心的横坐标，只要把横墙的横坐标带入其中，就可以求出，横墙中心的纵坐标，其高度约为横墙高度的平均值：故而按照上面的思路分别带入其中，并分别减去腹拱的矢高就可以求出横墙的高度分别为：1.54 2.78 6.81 故而计算如下：P1=2.7646*24+2.9522*24+2.5*19+0.9*1.54*24=135.10KNP1=2.7646*24+2.9522*24+2.5*19+0.9*2.78*24=161.88KNP3=2.7646*24+2.9522*24+2.5*19+0.9*6.81*24=248.93kn3实腹段的计算如下： 抛物线荷载：可以近似利用梯形荷载计算

7、：P=（0.572+0.45）*11.3*24/2=138.58矩形荷载为：P=11.3*0.45*19=96.62KN上表数值表述完毕.yl/4/f=Ml/4/Mj=0.2147,在工程允许的5%之内，故去m=0.2184 4、不计弹性压缩的自重水平推力=Mj/f=23699.256/12.143405=1951.615383KN5、弹性中心位置和弹性压缩系数 弹性中心离拱顶距离ys=f=0.333431f=4.049m （其中由1994年手册附表（）-3查的）按1994年手册，由于弹性压缩的引起的弹性中心的赘余力（推力为正，拉力为负）为=-。系数1和可自1994年手册附表（）-9和附表（）

8、-11求得。1=11.1272=0.006288 =9.18594=0.005191三、主拱圈截面内力计算根据桥梁工程（下册，顾安邦主编）中的描述，对于中小跨径的空腹式拱桥时，可偏安全地不考虑偏离弯矩的影响，大跨径空腹式拱桥，应当计入偏离弯矩的影响 ，本次课程设计为中等跨径拱桥故而，不考虑偏离弯矩的影响。 一期恒载内力计算 a拱顶截面 y=y1-ys=-4.049cos=1.0计入弹性压缩的水平推力Hg= （1-）=1939.9492KN轴向力N=Hg/cos=1939.9492 弹性压缩弯矩Mg=（y1-ys）=-4.049（-）=49.43kN（为弹性压缩水平推力）b拱脚截面y=y1-ys

9、=8.094405cos=0.7132）=1939.9492轴向力Ng=Hg/cos=2720.0634KN弹性压缩弯矩Mg=（y1-ys）=8.094405）=-98.2289kN2）l/4截面 y=y1-ys=2.6129-4.0851=-1.499m cos=0.9421）=1939.492kN轴向力Ng=Hg/cos=2059.175kN=-1.4722）=18.191kN2、活载内力计算 概述，本设计中，活载只有汽车荷载，而没有人群荷载，故按照公路-级汽车荷载根据公路桥涵设计通用规范规定公路-级车道荷载的均布荷载标准值qK=10.5kN/m,集中荷载Pk，当计算跨径Lo 为5m时Pk

10、=180KN,当LO为50M以上时，Pk=360,中间的值按照线性内插即可求得，同时公路二级是公路一级荷载的0.75，故设计中PK=3600.75=270kN，均布荷载qK=10.50.75=7.875kN/m拱圈宽度为7.5m，承受双车道公路-级汽车荷载，按公路圬工桥涵设计规范考虑活载均匀分布于拱圈全宽。每米拱宽均布荷载为7.875/7.52=2.1kN/m,承载集中荷载为2270/7.5=72kN,本桥填料厚度为0.45m，根据公路桥涵设计通用规范规定，应计入汽车冲击力。当f小于1.5赫兹是，=0.05当f在1.5到14赫兹之间时，=0.1767-0.0157当f大于14赫兹是， =0.0

11、5在公路桥涵设计通用规范中规定， 当拱圈桥拱上建筑可以看做简支梁桥时按照下式计算。 带入计算可得=0.45下面计算，拱顶截面与拱脚截面的弯矩与轴力的面积，其计算方法，如下： 均布荷载： M（面积）=表-14（59）值*60.700972 N（面积）=表-14（59）值*60.700972 集中荷载： N（面积）=表-14（59）值*（60.70097/12.143405）通过计算可得拱顶截面如下：影响线正弯矩负弯矩均布荷载考虑弹性压缩弯矩影响线面积26.7132-16.8018相应轴向力影响线面积20.982517.9165集中荷载不考虑弹性压缩3.28089-0.6956相应水平推力影响线面

12、积1.164790.54471 拱顶截面正弯矩弹性压缩附加水平推力与弯矩考虑弹性压缩后的水平推力与弯矩MNHMM max56.0981444.09814236.2204883.864882.1242-0.52462238.34828 均布荷载作用考虑弹性压缩的弯矩 Mmax=2.126.7134=560918kN 相应的考虑弹性压缩的轴向力N=2.120.9825=44.06235kN集中荷载作用下不考虑弹性压缩的弯矩Mmax=723.28089=236.22408kN相应的不考虑弹性压缩的水平推力H1=721.16479=83.86488kN弹性压缩附加水平推力H1=-0。52462kN弹性压缩附加弯矩 M=（y1-ys）=2.1242kN 考虑弹性压缩后水平推力HMAX=H1+=83.34028kN考虑弹性压缩后弯矩M max=Mmax+M=