等截面懸鏈線圬工拱橋設(shè)計(jì)54頁

1、武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要本橋是雙跨，凈跨徑60m的等截面懸鏈線無鉸拱拱橋。按照設(shè)計(jì)資料的各種數(shù)據(jù)采用空腹式拱上結(jié)構(gòu)，在主拱上兩側(cè)布置3孔凈跨徑為3.6m的腹拱。各孔矢跨比基本一致，拱圈采用板拱截面，拱座采用兩鉸拱形式，拱上建筑為空腹式，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋墩和U形橋臺(tái),均置于非巖石土上。通過對(duì)此懸鏈線板形拱橋的設(shè)計(jì)，我對(duì)橋梁營(yíng)運(yùn)階段的設(shè)計(jì)有了總體的了解，掌握了拱橋中主拱圈截面幾何要素的計(jì)算、拱軸系數(shù)的確定、主拱圈正截的強(qiáng)度驗(yàn)算、主拱圈穩(wěn)定性驗(yàn)算、裸拱圈強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算以及荷載計(jì)算等。 本設(shè)計(jì)主要對(duì)該橋的主拱進(jìn)行設(shè)計(jì)。先根據(jù)地質(zhì)條件對(duì)正橋的跨徑和矢高進(jìn)行擬訂，計(jì)算主拱圈的彈性中心和彈性系數(shù)

2、，驗(yàn)算恒載和活載對(duì)拱頂、1/4截面和橋墩產(chǎn)生的內(nèi)力，重點(diǎn)考慮了用“假載法”計(jì)入“五點(diǎn)”存在的偏離的影響拱，再計(jì)算溫度和混凝土收縮產(chǎn)生的內(nèi)力。然后對(duì)主拱圈的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。最后進(jìn)行橋墩和橋臺(tái)的尺寸擬定，及其荷載計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性驗(yàn)算?！娟P(guān)鍵詞】拱橋 等截面 懸鏈線 無鉸拱 拱軸系數(shù) 腹拱AbstractIt is，two-span ,a uniform cross section catenary fixed arch bridge。It is 60m of clear span。According to the different kinds of design data adopt

3、 open spandrel upper structure，both sides disposaled three hole clear span diameter for 3.6m on the abdomen of main arch upper.The same to each hole ratio of rise to span substantial，arch ring adopt U rib multichamber case compound section，and skewback adopt double-hinged arch form，arch upper constr

4、uction be blank abdominal type. Through designing the medium of withal catenary box ribbed arch bridge，I had a population known with bridge transport operation phasic designed， knowing clearly arch bridge suffer main arch circle section geometric element figure , arch axis modular ascertain, main ar

5、ch circle abscissus intensity proven, main arch circle stability proven, nakedness arch ring intensity and stability proven grade up. These design mostly designed the main arch. Priority on the basis of elastic center and coefficient of elasticity，proven dead load and alive load gemel arch apex, ske

6、w back 1/4 section and bridge pier bring internal force，emphases take with dummy propeller boss farad number cinephile available off normal impact arch，recalculation temperature and concrete shrinkage procreative internal force into consideration forth from nature condition alignment pontine bay and

7、 bilge proceed drawn out，count main arch circle.Second, I proven the main arch circle s intensity and stability proceed. At last, the count of dimension, load, strength, stability for bridge pier and abutment.【Keyword】arch bridge uniform cross section catenary fixed arch arch axis coefficient abdome

8、n arch1 緒論拱橋外形美觀，且其形狀反應(yīng)出橋的受力狀況。拱橋不是簡(jiǎn)單地架在基礎(chǔ)之上，而是不斷地把基礎(chǔ)向外推。就好像把一個(gè)拱形梁兩腳著地放著，然后在拱頂加載，這個(gè)梁就會(huì)向兩端伸展變平。為了防止兩邊拱腳外移，要在兩邊設(shè)置重物來阻擋。有了這些橋臺(tái)，拱橋的承受能力要比單純把曲線形構(gòu)件拼成一跨的承受能力大的多。這就是拱橋的原理。拱橋在我國(guó)擁有悠久的歷史。拱橋是我國(guó)公路上使用很廣泛的一種橋梁體系。拱橋與梁橋的區(qū)別，不僅在于外型的不同，更重要的是兩者受力性能有差別。拱橋不僅可以利用鋼，鋼筋混凝土等材料修建，而且還可以根據(jù)拱的受力特點(diǎn)，充分利用抗壓性能較好而抗拉性能較差的圬工材料來修建。本次設(shè)計(jì)為等截面

9、懸鏈線無鉸拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，拱橋設(shè)計(jì)在橋梁建設(shè)應(yīng)用中十分重要，也是較為復(fù)雜的，需結(jié)合土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)，巖土力學(xué)等基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)，根據(jù)橋梁專業(yè)特點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)并解決設(shè)計(jì)中遇到的各種問題。它對(duì)設(shè)計(jì)人員各方面素質(zhì)要求較高，在掌握土木工程基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，還要對(duì)地質(zhì)學(xué)等知識(shí)熟悉了解。在本次官塘橋設(shè)計(jì)中，對(duì)橋梁工程專業(yè)設(shè)計(jì)有了深刻了解，并在解決工程問題中掌握到大量橋梁設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，對(duì)我來說將所學(xué)的各種基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到該次設(shè)計(jì)中是一次非常好的實(shí)踐，同時(shí)對(duì)拱橋設(shè)計(jì)有了實(shí)際全面的了解。該次設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)土木工程專業(yè)知識(shí)的綜合考查，而能夠很好的完成該次設(shè)計(jì)是對(duì)自己大學(xué)所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)向?qū)嶋H運(yùn)用的合格檢驗(yàn)。2.設(shè)計(jì)資料2.1

10、 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1)設(shè)計(jì)荷載汽車-20級(jí)，掛車-100，人群3.0。2)主拱跨徑及橋?qū)?本橋上部結(jié)構(gòu)為雙跨跨徑60m的等截面懸鏈線石砌拱橋,下部結(jié)構(gòu)為重力式橋墩和U形橋臺(tái),均置于非巖石土上。 凈跨徑，凈矢高，凈矢跨比。 橋面凈寬為凈7+2（0.25+0.75人行道）, 。2.2 材料及其依據(jù)1) 拱上建筑 拱頂填料厚度，包括橋面系的計(jì)算厚度為，換算平均容重。 拱上護(hù)拱為漿砌片石，容重。 腹孔結(jié)構(gòu)材料容重。主拱拱腔填料為砂、礫石夾石灰爐渣黃土，包括兩側(cè)側(cè)墻的平均容重2) 主拱圈 10號(hào)砂漿砌40號(hào)塊石，容重。極限抗壓強(qiáng)度。極限直接抗剪強(qiáng)度。彈性模量。拱圈設(shè)計(jì)溫度差為。3) 橋墩 7.5號(hào)砂漿砌30號(hào)片

11、石，材料容重。 極限抗壓強(qiáng)度。地基土為中等密實(shí)的卵石夾砂、碎石，其容許承載力?；A(chǔ)與地基間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)取。4) 橋臺(tái) 5號(hào)砂漿砌30號(hào)片石、塊石，容重。極限抗壓強(qiáng)度。極限直接抗剪強(qiáng)度。墩臺(tái)基礎(chǔ)為15號(hào)片石混凝土，。臺(tái)后填砂礫石土，夯實(shí)。內(nèi)摩擦角，填土容重。2.3設(shè)計(jì)任務(wù)與內(nèi)容1) 構(gòu)造尺寸擬定；2) 確定拱軸系數(shù)；3) 拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)；4) 主拱圈截面內(nèi)力計(jì)算；5) 主拱圈正截面強(qiáng)度驗(yàn)算；6) 主拱圈穩(wěn)定性驗(yàn)算；7) 主拱圈裸拱強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算；8) 橋墩尺寸擬定；9) 橋墩荷載計(jì)算；10) 橋墩強(qiáng)度驗(yàn)算；11) 橋墩穩(wěn)定性驗(yàn)算；12) 橋臺(tái)尺寸擬定；13) 第一種受力情況驗(yàn)算；

12、14) 第二種受力情況驗(yàn)算；15) 繪出總體布置圖。2.4設(shè)計(jì)依據(jù)與參考書 1 邵旭東.橋梁工程M.北京：人民交通出版社，2004.2 交通部.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)M.北京：人民交通出版社，1997.3 交通部.公路標(biāo)準(zhǔn)車輛等代荷載M.北京：人民交通出版社，1981.4 交通部.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范M.北京：人民交通出版社，2004. 5 交通部.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范M.北京：人民交通出版社，1985.6 王國(guó)鼎.拱橋等代荷載M.北京：人民交通出版社，1985.7 王國(guó)鼎.拱橋連拱計(jì)算 (第二版) M.北京：人民交通出版社，2000.8 王國(guó)鼎.橋梁計(jì)算示例集-拱橋M.北京：人民交通出版社，

13、2000.9 顧懋清,石紹甫.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)-拱橋（上冊(cè)）M.北京：人民交通出版社，1994.10 顧安邦,孫國(guó)柱.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)-拱橋（下冊(cè)）M.北京：人民交通出版社，1994. 11 Buchholdt.H.A.,1985, An Introduction to Cable Roof Structures . Cambridge University Press. London . 12 P.86-70 Chen Baochun , 1996. Design and Construction of Con2crete Filled steel Tubular Arch Bridge .

14、 The Peoples communication Press , Beijing , P.129-158 .3.主拱圈計(jì)算3.1 確定拱軸系數(shù)拱軸系數(shù)m值的確定，一般采用“五點(diǎn)重合法”，先假定一個(gè)m值，定出拱軸線，擬定上部結(jié)構(gòu)各種幾何尺寸，計(jì)算出半拱恒載對(duì)拱橋截面形心的彎矩和自拱頂至跨的恒載對(duì)跨截面形心的彎矩。其比值=。求得值后，可由m=中反求m值，若求出的m值與假定的m值不符，則應(yīng)以求得的m值作為假定值，重復(fù)上述計(jì)算，直至.兩者接近為止。3.1.1擬定上部結(jié)構(gòu)尺寸3.1.1.1主拱圈幾何尺寸1)截面特性截面高度d=K取d=1.05m；主拱圈橫橋向取1m單位寬度計(jì)算，橫截面面積A =1.0

15、5；慣性矩：I=截面抵抗矩：W=截面回轉(zhuǎn)半徑：2)計(jì)算跨徑和計(jì)算失高假定m=2.814，則根據(jù)拱軸系數(shù)m與的關(guān)系（如下表）得知：相應(yīng)的。M1.1671.3471.5431.7561.9882.2402.5142.8143.1423.50.2450.2400.2350.2300.2250.2200.2150.2100.2050.2查“拱橋”表（III）-20（8）(即懸鏈線拱各點(diǎn)傾角的正弦及余弦函數(shù)表)得sin=0.63364，cos=0.77363計(jì)算跨徑計(jì)算矢高。3)拱腳截面的投影 水平投影豎向投影4)計(jì)算主拱圈坐標(biāo)（圖3-1） 圖3-1 主拱圈坐標(biāo)計(jì)算示意圖將拱圈沿跨徑24等分，每等分長(zhǎng)。

16、以拱頂截面的形心為坐標(biāo)原點(diǎn)，拱軸線上各截面的縱坐標(biāo)，相應(yīng)拱背坐標(biāo)，相應(yīng)拱腹坐標(biāo)，其數(shù)值見表3-1。表3-1 主拱圈截面坐標(biāo)表截面號(hào) 0110.118840.773630.6786199.44022110.7974630.3326410.8100488.1967460.818050.641777.5549768.83851627.8049220.6472896.5498140.857060.6125595.9372557.16237325.277230.5084715.1451370.890390.5896294.5555075.73476622.7494840.390823.9546450.9

17、18160.5717963.3828494.52644120.2217650.2919882.954580.940750.5580652.3965143.51264517.6940460.212.1249560.958730.5475991.5773572.67255615.1663270.1432181.44920.97270.5397350.9094651.98893512.638680.0903080.9138120.983250.5339440.3798691.44775610.1108890.0502130.5080970.990890.529827-0.021731.0379247

18、.58316100.0221330.223960.996050.527082-0.303120.7510425.05544110.0055060.0557140.999030.52551-0.46980.5812242.52772120010.525-0.5250.5250注：第2欄由拱橋附錄（III）表(III)-1查得；第4欄由拱橋附錄（III）表(III)-20（8）查得。出現(xiàn)的表（III）-值或表（III）-()值均為拱橋下冊(cè)相應(yīng)表格的數(shù)值。3.1.1.2拱上構(gòu)造尺寸1）腹拱圈腹拱圈為M10號(hào)沙漿砌M30粗料石等截面圓弧拱，截面高度,凈矢高,凈矢跨比。查拱橋上冊(cè)表3-2得所以，腹拱圈拱

19、腳截面的投影為：水平投影豎向投影2）腹拱墩腹拱墩采用M7.5沙漿M30塊石的橫墻，厚0.9m。在1號(hào)橫墻中間留出2個(gè)上部為半徑R=0.6m的半圓和下部高為2m,寬為1.2m的矩形組成的檢查孔;在2號(hào)橫墻中間留出2個(gè)上部為半徑R=0.6m的半圓和下部高為1m,寬為1.2m的矩形檢查孔。腹拱的拱頂拱背和主拱圈的拱頂拱背在同一水平線上。從主拱圈拱背至腹拱起拱軸線之間橫墻中線的高度，其計(jì)算過程及其數(shù)值見表3-2 表3-2 腹拱墩高度計(jì)算表 墩 號(hào) 1*橫墻26.6157.7610.8612-0.0846 6.16682*橫墻22.1155.3250.9091-0.0525 3.63133*拱座17.9

20、63.4930.9162-0.0480 1.7338空、實(shí)腹段分界線17.8553.450.9165-0.0478 1.7300注：上表中的是根據(jù)表1-1的有關(guān)數(shù)值內(nèi)插計(jì)算得到。1*橫墻 2*橫墻 3*拱座 3.1.2恒載計(jì)算恒載分主拱圈、拱上空腹段和拱上實(shí)腹三部分進(jìn)行計(jì)算。不考慮腹拱推力和彎矩對(duì)主拱圈的影響。其計(jì)算圖式見圖3-2。圖3-2 恒載計(jì)算示意圖3.1.2.1主拱圈恒載上述算式中：主拱圈材料(10號(hào)砂漿砌40號(hào)塊石)的容重， 拱橋的計(jì)算跨徑，。 A主拱圈橫橋向取1m單位寬度計(jì)算的橫截面面積，。 3.1.2.2拱上空腹段的恒載腹孔上部（圖3-3）圖3-3 拱上空腹段的恒載計(jì)算示意圖腹拱

21、圈外弧半徑：腹拱內(nèi)弧半徑：腹拱圈重： 腹拱側(cè)墻護(hù)拱重： （以上三個(gè)系數(shù)依次分別查拱橋上冊(cè)表3-2、表1-10、表1-9）填料及路面重：兩腹拱之間起拱線以上部分的重量 （圖3-4）圖3-4 起拱線以上重量計(jì)算示意圖 一個(gè)腹拱重： 1）腹拱下部2）集中力3.1.2.3拱上實(shí)腹段的恒載（圖3-5）1) 拱頂填料及面重 圖3-5 拱上實(shí)腹段的恒載計(jì)算示意 懸鏈線曲邊三角形部分重量式中：重心位置3.1.2.4各塊恒載對(duì)拱腳及拱跨1/4截面的力矩(見表3-3)表3-3 半拱橫載對(duì)拱腳和1/4拱跨截面的彎矩分塊號(hào)恒 重（kN）l/4 截 面拱 腳 截 面力 臂（m）力矩（kNm）力 臂（m）力矩（Knm）P

22、0-12822.12452916.53811970.5815P132339.6234L/2-26.615=3.7178698.0179P141924.1453L/2-22.115=8.21815812.049P15624.7706L/4-6.9836=8.2355112.3104L/2-17.855=12.4787795.7001P162365.4304L/4-6.98=6.23914757.4472L/2-8.9275=21.40550632.511P171594.9868L/4-13.464=1.702714.827L/2-13.4642=16.86826905.035合計(jì)9671.081

23、25501.1227121813.893.1.3驗(yàn)算拱軸系數(shù)由表1-3得 該比值與假定拱軸系數(shù)m=2.814相應(yīng)的十分接近，故可確定2.814為設(shè)計(jì)拱軸系數(shù)。3.2拱軸彈性中心及彈性壓縮系數(shù)3.2.1彈性中心 3.2.2彈性壓縮系數(shù) 3.3主拱圈截面內(nèi)力計(jì)算大跨徑拱橋應(yīng)驗(yàn)算拱頂、3/8拱跨、1/4拱跨和拱腳四個(gè)截面，必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算1/8拱跨截面。為節(jié)省篇幅，本例只驗(yàn)算拱頂，1/4拱跨和拱腳三個(gè)截面的內(nèi)力。其余截面，除不計(jì)彈性壓縮的內(nèi)力必須在影響線上直接布載求得以外，其步驟和1/4拱跨者相同。3.3.1恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算拱圈內(nèi)力時(shí)，為利用現(xiàn)有的表格，一般采用所確定的拱軸線進(jìn)行計(jì)算。但是在確定拱軸系數(shù)

24、時(shí)，計(jì)算得的恒載壓力線與確定的拱軸線很難在“五點(diǎn)”完全重合，本例中二者相差0.21-0.209340.00066。當(dāng)這個(gè)偏差較大時(shí)，要用“假載法”計(jì)入其影響。表3-4 計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力項(xiàng)目拱頂1/4截面拱腳02.1249610.118843.29821.17321-6.8206110.958730.7736311917.220311917.220311917.220311917.220312440.4265115467.1404399.4304142.0895-826.01741）不計(jì)彈性壓縮的恒載推力 上式中：半拱結(jié)構(gòu)自重對(duì)拱腳截面的彎矩； 拱的結(jié)構(gòu)自重水平推力（不考慮彈性壓縮）； 拱

25、的計(jì)算矢高。2）計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力見表3-43.3.2活載內(nèi)力計(jì)算1）汽車-20級(jí)和人群荷載的內(nèi)力 單位拱寬汽車等代荷載： 式中：c=2為車道數(shù)；1為車道折減系數(shù)，雙車道不折減。單位拱橋人群等代荷載式中：b=0.75m為人行道寬度；3.0KN/m2為人群荷載。 表3-5 單位拱寬的計(jì)算荷載 截 面項(xiàng) 目汽車-20級(jí)等代荷載人群荷載合 計(jì)拱頂31.0686.9040.57.404相應(yīng)17.2823.8400.54.34019.5234.3380.54.838相應(yīng)16.1903.5980.54.098截面27.8766.1950.56.695相應(yīng)17.5303.8960.54.39618.57

26、64.1280.54.628相應(yīng)17.0083.7800.54.280拱腳17.9783.9950.54.495相應(yīng)15.9943.5540.54.054相應(yīng)V14.4303.2070.519.7434.3870.54.887相應(yīng)19.0232.0050.52.505相應(yīng)V21.0134.6700.5注：汽車-20級(jí)等代荷載由拱橋連拱計(jì)算（第二版），人民交通出版社，附表直線內(nèi)插算得。例如拱頂?shù)模?解得：不計(jì)彈性荷載的汽車-20級(jí)及人群內(nèi)力見表3-6表3-6 不計(jì)彈性壓縮的汽車-20級(jí)及人群內(nèi)力 截面項(xiàng) 目計(jì)算荷載影響線面積力與彎矩乘數(shù)面積拱頂7.4040.0071426.2772194.556

27、4相應(yīng)4.3400.0691025.1323109.07424.838-0.00451-16.5981-80.3016相應(yīng)4.0980.0592221.53878826561/4截面6.6950.0087232.0921214.8566相應(yīng)4.3960.0400214.555563.98604.628-0.01039-38.2381-176.9659相應(yīng)4.2800.0883032.1152137.4531拱腳4.4950.0203074.7097335.8201相應(yīng)4.0540.0925633.6253136.3170相應(yīng)V汽3.2070.530.332797.2770人0.50.16999

28、10.31255.15634.887-0.01435-52.8120-258.09227相應(yīng)2.5050.0357613.006132.5803相應(yīng)V汽4.6700.530.3327141.6537人0.50.3300120.020210.0101注：在求拱腳相應(yīng)反力V時(shí)，以公路I級(jí)等代荷載乘以全部反力影響線面積。人群反力則只乘以相應(yīng)的影響線面積。計(jì)入彈性壓縮的汽車-20級(jí)和人群荷載內(nèi)力見表3-7表3-7 計(jì)入彈性壓縮的汽車-20級(jí)和人群內(nèi)力 項(xiàng) 目拱 頂l/4截面拱 腳軸向力10.958730.7736300.284320.63364與M相應(yīng)的H109.074288.265663.98601

29、37.4531136.317032.5803與M相應(yīng)的V102.4333151.6638109.074288.265663.9860137.4531170.3648121.30531.09730.88800.64371.38281.37130.32781.09730.88800.61711.32571.66090.2536107.976987.377663.3689136.1274169.3039121.0517彎矩M194.5564-80.3016214.8566-176.9659335.8201-258.0922y=3.29821.1732-6.82063.61912.92880.7240

30、1.5553-7.2360-1.7297198.1755-77.3728215.5806-175.4106327.5841-259.8219注：除拱腳截面外，其余截面的軸向力用N=作近似計(jì)算。2) 掛車-100的內(nèi)力 每單位拱寬的掛車-100等代荷載為： 不計(jì)彈性壓縮的掛車-100內(nèi)力見表3-8。 計(jì)入彈性壓縮的掛車-100內(nèi)力見表3-9。 表3-8 不計(jì)彈性壓縮的掛車-100內(nèi)力 截 面項(xiàng) 目掛車-100級(jí)等代荷載影響線面積力或力矩拱頂86.99139.665726.2772253.9875相應(yīng)56.78336.309325.1323158.566136.92804.1031-16.5981

31、-68.1038相應(yīng)30.19253.354721.538772.2564截面77.59498.621732.0921276.6870相應(yīng)46.48935.165514.555575.186145.66275.0736-38.2381-194.0061相應(yīng)39.01324.334832.1152139.2130拱腳44.02004.891174.7097365.4134相應(yīng)35.62623.958533.6253133.1046相應(yīng)V29.34153.260230.332798.889763.59467.0661-52.8120-373.1731相應(yīng)30.58813.398713.332745

32、.3136相應(yīng)V45.93895.104330.3327154.8279注：上表中的相關(guān)數(shù)據(jù)在拱橋連拱計(jì)算，人民交通出版社，附表I-1(11)表I-1(59)中查取。 表3-9 計(jì)入彈性壓縮的掛車-100內(nèi)力 項(xiàng) 目拱 頂l/4截面拱 腳軸向力10.958730.7736300.284320.63364與M相應(yīng)的H158.566172.256475.1861139.2130133.104645.3136與M相應(yīng)的V98.8897154.8279158.566172.256472.0832133.4677165.6342133.16091.59520.72690.75641.40051.3390

33、0.45591.59520.72690.72521.34271.03590.3527156.970971.529571.3580132.1240164.5983130.8082彎矩M253.9875-68.1038276.6870-194.0061365.4134-373.1731Y=3.29821.1732-6.82065.26132.39750.85081.5753-7.0655-2.4056259.2488-65.7063277.5378-192.4308358.3478-375.57873.3.3 溫度內(nèi)力計(jì)算拱圈合攏溫度15拱圈砌體線膨脹系數(shù)變化溫差+15主拱圈材料彈性模量溫度變化在

34、彈性中心產(chǎn)生的水平力：拱圈溫度變化內(nèi)力見表3-10表3-10 溫度內(nèi)力 項(xiàng) 目溫度變化拱頂l/4截面拱腳10.958730.77363y=3.29821.1732-6.82066.185.924.78-20.38-7.2542.15注：當(dāng)砂漿為小石子混凝土?xí)r，應(yīng)酌情計(jì)入徐變的影響。3.4 主拱圈正截面強(qiáng)度驗(yàn)算采用分項(xiàng)安全系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的構(gòu)件，其設(shè)計(jì)原則是：荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。表達(dá)式為： 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范的規(guī)定，本設(shè)計(jì)效應(yīng)荷載函數(shù)有如下幾種組合：組合I：=S=組合II：=S=0.824組合III：=S=式中：當(dāng)與基本可變荷載同號(hào)時(shí)，取1.2，當(dāng)與基本

35、可變荷載異號(hào)時(shí)，取0.9。3.4.1主拱圈正截面受壓強(qiáng)度驗(yàn)算1）荷載效應(yīng)總匯計(jì)入荷載安全系數(shù)的荷載效應(yīng)匯總?cè)绫?-11 表3-11 荷載安全系數(shù)及荷載效應(yīng)匯總表 荷載效應(yīng)系數(shù)拱 頂1/4截面拱 腳恒載1.0399.430411917.2203142.085912440.4265-826.017415467.1404汽車-20級(jí)198.1755107.9769215.580663.3689327.5841169.3039汽車-20級(jí)-77.372887.3776-175.4106136.1274-259.8219121.0517掛車-100259.2488156.9709277.537871.3

36、580358.3478164.5983掛車-100-65.706371.5295-192.4308132.12403-375.5787132.8082溫度下降-20.386.18-7.255.9242.154.78恒載1.2479.376514300.6644170.503114928.5118-991.220918560.56850.9359.487410725.4983127.877311196.3839-743.415913920.4264汽車-20級(jí)1.4277.4457151.1677301.812888.7765458.6175237.0255汽車-20級(jí)-108.3219122.

37、3286-245.5748190.5784-363.7507169.4724掛車-100362.9483219.7593388.552999.9012501.6869230.4376掛車-100-91.9888100.1413-269.4031184.9736-525.8102185.9315溫度下降-28.53208.6520-10.15008.288059.01006.6920注：上表中，軸力單位KN，彎矩單位，內(nèi)力是計(jì)彈性壓縮時(shí)的內(nèi)力。2）荷載效應(yīng)最不利組合的設(shè)計(jì)值 計(jì)入荷載組合系數(shù)的荷載效應(yīng)最不利組合的設(shè)計(jì)值見表3-12表3-12 荷載效應(yīng)組合系數(shù)及荷載效應(yīng)最不利組合的設(shè)計(jì)值 荷載效應(yīng)

38、組合系數(shù)拱 頂l/4截面拱 腳組合I(恒+汽)1.0799.526914885.38700.0524486.485415467.74510.0315-548.581319361.5218-0.0283(恒+汽)258.700411173.26170.0232-121.228511722.3911-0.0103-1140.381414512.5957-0.0786組合(恒+汽)+溫降0.8618.819812272.68820.0504392.500412752.25130.0308-403.406715959.4082-0.0253(恒+汽)+溫降189.65889213.89690.0206

39、-108.25599666.0796-0.0112-891.050011963.8931-0.0745組合(恒+掛)694.075711964.8291-0.0580460.662212383.41230.0372-403.376015483.7890-0.0261(恒+掛)220.41888920.32700.0266-116.61739373.2946-0.0124-1045.842111623.6389-0.09003) 結(jié)構(gòu)(主拱圈)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值為： 其中：， A主拱圈截面積， 主拱圈材料的極限抗壓強(qiáng)度， =1.92 =0.31453 計(jì)算結(jié)果見表3-13 表3

40、-13 抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值（單位：） 荷載效應(yīng)組合拱 頂l/4截面拱 腳組合I(恒+汽)0.973031128.23120.990131674.49770.992031735.2741(恒+汽)0.994631819.07310.998931957.91880.941230111.7528組合(恒+汽)+溫降0.975031191.30420.990531688.32780.993631786.5252(恒+汽)+溫降0.995731855.54450.998731951.67600.946930292.6662組合(恒+掛)0.967130940.09780.986231550.85050.9

41、93231773.4035(恒+掛)0.992931765.00060.998431942.54350.924329570.9882與表3-12（上表）比較，表明結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值均大于荷載效應(yīng)最不利組合的設(shè)計(jì)值。4）主拱圈容許偏心距驗(yàn)算 主拱圈正截面上縱向力的容許偏心距見表3-14 表3-14 主拱圈容許偏心距 荷載效應(yīng)組合組合I組合II、組合III中性軸位置正偏心0.31660.3799負(fù)偏心0.23340.2801 表3-12和表3-14比較，主拱圈正截面上縱向力的偏心距均小于規(guī)范規(guī)定的容許偏心距。 表3-12、表3-13、表3-14表明主拱圈正截面受壓強(qiáng)度均沒有問題。3.4.2主拱圈

42、的穩(wěn)定性驗(yàn)算 式中：對(duì)于拱式拱上結(jié)構(gòu)的一般拱橋，拱上結(jié)構(gòu)參與主拱圈聯(lián)合作用，提高了全拱的剛度，降低了主拱圈的活載彎矩，而對(duì)拱的縱向力沒有影響，從而縮小了縱向力的偏心距，一般拱的穩(wěn)定性沒有問題，不做驗(yàn)算。3.4.3正截面受剪強(qiáng)度驗(yàn)算一般拱腳截面的剪力最大，正截面直接受剪強(qiáng)度按下式驗(yàn)算： 式中：剪切效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； 相應(yīng)于的縱向力。1） 活載最大水平效應(yīng)與相應(yīng)垂直效應(yīng)見表3-15。 表3-15 活載最大水平效應(yīng)與相應(yīng)垂直效應(yīng) 項(xiàng) 目等 代 荷 載影 響 線面 積力2汽-20掛-100支點(diǎn)前14.812529.625029.835178.70892331.75122348.2879相應(yīng)26.3344

43、52,6688102.147821.78731147.51012220.468412.151224.302416.508330.3327737.1574500.7413支點(diǎn)后14.812529.625029.835178.70892331.75122348.2879相應(yīng)24.620849.2416102.147821.78731072.84152220.468411.340522.681016.508330.3327687.9760500.741318.946237.892440.331424.3071921.0544980.3394相應(yīng)11.883923.76783.808537.39478

44、88.7898142.4177 注：表中相關(guān)數(shù)據(jù)利用拱橋連拱計(jì)算，表I-2(3)線性內(nèi)插算得。及相應(yīng)的H等代荷載表，影響線面積利用，表II-2求知。2） 活載剪切效應(yīng) 表3-16 活載剪切效應(yīng) 汽車-20級(jí)掛-100溫度下降支點(diǎn)前支點(diǎn)后0.633640.773632308.29382308.29382324.6641-6.1178737.1574687.9760500.7413892.3402930.38841085.6117-3.87652252.85772221.69442115.7196-4.73293.5主拱圈穩(wěn)定性驗(yàn)算拱上建筑未合攏就脫架的主拱圈，由橋規(guī)第4.0.5條及第4.0.8.1條規(guī)定按下式驗(yàn)算其縱向穩(wěn)定性 式中： 材料安全系數(shù) 截面的回轉(zhuǎn)半徑 拱圈穩(wěn)定性驗(yàn)算情