等截面空腹式懸鏈線石拱橋

1、目 錄1.設計依據(jù)與基礎資料11.1標準及規(guī)范1標準1規(guī)范1參考資料11.2主要尺寸及材料1主拱圈尺寸及材料2拱上建筑尺寸及材料22.確定拱軸系數(shù)2 2.1首次假設及驗證m值.3 2.2二次假設及驗證m值.43.主拱圈截面內力計算. 3.1拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)8彈性中心計算8 3.1.2彈性壓縮系數(shù)8 3.2裸拱狀態(tài)下截面內力驗算53.3恒載內力計算9 3.3.1不計彈性壓縮的恒載推力9 3.3.2計入彈性壓縮的恒載內力 93.4汽車荷載效應計算95.荷載作用效應組合146.主拱圈正截面強度驗算157.拱圈總體“強度穩(wěn)定”驗算18等截面空腹式懸鏈線石拱橋1.設計依據(jù)與基礎資料1.1標準及

2、規(guī)范標準跨徑：凈跨徑, 凈矢高,設計荷載：公路II級汽車荷載，人群荷載橋面凈寬：凈9+20.25m人行道。規(guī)范公路工程技術標準JTG B01-2003公路橋梁設計通用規(guī)范JTG D60-2004（以下簡稱通規(guī)）公路圬工橋涵設計規(guī)范JTG D61-2005（以下簡稱圬規(guī)）參考資料公路橋涵設計手冊拱橋上冊（人民交通出版社 1994）（以下簡稱手冊）1.2主要尺寸及材料半拱示意圖 圖1-1主拱圈尺寸及材料主拱圈采用矩形截面，其寬度，厚度，采用M12.5砂漿砌筑MU50粗料石，容重為拱上建筑尺寸及材料1）主拱圈每半跨布置3個圓弧形腹拱圈。腹拱圈厚度，凈跨，采用M10砂漿砌筑MU40塊石，容重為。2）拱

3、上橫墻為橫墻式?？v橋向寬為0.8m，采用M10砂漿砌筑MU40塊石，容重為。3）拱上側墻用直立式等寬構造。頂寬0.9m, 采用M10砂漿砌筑MU40塊石，容重為。4）拱頂填料，橋面鋪裝層，換算容重，安全護欄。2.確定拱軸系數(shù)拱軸系數(shù)m的確定，一般采用“五點重合法”進行試算。先假定一個m值，定出拱軸線，根據(jù)擬定的上部構造各部分的幾何尺寸，計算半拱恒載對拱腳截面形心的彎矩和自拱頂至跨的恒載對跨截面形心的彎矩。其比值。求得后，可由中反求m值。若求得的m與假定的m不符，則將求得的m作為假定值，重復上述計算，直到兩者接近為止。式中：L/4截面處的拱軸線坐標值；拱軸線計算矢高；拱頂至拱跨L/4截面自重對L

4、/4截面的彎矩值；拱頂至拱腳截面自重對拱腳截面的彎矩值。2.1 首次假設及驗證m值 先假設拱軸系數(shù)為m=2.814.根據(jù)，利用631124060106高興軍求得各x點處的y值，從而確定懸鏈線的形狀位置，進而繪制立面圖，橫斷面圖，見圖631124060106高興軍2.dwg利用CAD求面域，得彎矩如下：1/4處： 主拱圈： 腹拱： 拱上側墻： 拱頂填料：拱上橫墻：拱腳處： 主拱圈： 腹拱： 拱上側墻：: 拱頂填料： 拱上橫墻：故， 得m=3.001得出m值與假設的2.814有較大差別2.2二次假設及驗證m值 以m=3.00再次進行計算如下： 拱腳處： 主拱圈 面積: 30.9478 質心: X:

5、 11.9744 Y: 6.8333 腹拱： 面積: 5.2091 質心: X: 6.5087 Y: 10.1747 拱上橫墻： 面積: 7.4716 質心: X: 6.3094 Y: 7.5084 拱上填料： 面積: 23.0972 質心: X: 12.1030 Y: 10.6332 拱上側墻： 面積: 23.0972 質心: X: 12.1030 L/4拱圈處主拱圈： 面積: 14.2082 質心: X: 6.2907 Y: 1.3667腹拱： 面積: 0.3915 質心: X: 0.4477 Y: 1.7376拱上填料： 面積: 12.9215 質心: X: 4.7771 Y: 2.40

6、25 拱上側墻： 面積: 12.9215 質心: X: 4.7771 Y: 2.4025 得m=3.004 與假設m值相差不大，故可以此值m=3.004作為拱軸系數(shù)。故：1）拱軸線拱腳處切線與水平線交角（以下表值均見手冊），2）拱腳投影水平投影，豎向投影3）計算跨徑和計算矢高計算跨徑計算矢高計算矢跨比：3.主拱圈截面內力計算3.1拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)彈性中心計算彈性中心離拱頂距離，可以由手冊附表（III）-3求得。彈性壓縮系數(shù) 按手冊公式4-18，由于彈性壓縮引起的彈性中心的贅余力為。系數(shù)和可自手冊附表（III）9和附表(III)-11求得。I為彎曲平面內截面慣性矩,A為截面面積，r為截

7、面繞x軸回轉半徑。 3.2裸拱狀態(tài)下截面內力驗算： 注：式中V1,V2可從手冊附表（III）-15、16查得. 由靜力平衡條件得 （1）拱腳的彎矩和軸向力為: ， (2)計算L/4截面的內力： ， (3)計算拱頂截面的內力： 整理裸拱狀態(tài)截面內力如下：3.3恒載內力計算3.3.1不計彈性壓縮的恒載推力3.3.2計入彈性壓縮的恒載內力 以拱頂截面為例計算各項內力如下：計入彈性壓縮的剪力軸向力彈性壓縮彎矩 它截面的計算方法相同:1/4截面： ，拱腳處： ，項目拱頂1/4截面拱腳Q(kN)0 57.8997 117.502Ng(kN)15496.056 16511.626 22038.51Mg(kN

8、.m)560.754214.081 -1170.028 恒載內力計算結果見表：3.4汽車荷載效應計算汽車荷載效應的計算采用影響線加載的方法，公路I級車道荷載均布荷載標準值，集中荷載標準值當計算跨徑小于和等于5m時，當大于50m時，當跨徑在5m至50m時取直線內插值。對公路II級車道荷載應按公路I級車道荷載乘以0.75的折減系數(shù)（參照通規(guī)）,本計算題中經規(guī)范折減計算得：均布荷載：集中荷載： 加載公路II級均布荷載時，拱頂截面考慮彈性壓縮的彎矩及與其相應的影響線面積，可以自手冊附表III14查得，其值為：影響線面積；相應的軸向力影響線面積。加載公路II級集中荷載時，不考慮彈性壓縮的截面彎矩影響線坐

9、標可以自手冊附表III-13查得，其值為：；與其相應的水平推力影響線坐標可以自手冊附表III-12查得，其值為：；與其相應的拱腳截面豎向力影響線坐標值可以自手冊附表III7查得。注意:為考慮拱上建筑與拱圈的聯(lián)合作用，對于拱上建筑為拱式的結構，計算正彎矩時L/4截面應考慮0.7的折減系數(shù)；拱腳截面考慮0.9的折減系數(shù)。（參照圬規(guī)）。拱圈寬度為9.5m,承載雙車道公路II級汽車荷載，故每米拱寬承載均布荷載,承載集中荷載。加載公路-II均布荷載，拱頂截面考慮彈性壓縮的彎矩及與其相應的軸向力的影響線面積，其值為： 彎矩影響線面積：軸力影響線面積： 加載公路-II集中荷載，拱頂截面不考慮彈性壓縮的彎矩及

10、與其相應的軸向力的影響線坐標，其值為：彎矩影響線坐標：軸力影響線坐標：（1）拱頂截面5.荷載作用效應組合5.主拱圈正截面強度驗算拱圈截面強度驗算按照圬規(guī)（）式進行 （）其中 軸向力設計值； A構件截面面積； 砌體軸心抗壓強度設計值； 偏心距e和長細比對構件抗壓強度承載力的影響系數(shù)，見圬規(guī)第。式中：分別為x、y方向偏心受壓構件承載力影響系數(shù)； 分別為x方向、y方向截面重心至偏心方向截面邊緣的距離； 分別為x方向、y方向的偏心距；截面形狀系數(shù)，對于圓形截面取2.5，對于T形或U形截面取3.5，對于箱形截面或矩形截面（包括兩端設有曲線形或圓弧形的矩形墩身截面）取8.0。彎曲平面內的截面回轉半徑；與砂漿強度等級有關的系數(shù)，當砂漿強度等級大于或等于M5或為組合構件時，取0.002；當砂漿強度為0