等截面空腹式懸鏈線石拱橋

1、目 錄1.設(shè)計(jì)依據(jù)與基礎(chǔ)資料11.1標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范1標(biāo)準(zhǔn)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(shè)及驗(yàn)證m值.3 2.2二次假設(shè)及驗(yàn)證m值.43.主拱圈截面內(nèi)力計(jì)算. 3.1拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)8彈性中心計(jì)算8 3.1.2彈性壓縮系數(shù)8 3.2裸拱狀態(tài)下截面內(nèi)力驗(yàn)算53.3恒載內(nèi)力計(jì)算9 3.3.1不計(jì)彈性壓縮的恒載推力9 3.3.2計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力 93.4汽車荷載效應(yīng)計(jì)算95.荷載作用效應(yīng)組合146.主拱圈正截面強(qiáng)度驗(yàn)算157.拱圈總體“強(qiáng)度穩(wěn)定”驗(yàn)算18等截面空腹式懸鏈線石拱橋1.設(shè)計(jì)依據(jù)與基礎(chǔ)資料1.1標(biāo)準(zhǔn)及

2、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)跨徑：凈跨徑, 凈矢高,設(shè)計(jì)荷載：公路II級(jí)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B01-2003公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004（以下簡(jiǎn)稱通規(guī)）公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D61-2005（以下簡(jiǎn)稱圬規(guī)）參考資料公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)拱橋上冊(cè)（人民交通出版社 1994）（以下簡(jiǎn)稱手冊(cè)）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(gè)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。縱橋向?qū)挒?.8m，采用M10砂漿砌筑MU40塊石，容重為。3）拱上側(cè)墻用直立式等寬構(gòu)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(hù)欄。2.確定拱軸系數(shù)拱軸系數(shù)m的確定，一般采用“五點(diǎn)重合法”進(jìn)行試算。先假定一個(gè)m值，定出拱軸線，根據(jù)擬定的上部構(gòu)造各部分的幾何尺寸，計(jì)算半拱恒載對(duì)拱腳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(fù)上述計(jì)算，直到兩者接近為止。式中：L/4截面處的拱軸線坐標(biāo)值；拱軸線計(jì)算矢高；拱頂至拱跨L/4截面自重對(duì)L

4、/4截面的彎矩值；拱頂至拱腳截面自重對(duì)拱腳截面的彎矩值。2.1 首次假設(shè)及驗(yàn)證m值 先假設(shè)拱軸系數(shù)為m=2.814.根據(jù)，利用631124060106高興軍求得各x點(diǎn)處的y值，從而確定懸鏈線的形狀位置，進(jìn)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(cè)墻： 拱頂填料：拱上橫墻：拱腳處： 主拱圈： 腹拱： 拱上側(cè)墻：: 拱頂填料： 拱上橫墻：故， 得m=3.001得出m值與假設(shè)的2.814有較大差別2.2二次假設(shè)及驗(yàn)證m值 以m=3.00再次進(jìn)行計(jì)算如下： 拱腳處： 主拱圈 面積: 30.9478 質(zhì)心: X:

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

6、25 拱上側(cè)墻： 面積: 12.9215 質(zhì)心: X: 4.7771 Y: 2.4025 得m=3.004 與假設(shè)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(cè)），2）拱腳投影水平投影，豎向投影3）計(jì)算跨徑和計(jì)算矢高計(jì)算跨徑計(jì)算矢高計(jì)算矢跨比：3.主拱圈截面內(nèi)力計(jì)算3.1拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)彈性中心計(jì)算彈性中心離拱頂距離，可以由手冊(cè)附表（III）-3求得。彈性壓縮系數(shù) 按手冊(cè)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(cè)附表（III）9和附表(III)-11求得。I為彎曲平面內(nèi)截面慣性矩,A為截面面積，r為截

7、面繞x軸回轉(zhuǎn)半徑。 3.2裸拱狀態(tài)下截面內(nèi)力驗(yàn)算： 注：式中V1,V2可從手冊(cè)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(jì)算L/4截面的內(nèi)力： ， (3)計(jì)算拱頂截面的內(nèi)力： 整理裸拱狀態(tài)截面內(nèi)力如下：3.3恒載內(nèi)力計(jì)算3.3.1不計(jì)彈性壓縮的恒載推力3.3.2計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力 以拱頂截面為例計(jì)算各項(xiàng)內(nèi)力如下：計(jì)入彈性壓縮的剪力軸向力彈性壓縮彎矩 它截面的計(jì)算方法相同:1/4截面： ，拱腳處： ，項(xiàng)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(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表：3.4汽車荷載效應(yīng)計(jì)算汽車荷載效應(yīng)的計(jì)算采用影響線加載的方法，公路I級(jí)車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)計(jì)算跨徑小于和等于5m時(shí)，當(dāng)大于50m時(shí)，當(dāng)跨徑在5m至50m時(shí)取直線內(nèi)插值。對(duì)公路II級(jí)車道荷載應(yīng)按公路I級(jí)車道荷載乘以0.75的折減系數(shù)（參照通規(guī)）,本計(jì)算題中經(jīng)規(guī)范折減計(jì)算得：均布荷載：集中荷載： 加載公路II級(jí)均布荷載時(shí)，拱頂截面考慮彈性壓縮的彎矩及與其相應(yīng)的影響線面積，可以自手冊(cè)附表III14查得，其值為：影響線面積；相應(yīng)的軸向力影響線面積。加載公路II級(jí)集中荷載時(shí)，不考慮彈性壓縮的截面彎矩影響線坐

9、標(biāo)可以自手冊(cè)附表III-13查得，其值為：；與其相應(yīng)的水平推力影響線坐標(biāo)可以自手冊(cè)附表III-12查得，其值為：；與其相應(yīng)的拱腳截面豎向力影響線坐標(biāo)值可以自手冊(cè)附表III7查得。注意:為考慮拱上建筑與拱圈的聯(lián)合作用，對(duì)于拱上建筑為拱式的結(jié)構(gòu)，計(jì)算正彎矩時(shí)L/4截面應(yīng)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(jí)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(yīng)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(yīng)的軸向力的影響線坐標(biāo)，其值為：彎矩影響線坐標(biāo)：軸力影響線坐標(biāo)：（1）拱頂截面5.荷載作用效應(yīng)組合5.主拱圈正截面強(qiáng)度驗(yàn)算拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算按照圬規(guī)（）式進(jìn)行 （）其中 軸向力設(shè)計(jì)值； A構(gòu)件截面面積； 砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 偏心距e和長(zhǎng)細(xì)比對(duì)構(gòu)件抗壓強(qiáng)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(gòu)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(duì)于圓形截面取2.5，對(duì)于T形或U形截面取3.5，對(duì)于箱形截面或矩形截面（包括兩端設(shè)有曲線形或圓弧形的矩形墩身截面）取8.0。彎曲平面內(nèi)的截面回轉(zhuǎn)半徑；與砂漿強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)大于或等于M5或?yàn)榻M合構(gòu)件時(shí)，取0.002；當(dāng)砂漿強(qiáng)度為0