空壓機(jī)房降噪系統(tǒng)設(shè)計(jì)及空腹式等截面懸鏈線無(wú)鉸拱設(shè)計(jì)

空腹式等截面懸鏈線無(wú)鉸拱設(shè)計(jì)橋梁工程課程設(shè)計(jì)《物理性污染控制》課程設(shè)計(jì)題目：某空壓機(jī)房降噪系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：市政與環(huán)境工程學(xué)院專業(yè)：環(huán)境工程姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：目錄TOC\o"1-3"\h\u一、前言 2二、《物理性污染控制工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 22.2設(shè)計(jì)目的： 32.3設(shè)計(jì)資料 32.4吸聲降噪的設(shè)計(jì)原則： 4三、《物理性污染控制工程》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明、計(jì)算書 53.1基礎(chǔ)計(jì)算 53.1.1面積計(jì)算 53.1.2體積計(jì)算 53.1.4聲壓級(jí)計(jì)算 63.2吸聲材料的選擇及計(jì)算 73.3驗(yàn)算 93.4進(jìn)氣口安裝消聲器 10四、結(jié)論 11五、參考文獻(xiàn) 11六、致謝 11一、前言《環(huán)境噪聲控制工程》是高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，為促進(jìn)學(xué)生掌握噪聲治理工程的理論和技術(shù)，具備噪聲治理工程的設(shè)計(jì)能力和綜合利用相關(guān)專業(yè)知識(shí)的能力，本課程在完成課堂理論教學(xué)的同時(shí)開設(shè)課程設(shè)計(jì)一周。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生了解噪聲治理工程設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和原則，使學(xué)生的基本技能得到訓(xùn)練。實(shí)習(xí)是大學(xué)生鍛煉動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)，是畢業(yè)生走向工作崗位錢必要的認(rèn)知。噪聲控制器件的大合集與應(yīng)用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，奠定一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)噪聲設(shè)備的研制方法、試驗(yàn)過(guò)程、推廣應(yīng)用等方面的初步能力，并為學(xué)生進(jìn)行科研、管理打下基礎(chǔ)通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)和了解噪聲設(shè)備各種標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)行原理，培養(yǎng)學(xué)生樹立理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中將科學(xué)的理論知識(shí)加以驗(yàn)證、深化、鞏固和充實(shí)。并培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查、研究、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)、課程設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、《物理性污染控制工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1設(shè)計(jì)題目：某空壓機(jī)房降噪系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)目的：鞏固所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)，強(qiáng)化實(shí)踐技能訓(xùn)練；熟悉基礎(chǔ)資料的收集方法及設(shè)計(jì)方案可行性論證；初步掌握噪聲污染控制設(shè)計(jì)的內(nèi)容、程序和基本方法；運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)，解決噪聲污染控制工程實(shí)際問(wèn)題。2.3設(shè)計(jì)資料下面是某空壓機(jī)廠房?jī)?nèi)工人實(shí)際操作點(diǎn)的實(shí)測(cè)頻譜圖。

該空壓機(jī)房?jī)?nèi)部尺寸為：長(zhǎng)11.4m，寬6.8m，高4.2m。四窗一門，窗戶尺寸為：高×寬=1.6m×1.6m，門尺寸為：高×寬=2.8m×1.6m，室內(nèi)沒(méi)有通風(fēng)孔。車間內(nèi)有兩臺(tái)型號(hào)為4L-20/8空壓機(jī)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，機(jī)房外最高聲級(jí)為80分貝。房間壁面的平均吸聲系數(shù)為0.025。試采取有效措施對(duì)車間噪聲進(jìn)行設(shè)計(jì)控制，達(dá)到國(guó)家《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）的要求。2.4吸聲降噪的設(shè)計(jì)原則：先對(duì)聲源進(jìn)行隔聲、消聲等處理，如改進(jìn)設(shè)備、加隔聲罩、消聲器或建隔聲墻、隔聲間等。當(dāng)房間內(nèi)平均吸聲系數(shù)很小時(shí)，采取吸聲處理才能達(dá)到預(yù)期效果。單獨(dú)的風(fēng)機(jī)房、泵房、控制室等房間面積較小，所需降噪量較高，宜對(duì)天花板、墻面同時(shí)作吸聲處理；車間面積較大，宜采用空間吸聲體、平頂吸聲處理；聲源集中在局部區(qū)域時(shí)，宜采用局部吸聲處理，同時(shí)設(shè)置隔聲屏障；噪聲源較多且較分散的生產(chǎn)車間宜作吸聲處理。在靠近聲源直達(dá)聲占支配地位的場(chǎng)所，采取吸聲處理，不能達(dá)到理想的降噪效果。通常吸聲處理只能取得4～12dB的降噪效果。若噪聲高頻成分很強(qiáng)，可選用多孔吸聲材料；若中、低頻成分很強(qiáng)，可選用薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)或穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)；若噪聲中各個(gè)頻率成分都很強(qiáng)，可選用復(fù)合穿孔板或微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。通常要把幾種方法結(jié)合，才能達(dá)到最好的吸聲效果。選擇吸聲材料或結(jié)構(gòu)，必須考慮防火、防潮、防腐蝕、防塵等工藝要求。選擇吸聲處理方式，必須兼顧通風(fēng)、采光、照明及裝修、施工、安裝的方便因素，還要考慮省工、省料等經(jīng)濟(jì)因素。三、《物理性污染控制工程》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明、計(jì)算書3.1基礎(chǔ)計(jì)算3.1.1面積計(jì)算S地=S天=11.4×6.8=77.52m窗戶和門的面積分別為： 除去門窗的總面積。3.1.2體積計(jì)算V=11.4×6.8×4.2=325.58m3.1.3吸聲系數(shù)房間內(nèi)表面為混凝土面，查表可知混凝土的吸聲系數(shù)如下表；混凝土/f/HZ1252505001000200040000.010.010.010.020.020.02通過(guò)查表可知玻璃窗戶吸聲系數(shù)為0.03，木質(zhì)門的吸聲系數(shù)為0.1.平均吸聲系數(shù)計(jì)算如下：125HZ：250HZ:500HZ:1000HZ：2000HZ：4000HZ：3.1.4聲壓級(jí)計(jì)算①由已知得房間不同頻率下測(cè)量的聲壓級(jí)Lp。②由參考書上的NR曲線可得對(duì)應(yīng)的NR數(shù)，從而可得房間允許的聲壓級(jí)值。③由①-②可得不同頻率下的ΔLp。④由ΔLp、，代入公式可得處理后不同頻率下的平均吸聲系數(shù)。⑤室內(nèi)平均吸聲系數(shù)如下表：各倍頻帶中心頻率為125HZ到500HZ其臨界半徑為rc=1/4(Q×R/π)^1/2=1/4=1.12m<2m,各倍頻帶中心頻率為1000HZ到4000HZ其臨界半徑為rc=1/4(Q×R/π)^1/2=1/4=0.51m<2m,其臨界半徑均小于2所以該空壓機(jī)房?jī)?nèi)的聲場(chǎng)為混響聲場(chǎng)。以上計(jì)算得到的數(shù)據(jù)如下表所示：序號(hào)項(xiàng)目各倍頻帶中心頻率下的參數(shù)說(shuō)明125HZ250HZ500HZ1000HZ2000HZ4000HZ①919496959294監(jiān)測(cè)值②允許值959188858281設(shè)計(jì)目標(biāo)③減噪量038101013①-②④處理前0.0120.0120.0120.0210.0210.021查表計(jì)算可知⑤處理后0.0120.0240.0760.2100.2100.419=×10^0.1ΔLp3.2吸聲材料的選擇及計(jì)算可知該房間的中、低頻成分很強(qiáng)，所以可選用穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其空腔內(nèi)填加礦渣棉。礦渣棉的纖維直徑為10um左右，纖維長(zhǎng)約10-30mm，纖維細(xì)長(zhǎng)，柔軟，均勻，容重輕渣球含量少，同時(shí)具有保溫隔熱不燃吸聲等優(yōu)點(diǎn)。穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)如下表：穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)構(gòu)造各頻率下的吸聲系數(shù)125HZ250HZ500HZ1000HZ2000HZ4000HZ孔徑5mm孔距25mm空腔100mm內(nèi)填礦渣棉25kg/m30.210.990.610.310.230.59設(shè)：需安裝材料面積為S材，則〔S材＋(293.2-S材)×〕/293.2>=當(dāng)f=125HZ時(shí)，〔0.21S材＋(293.2-S材)×0.012〕/293.2>=0.012S材>=0m2當(dāng)f=250HZ時(shí)，〔0.99S材＋(293.2-S材)×0.012〕/293.2>=0.024S材>=3.60m2當(dāng)f=500HZ時(shí)，〔0.61S材＋(293.2-S材)×0.012〕/293.2>=0.076S材>=31.38m2當(dāng)f=1000HZ時(shí)，〔0.31S材＋(293.2-S材)×0.021）/293.2>=0.210S材>=191.75m2當(dāng)f=2000HZ時(shí)，〔0.23S材＋(293.2-S材)×0.021〕/293.2>=0.210S材>=265.14m2當(dāng)f=4000HZ時(shí)，〔0.59S材＋(293.2-S材)×0.021〕/293.2>=0.419S材>=205.08所以S材>=265.14因?yàn)槌ラT窗房間的內(nèi)表面積為293.2,所以可在房間的天花板墻面以及地面的一部分安裝穿孔板，從而達(dá)到降噪吸聲的效果。3.3驗(yàn)算當(dāng)S材=265.14=〔265.14＋(293.2-265.14)×〕/293.21>當(dāng)f=125HZ時(shí)，=〔0.21×265.14＋(293.2-265.14)×0.012〕/293.2=0.191驗(yàn)算：=×10^0.1ΔLpΔLp=12.02dB>0dB2>當(dāng)f=250HZ時(shí)，=〔0.99×265.14＋28.06×0.012〕/293.2=0.896驗(yàn)算：=×10^0.1ΔLpΔLp=18.73dB>3dB3>當(dāng)f=500HZ時(shí)，=〔0.61×265.14＋28.06×0.012〕/293.2=0.5528驗(yàn)算：=×10^0.1ΔLpΔLp=16.63dB>8dB4>當(dāng)f=1000HZ時(shí)，=〔0.31×265.14＋28.06×0.021〕/293.2=0.2823驗(yàn)算：=×10^0.1ΔLpΔLp=11.29dB>10dB5>當(dāng)f=2000HZ時(shí)，=〔0.23×265.14＋28.06×0.021〕/293.2=0.22驗(yàn)算：=×10^0.1ΔLpΔLp=10.2dB>10dB6>當(dāng)f=4000HZ時(shí)，=〔0.59×265.14＋28.06×0.021〕/293.2=0.534驗(yàn)算：=×10^0.1ΔLpΔLp=14.05dB>13dB序號(hào)項(xiàng)目倍頻帶中心頻率說(shuō)明1252505001000200040001穿孔板五合板吸聲系數(shù)0.230.600.860.470.260.272五合板至少要達(dá)到的面積m224.816.8126.2619.8444.4324.83五合板實(shí)際所用面積m2604處理后平均聲級(jí)系數(shù)α40.0630.1530.2160.1290.0780.0455減噪量ΔLp7.9911.8513.348.105.916.023.4進(jìn)氣口安裝消聲器本設(shè)計(jì)雖然為使用進(jìn)氣口消聲器就課到達(dá)降噪的效果，但考慮到吸聲材料使用面積過(guò)大，造成有些材料需要鋪設(shè)在地面上的結(jié)果。故在本設(shè)計(jì)中空壓機(jī)進(jìn)氣口安裝消聲器。本空壓機(jī)型號(hào)為4L-20/8故可以選擇配套消聲器KYJ-Ⅱ-5J即可，以此來(lái)減少吸聲材料的使用，保證降噪設(shè)施的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。KYJ-Ⅱ-5J型空壓機(jī)進(jìn)氣消聲器外形尺寸型號(hào)使用氣量/m3.min總長(zhǎng)度L（mm）有效長(zhǎng)度L1（mm）筒體外徑D（mm）外徑D1（mm）螺孔中徑D2（mm）內(nèi)徑D3（mm）重量kgKYJ-Ⅱ-5J2012201020670315280204170四、結(jié)論綜上可知，以上假設(shè)設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)原則和要求，所以此噪聲降噪設(shè)計(jì)方案成立。即可在房間內(nèi)安裝填裝礦渣棉為吸聲材料的穿孔板，在空壓機(jī)進(jìn)氣口安裝配套消聲器。保證降噪設(shè)施的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。五、參考文獻(xiàn)1.環(huán)境噪聲污染控制工程高等教育出版社洪宗輝主編2.噪聲控制及應(yīng)用實(shí)例海洋出版社周新祥主編3.化工環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)手冊(cè)化學(xué)工業(yè)出版社4.噪聲控制工程的設(shè)計(jì)與計(jì)算水利電力出版社智乃剛主編5.噪聲與振動(dòng)控制設(shè)備及材料選用手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社呂玉恒主編6.噪聲污染控制技術(shù)環(huán)境科學(xué)出版社張弛主編7.噪聲控制技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社李耀中主編六、致謝課程設(shè)計(jì)即將完成之際，我衷心感謝馮興華、楊治廣、姜立民老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷。他們嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，寬厚待人的高尚品德，以及對(duì)教學(xué)科研事業(yè)兢兢業(yè)業(yè)，孜孜不倦的工作熱情都使我銘記在心，將使我終生受益。在我的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中無(wú)不傾他們大量的心血，給予了我許多的啟發(fā)和幫助。課程設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)走向工作的重要的一步。從最初的學(xué)習(xí)、理解、消化直到完成設(shè)計(jì)。期間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)研究，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。此次課程設(shè)計(jì)是我對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，了解了許多其它類似課題的原理和方法，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。最后，再次的感謝馮興華、楊治廣、姜立民老師，向所有關(guān)心、支持、幫助我的老師、同學(xué)表示深深的謝意！空腹式等截面懸鏈線無(wú)鉸拱設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1．設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：汽車荷載公路－I級(jí)，人群荷載3.5kN/m2橋面凈空：凈－8+2×(0.75m+0.25m)人行道+安全帶凈跨徑：凈高：凈跨比：2．材料數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)布置要求拱頂填料平均厚度(包括路面，以下稱路面)，材料容重主拱圈材料容重(包括橫隔板、施工超重)：拱上立柱（墻）材料容重：腹孔拱圈材料容重：腹孔拱上與主拱圈實(shí)腹段填料容重：人行道板及欄桿重：混凝土材料：強(qiáng)度等級(jí)為C40，主要強(qiáng)度指標(biāo)為：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，彈性模量普通鋼筋：1)縱向抗拉普通鋼筋采用HRB400鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值彈性模量相對(duì)界限受壓區(qū)高度，2)箍筋及構(gòu)造鋼筋采用HRB335鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值彈性模量本橋采用支架現(xiàn)澆施工方法。主拱圈為單箱六室截面，由現(xiàn)澆40號(hào)混凝土澆筑而成。拱上建筑采用圓弧腹拱形式，腹拱凈跨為5m，拱腳至拱頂布置6跨(主拱圈的具體幾何尺寸參照指導(dǎo)書實(shí)例修改自定)。3．設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60－2004)交通人民出版社交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62－2004)交通人民出版社交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD61-2005)交通人民出版社《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)-拱橋(上)》人民交通出版社，2000.7二、確定主拱圈截面構(gòu)造尺寸，計(jì)算拱圈截面的幾何、物理力學(xué)特征值1.主拱圈截面尺寸擬定拱圈截面高度按以下公式估算：式中：——拱圈高度（mm）——拱圈凈跨徑（mm）——對(duì)多室箱取600mm故，。又為施工方便，取主拱圈橫橋向取1m單位寬度計(jì)算，橫截面積A=1.2m2拱圈由六個(gè)各為1.5m寬的拱箱組成，全寬B0=9.0m。箱型截面挖空率可取50%~70%。腹板厚度宜取100~200mm，頂?shù)装搴穸纫巳?00~250mm。綜上布置拱截面如下圖所示：圖SEQ圖表\*ARABIC1主拱圈截面尺寸（尺寸單位：mm）2.主拱圈截面幾何性質(zhì)截面積：主拱圈重心高度，顯然有繞箱底邊緣的靜面矩：主拱圈截面繞重心軸的慣性矩：回轉(zhuǎn)半徑：三、確定主拱圈拱軸系數(shù)m及拱上建筑的構(gòu)造布置和幾何構(gòu)造尺寸1.確定共軸系數(shù)m假定m=2.240，對(duì)，查《拱橋》(上冊(cè))表(III)-20(6)得：=0.68284，=0.73057，=43?03’56’’主拱圈的計(jì)算跨徑和計(jì)算矢高：拱腳截面的水平投影和豎向投影：，。將拱軸沿跨徑5等分，每等分長(zhǎng)。查表(III)-20(6)并計(jì)算將各截面計(jì)算參數(shù)匯于下表：截面計(jì)算參數(shù)表表1截面位置拱背拱腹拱頂00010.750-0.7500.75019.010.2153.0490.938720.7992.253.848拱腳38.01114.1800.730571.02713.15315.2072.確定拱上建筑的構(gòu)造布置和幾何構(gòu)造尺寸對(duì)于拱式腹孔，每半跨內(nèi)的布置范圍一般不超過(guò)主拱跨徑的1/4~1/3。本例中，腹拱跨徑5m，凈矢高1m，板拱厚度300mm，腹拱按等跨處理以利于施工及腹拱墩的受力。腹拱拱頂?shù)墓氨澈椭鞴肮绊數(shù)墓氨吃谕粯?biāo)高。1、2號(hào)腹孔墩采用立柱式，寬度600mm，間距2m，3號(hào)腹孔墩采空橫墻式，厚度取600mm。構(gòu)造布置圖如圖2。各墩中線自主拱拱背到腹拱起拱線的高度按計(jì)算，并匯于表2：腹拱墩高計(jì)算表表2項(xiàng)目1號(hào)立柱33.00.881.272410.1340.81831.3148.8612號(hào)立柱27.40.731.05566.7030.61481.2365.2463號(hào)橫墻21.90.5840.84443.8190.45161.13612.732空、實(shí)腹段分界線16.50.440.63511.9910.31621.09470.629注：其中因?yàn)?/5，故=0.68284，=0.73057。腹拱拱腳的水平投影和豎向投影：四、結(jié)構(gòu)恒載計(jì)算恒載計(jì)算先將橋面系換算為填料厚度，再按主拱圈、拱上空腹段。拱上實(shí)腹段及腹拱推力四部分進(jìn)行。1.橋面系換算由已知，欄桿及人行道板每延米重度為，瀝青表處面層每延米重度：以上各部分恒載由拱圈平均分擔(dān)，則換算容重為的計(jì)算平均填料厚度為：2.主拱圈由表(III)-19(6)查得數(shù)據(jù)并代入計(jì)算3.拱上空腹段(1)腹孔上部構(gòu)造圖及尺寸如圖3所示圖SEQ圖表圖SEQ圖表\*ARABIC3腹孔上部構(gòu)造2)腹拱圈內(nèi)弧半徑：3)腹拱圈重力：4)腹拱上的護(hù)拱重力：5)填料及橋面系重力：腹拱墩起拱線以上部分結(jié)構(gòu)圖如圖4所示綜上，單個(gè)腹拱總重力：圖圖SEQ圖表\*ARABIC4拱腳構(gòu)造示意圖(2)腹拱下部（包括橫隔板）結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，在計(jì)算立柱與橫墻重力時(shí)折入橫隔板，等效為立柱高度。1)梁蓋重力：2)底梁重力：3)1號(hào)立柱重力：4)2號(hào)立柱重力：5)3號(hào)橫墻重力：圖圖SEQ圖表\*ARABIC5腹孔下部構(gòu)造（單位：mm）(3)腹孔集中力4.拱上實(shí)腹段計(jì)算圖示如圖6所示。圖SEQ圖表圖SEQ圖表\*ARABIC6拱上實(shí)腹段計(jì)算圖示(2)懸鏈線曲邊三角形式中：其重心至拱頂?shù)木嚯x：5.腹拱推力圖SEQ圖表\*ARABIC7腹拱拱腳受力圖圖SEQ圖表\*ARABIC7腹拱拱腳受力圖腹拱水平推力：式中：由與，查《拱橋》(上冊(cè))表(I)-4并線性內(nèi)插得：故：腹拱拱腳推力作用線距x軸的偏心距：腹拱推力對(duì)各截面重心產(chǎn)生的力矩按計(jì)算。6.驗(yàn)收拱軸系數(shù)恒載對(duì)拱腳與截面的力矩見表3，得該值與0.22之差小于半級(jí)0.0025，故可確定拱軸系數(shù)2.240五、拱圈彈性中心與彈性壓縮系數(shù)1.彈性中心式中可查表(III)-3得。2.彈性壓縮系數(shù)六、主拱圈結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算1.結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計(jì)算對(duì)拱腳與截面進(jìn)行驗(yàn)算，如表3所示：半拱恒載對(duì)拱腳與截面的彎矩計(jì)算表表3項(xiàng)目集中力編號(hào)重力（kN）截面拱腳截面力臂（m）彎矩（kN·m）力臂（m）彎矩（kN·m）主拱圈6349.9525797.05112759.16拱上空腹段2000.055.0110020.251872.8610.6119871.041725.7216.2127973.92729.573.7552739.5421.5115693.05實(shí)腹段2045.7410.75522001.9328.5158324.051947.257.23514088.3524.9948661.78腹拱推力760.441.93761473.4313.75910462.89Σ66100.30303766.15當(dāng)確定m系數(shù)時(shí)，其實(shí)算值很難與選定的拱軸系數(shù)在“五點(diǎn)”重合，因此必須用“假載法”計(jì)入偏離的影響。當(dāng)計(jì)入該部分影響后，相應(yīng)三鉸拱的恒載壓力線在“五點(diǎn)”以外與選定的拱軸線有偏離。以下分別計(jì)算這兩種偏離的影響。(1)假載法確定m系數(shù)時(shí)在“五點(diǎn)”存在的偏差確定拱軸系數(shù)時(shí)，恒載壓力線在截面與拱腳截面的縱坐標(biāo)之比為0.2176，并不等于所取用的2.240的拱軸線上相應(yīng)兩點(diǎn)的比值0.22，兩者之差為0.0024.該偏差的影響可比擬為一層虛設(shè)的均布荷載作用于選定的拱軸線上。按式：得虛設(shè)均布荷載：假載產(chǎn)生的內(nèi)力可以將其直接布置在內(nèi)力影響線上求得。不考慮彈性壓縮的假載內(nèi)力見下表4不計(jì)彈性壓縮的假載內(nèi)力計(jì)算表表4項(xiàng)目影響線面積力或力矩()表(III)-14(43)值乘數(shù)拱頂截面0.001985043.849.9868284.620.12742355.2045.25961289.90截面-0.001245043.84-6.2544-178.250.12742355.2045.25961289.90拱腳截面0.004405043.8422.1929632.500.12642355.2044.90441279.780.5000071.0235.51001012.04計(jì)入彈性壓縮的假載內(nèi)力見下表5計(jì)入彈性壓縮的假載內(nèi)力計(jì)算表表5項(xiàng)目拱頂截面截面拱腳截面10.938720.7305700.344680.682841289.901289.901279.781012.0419.3919.3919.241270.511353.451611.98284.62-178.25632.504.8171.768-9.383378.01-143.97452.02注：截面軸力按近似計(jì)算拱軸線恒載內(nèi)力推力：考慮彈性壓縮的拱軸線恒載內(nèi)力匯于表6考慮彈性壓縮的拱軸線恒載內(nèi)力計(jì)算表表6項(xiàng)目拱頂截面l/4截面拱腳截面10.938720.7305723101.4922341.0522341.0522754.2722005.2622005.2623101.4923799.4830580.30347.22315.21245.3222754.2723484.2730334.994.8171.768-9.3831672.54593.67-3150.68注：拱頂截面取F=0，拱腳與截面取F=760.44kN考慮確定m系數(shù)偏差影響的恒載內(nèi)力考慮m系數(shù)偏差影響的恒載內(nèi)力等于拱軸線m的恒載內(nèi)力減去假載的內(nèi)力，計(jì)算結(jié)果見下表7考慮“五點(diǎn)”偏差的恒載內(nèi)力表7截面項(xiàng)目拱頂截面截面拱腳截面拱軸線恒載假載合計(jì)拱軸線恒載假載

合計(jì)拱軸線恒載假載合計(jì)水平力23101.491289.9021811.5923799.481289.9022509.5830580.301279.7829300.52軸力22754.271270.5121483.7623484.271353.4522130.8230334.991611.9828723.01彎矩1672.54378.011294.53593.67-143.97737.64-3150.68452.02-3602.70(2)恒載壓力線偏離拱軸線的影響1)恒載壓力線偏離拱軸線的偏離彎矩a.主拱圈自重對(duì)各截面產(chǎn)生的力矩計(jì)算恒載偏離彎矩，首先要計(jì)算出橋跨結(jié)構(gòu)沿跨徑各等分段的分塊恒載對(duì)各截面的力矩，再算各截面壓力線的縱坐標(biāo)，然后才能求得。圖SEQ圖表圖SEQ圖表\*ARABIC8主拱圈自重計(jì)算圖示式中與分別從《拱橋(例集)》附表1-1與1-2查得。將計(jì)算結(jié)果匯于表8：主拱圈自重對(duì)各截面產(chǎn)生的力矩表8截面號(hào)(kN·m)120.000000.000000.000000.000000.00110.083330.083390.003760.00319651.41100.166670.167040.014220.013622782.3590.250000.251210.031480.031326398.4280.333330.336290.056590.0555111338.4370.416670.422550.088960.0871017793.2060.500000.510310.128900.1262625790.8150.583330.600300.177970.1722035176.8640.666670.692830.235840.2260546176.2830.750000.788460.303300.2880558840.5520.833330.888450.382830.3575473037.0910.916670.993220.474590.4358689036.5501.000001.103670.580130.52354106946.42b.拱上實(shí)腹段恒載對(duì)各截面產(chǎn)生的彎矩計(jì)算拱上實(shí)腹段的恒載時(shí)，必須將拱頂填料及面層的矩形板塊和其下面的懸鏈線曲邊三角形塊分開才能準(zhǔn)確計(jì)算。(a)矩形板塊從拱頂?shù)矫總€(gè)截面的矩形板塊的重力：對(duì)實(shí)腹段里每個(gè)截面的力矩：對(duì)空腹段里每個(gè)截面的力矩：式中k表示空、實(shí)腹段的分界點(diǎn)，并取：(b)懸鏈線曲邊三角形塊從拱頂?shù)饺我饨孛娴闹亓Γ簩?duì)每一的重心橫坐標(biāo)：在實(shí)腹段里，截面重心到任意截面的力臂為，在空腹段里，整塊曲邊三角形面積的重心到每個(gè)截面的力臂為。a、b兩部分力矩計(jì)算結(jié)果匯于表9：拱上實(shí)腹段恒載對(duì)各截面產(chǎn)生的力矩表9區(qū)間界面號(hào)懸鏈線曲邊三角形矩形塊實(shí)腹段120.000000.00000.000.00000.000.000.00000.000.00110.083330.120518.110.75010.7413.400.0035726.96740.36100.166670.2410145.240.75021.48214.690.01392908.213122.8990.250000.3615491.930.75052.211089.410.03136543.207632.6180.333330.48201171.960.75102.953454.620.055611632.1215086.74k0.374260.54121663.890.75133.305498.470.070014664.1620162.62空腹段70.416671663.890.75134.818004.230.086618123.2726127.5060.500001663.890.75137.7712927.770.119425002.2637930.0350.583331663.890.751310.7317851.320.152331881.2449732.5540.666671663.890.751313.6922775.450.185138761.0561536.5030.750001663.890.751316.6527698.990.218045640.0373339.0320.833331663.890.751319.6132622.540.250852519.0285141.5510.916671663.890.751322.5737546.670.283759398.8396945.5001.000001663.890.751325.5242470.210.316566277.81108748.02(c)各集中力對(duì)各截面的力矩拱上空腹段的腹孔各集中力及其相應(yīng)的橫坐標(biāo)在之前的計(jì)算中已經(jīng)求出，各豎向集中力到截面的力臂（取a>0），產(chǎn)生的力矩；腹拱水平推力作用在7、8截面之間，對(duì)0~7截面產(chǎn)生的力矩。計(jì)算過(guò)程與結(jié)果見表10：各集中力對(duì)各截面的力矩表10截面豎向力腹拱水平推力合計(jì)729.571725.721872.862000.05=760.441419.324.930.5=0.441120.00000.00110.08330.00100.16670.0090.25000.0080.33330.0070.4167580.621.7001292.741873.3660.50002739.542.6832040.264779.8050.58334898.452440.463.8782948.8310287.7440.66677057.377547.155.3024031.6318636.1530.75009216.2912653.843244.736.9755304.4030419.2620.833311375.2117760.548786.838.9236785.6444708.2210.916713534.1322867.2314328.944101.7711.1748496.8563328.9101.000015693.0527973.9219871.0410020.2513.75910462.8984021.16(d)計(jì)算偏離彎矩上部結(jié)構(gòu)恒載對(duì)拱圈各截面重心的彎矩：壓力線的縱坐標(biāo)：式中，為不計(jì)彈性壓縮的恒載水平推力：各截面上“恒載壓力線”偏離拱軸線的值：偏離彎矩：。具體數(shù)值見下表11：偏離彎矩計(jì)算表表11截面號(hào)主拱圈拱上實(shí)腹段集中力合計(jì)恒載壓力線拱軸線偏心偏離彎矩1200.000.000.000.0000.00000.0011651.41740.360.001391.770.0650.0830.018388.00102782.353122.890.005905.240.2760.3340.0581239.6496398.427632.610.0014031.030.6560.7560.1002142.39811338.4315086.740.0026425.171.2351.3550.1202571.12717793.2026127.501873.3645794.062.1412.1410.0005.98625790.8137930.034779.8068500.633.2023.124-0.078-1672.09535176.8649732.5510287.7495197.154.4504.319-0.131-2809.72446176.2861536.5018636.15126348.935.9065.743-0.164-3501.05358840.5573339.0330419.26162598.847.6017.416-0.184-3946.66273037.0985141.5544708.22202886.869.4849.364-0.120-2565.87189036.5596945.5063328.91249310.9611.65411.615-0.040-851.850106946.42108748.0284021.16299715.6114.01114.2000.1894050.512)偏離彎矩在彈性中心產(chǎn)生的贅余力：贅余力各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果見表12：贅余力參數(shù)計(jì)算表表12截面120.0001.000000.5000.0004.8170.000110.0180.998421.0020.0184.7340.086100.0580.993631.0060.0584.4830.26190.1000.985501.0150.1024.0610.41380.1200.973821.0270.1233.4620.42770.0000.958331.0430.0002.6760.0016-0.0780.938751.065-0.0831.693-0.1415-0.1310.914841.093-0.1440.498-0.0724-0.1640.886441.128-0.185-0.9260.1713-0.1840.853531.172-0.216-2.5990.5622-0.1200.816291.225-0.147-4.5470.6681-0.0400.775131.290-0.051-6.7980.34900.1890.730670.6840.130-9.383-1.216Σ13.251-0.3951.5103)恒載壓力線偏離拱軸線的附加內(nèi)力恒載壓力線偏離拱軸線在拱圈任意截面中產(chǎn)生的附加內(nèi)力為：拱頂、截面、拱腳三個(gè)截面的附加內(nèi)力見表13。附加內(nèi)力計(jì)算表表13項(xiàng)目拱頂截面截面拱腳截面10.938750.7306700.344600.682734.8171.693-9.383130.11122.1495.070.0044.8488.830.00-1672.094050.51637.68637.68637.6810.94-1254.685909.014)空腹式無(wú)鉸拱的恒載壓力線空腹式無(wú)鉸拱橋在恒載作用下考慮壓力線與拱軸線的偏離以及恒載彈性壓縮的影響之后，拱中任意截面存在三個(gè)內(nèi)力：這三個(gè)力的合力作用點(diǎn)的偏心距為。所以空腹式無(wú)鉸拱橋恒載壓力線的縱坐標(biāo)。相應(yīng)恒載壓力線縱坐標(biāo)值見下表14：空腹式無(wú)鉸拱恒載壓力線表表14截面120.0004.8170.0000.0731.0000.9910.074-0.074110.0654.7340.0180.0900.9980.9930.091-0.026100.2764.4830.0580.1280.9940.9980.1280.14790.6564.0610.1000.1660.9851.0060.1650.48881.2353.4620.1200.1810.9741.0180.1781.05372.1562.6760.0000.0540.9581.0350.0522.08663.2571.693-0.078-0.0330.9391.057-0.0313.23654.5440.498-0.131-0.0970.9151.085-0.0894.54846.040-0.926-0.164-0.1420.8861.120-0.1276.05037.774-2.599-0.184-0.1780.8541.164-0.1537.78029.696-4.547-0.120-0.1310.8161.218-0.1079.616111.906-6.798-0.040-0.0710.7751.283-0.05511.726014.301-9.3830.1890.1350.7311.3620.09913.875表中數(shù)據(jù)由相關(guān)數(shù)據(jù)代入后按以下內(nèi)力公式計(jì)算：(3)空腹無(wú)鉸拱的實(shí)際恒載內(nèi)力空腹式無(wú)鉸拱的實(shí)際恒載內(nèi)力等于計(jì)人拱軸系數(shù)m的偏差影響的內(nèi)力與“壓力線”及拱軸線偏離的附加內(nèi)力之和，其結(jié)果見下表15恒載內(nèi)力表表15截面內(nèi)容拱頂截面截面拱腳截面表7表13合計(jì)表7表13合計(jì)表7表13合計(jì)水平力21811.59130.1121941.722509.58130.1122639.6929300.52130.1129430.63軸力21483.76130.1121613.8722130.82122.1422252.9628723.0195.0728818.08彎矩1294.5310.941305.47737.64-1254.68-517.04-3602.75909.012306.312.活載內(nèi)力計(jì)算車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值采用10.5kN/m，計(jì)算剪力所加集中力荷載采用360kN。人群荷載：活載內(nèi)力計(jì)算表（不計(jì)彈性壓縮）表16截面項(xiàng)目計(jì)算荷載影響線面積力或力矩公路-I級(jí)人群荷載合計(jì)表(III)-14(43)乘數(shù)面積拱頂截面69.074.3573.420.006815043.8434.352521.76相應(yīng)37.774.3542.120.06664355.2023.67997.0847.754.3552.10-0.004835043.84-24.36-1269.17相應(yīng)38.374.3542.720.06078355.2021.59922.36截面66.554.3570.900.008925043.8444.993189.72相應(yīng)41.324.3545.670.04047355.2014.37656.5045.154.3549.50-0.010165043.84-51.25-2536.48相應(yīng)41.534.3545.880.08695355.2030.881417.09拱腳截面43.734.3548.080.019055043.8496.094620.09相應(yīng)36.964.3541.310.09067355.2032.211330.43相應(yīng)汽10.9310.930.571.0235.51388.24人4.354.350.1662211.8051.3556.074.3560.42-0.014655043.84-73.89-4464.32相應(yīng)46.004.3550.350.03675355.2013.05657.25相應(yīng)汽33.8333.830.571.0235.511201.18人4.354.350.3337823.71103.12不計(jì)彈性壓縮的活載內(nèi)力見表16，計(jì)入彈性壓縮的活載內(nèi)力見表17?；钶d內(nèi)力計(jì)算表（計(jì)入彈性壓縮）表17項(xiàng)目拱頂截面l/4截面拱腳截面10.938750.7306700.344600.68273與相應(yīng)的997.08922.36656.501417.091330.43657.25與相應(yīng)的439.591304.30997.08922.36616.291330.291272.231370.7214.9913.869.8721.3020.009.8814.9913.869.2619.9914.617.22982.10908.49607.031310.301257.621363.502521.76-1269.173189.72-2536.484620.09-4464.324.8171.768-9.38372.1966.7817.4537.66-187.63-92.692593.94-1202.393207.16-2498.824432.47-4557.01七、溫度變化與混凝土收縮徐變引起的內(nèi)力計(jì)算時(shí)將混凝土收縮折算為溫度的額外降低。拱圈合攏溫度7月平均最低氣溫2月平均最高氣溫30拱圈材料彈性模量拱圈材料線脹縮系數(shù)混凝土收縮作用按下降10溫度的影響計(jì)?？紤]混凝土徐變作用影響時(shí)，溫度變化影響力0.7；混凝土收縮影響力0.45。因此：溫度降低時(shí)溫度升高時(shí)在彈性中心產(chǎn)生的水平力：溫度變化、混凝土徐變和收縮的內(nèi)力見下表18:溫度變化、混凝土徐變和收縮內(nèi)力計(jì)算表表18項(xiàng)目溫度上升溫度下降拱頂截面截面拱腳截面拱頂截面截面拱腳截面11.6-8307.05-211.7610.938750.7306710.938750.730674.8171.768-9.3834.8171.768