長安大學(xué)拱橋課程設(shè)計電子版

1、1 設(shè)計資料懸鏈線箱形拱橋課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計荷載： 公路i級，人群荷載3.5kn/m2.矢跨比 1/4 橋?qū)?1.5+9+1.5拱頂填土包括橋面的平均高度hd = 0.5m凈跨徑： l 0 =45m+3*5=60m;合攏溫度：10o c最高月平均溫度30o c最低月平均溫度0o c2.主要構(gòu)件材料及其數(shù)據(jù)橋面鋪裝為8cm鋼筋混凝土( 4=25 kn/m3) +6cm瀝青混凝土(2 =23kn/m 3 )拱頂填土材料容重 1 = 22.5 kn/m 3護拱及拱腔為1號石灰砂漿砌筑片石，2 = 23 kn/m 3腹拱圈為c30混凝土預(yù)制圓弧拱，3=24.5 kn/m3腹拱墩為c30鋼筋混凝土矩形截

2、面排架式墩，4 = 25 kn/m 3主拱圈為 c40 鋼筋混凝土箱形截面，5=25.5 kn/m33.設(shè)計依據(jù)1 交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(jtgd60 2004) ；2 交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范 jtg d61-2005；3 交通部部標(biāo)準(zhǔn) 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范jtg d602004 ；二、拱圈截面的幾何要素的計算 （一）主拱圈橫截面設(shè)計三、確定拱軸系數(shù)3.1 上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置如下圖所示:3.1.1 主拱圈假定 m=2.514,相應(yīng)的 y?/f=0.215, fo/lo=1/4,查拱橋（上冊）表（iii）-20（6）得:sin j=0.76

3、774 , cos 妒0.64076,護50?09'4.95"主拱圈的計算跨徑和計算矢高：l=lo+2y 下 sin 斯85+2 x 0.8449 x 0.76774=2973 mf =f0+y 下(1 cos j)=21.25+0.8449x (0.64076)= 21.8035 m拱腳截面的水平投影和豎向投影x=hsin j=1.65 x 0.76774=1.2668my=hcos 0=1.65 x 0.64076=1.0573m將拱軸沿跨徑24等分，每等分長l 86.2973 3.5957m,每等分點拱2424軸線的縱坐標(biāo)y1f （其中 號由拱橋（田）-1查得），相應(yīng)的

4、拱背曲面坐標(biāo)y1y'工,拱腹曲面坐標(biāo)y1 y。具體數(shù)值見下表：coscos表3.1主拱圈幾何性質(zhì)表截回 號y1v-y_e一y上vtxfvicosvdc)scosy1cosy1cos123456789043.1487121.80350.640761.25651.318620.547023.1221139.55300.814017.74840.694221.15971.217016.588718.9655235.95730.653414.24660.745781.07951.132913.167015.3795332.36160.515411.23760.79421.01371.06381

5、0.223912.3015428.76590.39768.66980.838390.96031.00787.70959.6776525.17020.29816.49900.877570.91740.96285.58167.4618621.57450.21504.68780.911260.88350.92723.80435.6149717.97880.14703.20490.939280.85710.89952.34784.1045814.38310.09292.02500.961710.83720.87851.18792.9036910.78740.05171.12780.978740.822

6、60.86330.30521.9910107.19170.02280.49770.990650.81270.8529(0.3150)1.3505113.59600.00570.12390.997680.80700.8469(0.6831)0.9708120.00000.00000.000010.80510.8449(0.8051)0.84493.1.2 拱上腹孔布置從主拱圈兩端起拱線起向外延伸3m后向跨中對稱布置4孔圓弧小拱，腹拱 圈厚d' 0.35m，凈跨徑i0 5.6m ,凈矢圖% 0.7m,座落在寬為0.5m的鋼 筋混凝土排架式腹孔墩支撐的寬為 0.6m的鋼筋混凝土蓋梁上。腹拱拱

7、頂?shù)墓氨?和主拱拱頂?shù)墓氨吃谕粯?biāo)高。腹孔墩墩中線的橫坐標(biāo)lx以及各墩中線自主拱拱背到腹孔起拱線的高度h yi y上(1,)(d' f。)，分別計算如下表：cos表3.2腹孔墩高度計算表項目lx2l x lkfy1dm 1(chk 1)tg 工 shk l(m 1)1cos ，tg21h1號立柱39.10.90621.425317.27861.02871.434615.87872號立柱32.90.76251.199311.65940.79181.275510.38753號橫墻26.70.61880.97337.37700.59561.16396.19504號墩拱座20.71760.48

8、010.75524.30590.43531.09063.1829空、實腹段分界線20.63530.47820.75224.27010.43321.08983.1478,f 'n1由一，根據(jù)圓弧線拱軸方程得108sin 0=0.470588 , cos 0=0.882353 , ”=28?04'20" 腹拱拱腳的水平投影和豎向投影x'=d' x si0=0)35 x 0.470588=0.1647my'=d' x c(0=s35 x 0.882353=0.3088m恒載計算，首先把橋面系換算成填料厚度，然后按主拱圈、橫隔板、拱上 空腹段、

9、拱上實腹端及腹拱推力共5個部分進(jìn)行。3.2.1橋面系1 .橋面系橋面系包括欄桿、人行道構(gòu)造和附設(shè)的管路。欄桿每幅長 3.50m,柵板分三部分預(yù)制, 如圖4所示。(1)每側(cè)欄桿的重力中柵0.041 x25=1.025kn邊柵2x0.0244 x25=1.22kn立柱0.0852 x25=2.13kn中底材0.0144 x25=0.36kn邊底材 2 x 0.01284 x 25=0.642kn 扶手0.042 x25=1.050kne=6.427kn每延米橋長的欄桿重力g=6.427x 2/3.868=3.493kn/m(2)人行道構(gòu)件(圖1) a.人行道塊件，丫 =25kn/n3 0.05 x

10、 0.3+(0.07+0.15) x 0.6/2+0.2 x 0.75 +1.75 x 0.15+0.2 x 0.8 x 25x 2=32.675kn/m b.人行道板，丫 =24kn/n3 2.25 x 0.03 x 24 x 2=3.24kn/m c.人行道板下填砂層，丫 =18kn/n32.25 x 0.02 x 18x 2=2.16kn/m d.人行道塊件內(nèi)水管鑄鐵容重為78.5kn/m3,水的容重為10kn/m3,水管內(nèi)徑為35cm ,外徑為 36cm。兀 x 0.355 x 0.01 x 78.5+2 汝 10/035< 2=3.6752kn/m e.人行道塊件里填砂礫石或裝

11、電纜，丫 =18kn/n31.75*0.6 -兀 x 0.34 x 18x 2=34.1356kn/m 每延米橋長人行道構(gòu)件重力e =75.8858kn/m(3)拱頂填料及瀝青表處面層重力(0.65 x 22.5+0.08 x 25+0.06 x 22=216.06kn/m以上三部分恒載由拱圈平均分擔(dān)，則換算容重為丫 =22.5kn/m3的計算平均填料厚度為:hd=(3.493+75.8858+216.06)/(15.4x 22.5)=0.8526m3.2.2主拱圈p012表(田)-19 值 a 40.57823 9.740668 86.2937 25.512393.9184kn.2_ 2a

12、4i 0.12685 9.740668 86.297325.5m1/4表(出)-19(7)值 4 58661.5884kn m44_ 2 2a 4l 0.53532 9.740668 86.2973 25.5 ,一表(田)-19(7)值247557.9147kn m44必須先確定接頭位置后再按箱肋軸線等弧長布置3.橫隔板橫隔板的設(shè)置受箱肋接頭位置的控制, 橫隔板。(1)箱肋有關(guān)幾何要素a.箱肋截面積 (圖a'=2 x 0.1 x 1.45+1.0 x 0.1+2x0.1 x 0.1/2=0.4mb.箱肋截面靜矩j'=2 x 0.1 x 1.45 x 1.45/2+1.0 x 0

13、.10 x 0.10/2+2x 0.1 x 0.1 x (0.1/3+0.1)/2=0.2166m3c.截面重心距箱底的距離y'下=j'/a'=0.541md.箱肋計算跨徑1'=1o+2 y'下 sin j=85+2 x 0.541 x 0.76774=85.8307me.箱肋軸線弧長s'=2 x 0.57821=99.2598m(2)確定箱肋接頭、設(shè)置橫隔板a.確定接頭位置箱肋分三段吊裝合攏，接頭宜選在箱肋自重作用下彎矩值最小的反彎點附近，即e =0.350.3叱間，此處相應(yīng)的弧長為(圖6):s 0 t12sh2k dl- (0.355-0.3

14、76028) l'/2 15.2349m16.1374m式中012 sh 2 k d 值根據(jù)e值從拱橋(例集)的附表1-1內(nèi)插算得。b.布置橫隔板橫隔板沿箱肋中軸線均勻設(shè)置，取板間間距al'=3.17m,中段箱肋設(shè)11道橫隔板，端橫隔板到接頭中線的距離為0.3m,則中段箱肋弧長之半為：sii/2=(3.17 x 10+2 x 0.3)/2=16.15m則接頭位置剛好在e =0.3設(shè)。端段箱肋弧長si=(s' sii )=(99.2598 32.3)/2=33.4799m端段箱肋設(shè)11道橫隔板，則端橫隔板距起拱面的長度為：a s=s 3.17 x 10 0.3=1.479

15、9m(3)橫隔板與接頭加強部分的重力橫隔板厚均為0.06m。靠拱腳的一塊為實心板，其余均為空心板。接頭處兩相鄰橫隔板之間以及拱腳截面至第一塊橫隔板之間的箱底板和兩側(cè)板均加厚0.10m ,加強后的斷面尺寸如圖7所示。目wfl斗hra7橫隔板尺單恒：即)a.橫隔板重力空心板p=(1.0 x 1.350.6 x 0.95+4 x2/2.)1x 0.06 +4 x 0.5 友>0.0,35 x 25129=19 kn 實心板p=(1.0 x 1.35 x 0.06+4 x 0.5 x 02051.35) x 9 >19574375 knb.中接頭加強部分p=2 x 0.1 x 0.54 x

16、 1.35+0.1 x 0-2)4 /101.0 4x 0.5 x 02051.35 x 9 m25=1 knc,拱腳加強段p=0.1 x 2x 1.35 x 1.1799+0.1 x 1,1299 0.1)1.02 x 0,5 x 0,05 1,35 x 9 x925=578 knd,各集中力作用線的橫坐標(biāo)各集中力作用線的橫坐標(biāo)lx,可以根據(jù)k°，2sh2k dsx l /2值從拱橋(例集)書后附表1查得e值，再由l=l' xe雙得。lx的值和各集中力分別對1/4和拱腳截面的力臂見表3。橫隔板的橫坐標(biāo)與力臂計算表表3集中力 編rsxj12sh 2 k d0、=2sx/l月力

17、lx=l 肋e /2力臂l/4 -lxl/2 -lx1號3.170.07390.07383.167518.406839.98112號6.340.14770.14746.324315.250036.82433號9.510.22160.22039.456012.118333.69264號12.680.29550.292612.55509.019330.59365號15.850.36930.364815.65655.917927.49226號16.450.38330.377716.20845.365926.94027號19.620.45720.446519.16002.414423.988768.4

18、9258號22.790.53100.514222.067021.08179號25.960.60490.580124.895118.253510號29.130.67880.644027.638515.510211號32.30.75260.705630.281812.866812號35.470.82650.764832.819810.328913號38.640.90040.821535.25617.892614號41.810.97420.875937.58875.559915號44.981.04810.927839.81743.3312314.337516號48.151.12200.977441.

19、94371.20500號00.00000.00000.000021.574343.1487中接頭16.150.37630.371315.93255.641927.2162拱腳加強段48.8891.13920.988742.42900.71964.拱上空腹段(1)腹孔上部(見圖8)腹拱圈外弧跨徑l 外=l o+2d'sin 0=5.6+2 x 0.35 x 0.470588=5.9294m腹拱圈內(nèi)弧半徑r0= l 0/(2sin 0)=5.6/(2x 0.470588)=5.95m腹拱圈重力pa=2 較rd' 3b0=2x 28?0420" x 兀 /180 x (5.

20、95+0.35/2) x 0.35 x 24.5 x 15.4=792.584kn 腹拱上面的護拱重力pb=(2sin 0-sin 0cos 0-m)r2 用0二(2 x 0.4705880.470588 x 0.8823-28?0420" x 兀 /180) x (5.95+20322/ 15.4=479.510kn填料及橋面系重力pc=l 外 hd yb0=5.9294 x 0.8526 x 22.5 x 15.4=1751.698kn圖8腹孔上部構(gòu)造圖9拱腳構(gòu)造pd=(0.6-x')y' 4+f(f0+d'-y') 2-+hd(0.6 2x

21、9;)b 0=(0.6-0.1647) x 0.3088 x 25+ (1.05 0.3088) x 23+0.8526 x 22.5 >2(0.6.1647) x 15.4=202.7536kn 一個腹拱總重力：p也 pi=792.584+479.51+1751.698+202.7536=3226.5456kn(2)腹孔下部(見圖10)蓋梁重力p=0.6x 0.5 x15.4+4x (1.5+0.5) x 0.5 x 0.3/2x 25=130.5kn底梁重力p=0.5x 0.5 x15.4+4x (0.7+1.3) x 02jx>0032/0.5/2x25=105.125kn1

22、 號立柱重力p=4x(15.87871.5) x0.5 x 0.5 x 25=359.4675kn2 號立柱重力p=4x(10.38751.5) x05 25=222.1875kn3 號拱墻重力p=0.6 x 16.2+(6.195 0.5) x 15.4+2 x 0.3 x 0.4/22x (兀 x2/0+0.3 x 1) x 0.5 x 25=1201.97kn4 號腹拱座重力p=(3.1829+0.3088/2) x 0.1647 x 25 x 15.4=211.6165kn(3)腹孔集中力p13=3226.5456+130.5+105.125+359.4675= 3821.6381 k

23、np14=3226.5456+130.5+105.125+222.1875= 3684.3581 knp15=3226.5456+1201.97= 4428.5156 knp16=(3226.5456 202.7536) /2+211.6165= 1723.5125 kn5 .拱上實腹段(見圖11) lx/(shk ek ± )=0752 lx=15.5177m(1)拱頂填料及橋面系重(2)懸鏈線曲邊三角形p19=lf1(shkep18=lxhd 煙=20.6353 x 0.8526 x 22.5 x 15.4=6096.2025knk e rb0/2(m1)k=86.2973 x

24、21.3521/2 x (2.切4 1.5729x (sh075220.7522 ) x 23 x 15.4=10003.506kn式中f1=f +y 上(121.8035+0.8051 x(1 1/0.64076)=21.3521m其重心距原點(拱頂)的水平距離hx=(shk 七 k 七 /2)chk w 1)/1/cos j)=ma厘機楸川軍門用6 .腹拱推力靠近主拱拱頂一側(cè)的腹拱，一般多做成兩平較拱，在較大的恒載作用下和考慮到周圍的填料等構(gòu)造的作用，可以折中地按無較圓弧拱計算其推力，而不計彎矩的影響。腹拱拱腳的水平推力f=(clgl + c2g2+c3g3)rb0式中g(shù)i=yhd=22.5 x 0.8526=19.1835kn/mg2= 7(r+d'/2)(r+d'/2) 2 l2/4?=23 x (6.125+0.35/2) (6.125+0.35/2) 2 5.76472/4 ?=16.0547kn/m 2g3=隼d'=24.5 x 0.35=8.575kn2m由 f0/l'0=1/8 和 b=i/ar 2=0.000272 查拱橋(上冊)表(i)-4 得c1=0.7769488 , c2=0.1072884 , c3=0.7900976f=(0.7769488 x 19.1835+0.1072884 x 16.0547+0.7900