橋梁工程II課程設(shè)計(jì)詳解

1、2013級橋梁工程（口）課程設(shè)計(jì)重慶交通大學(xué)橋梁工程（n）課程設(shè)計(jì)2016年6月目錄第一章設(shè)計(jì)與要求11.1 拱橋構(gòu)造11.2 設(shè)計(jì)與計(jì)算要求 1第二章擬定各部分尺寸及用料 22.1 主拱圈22.2 腹拱2第三章選定拱軸系數(shù)43.1 上部結(jié)構(gòu)幾何特性 43.1.1 主拱圈43.1.2 拱上結(jié)構(gòu) 53.2 上部結(jié)構(gòu)恒重 73.2.1 主拱圈73.2.2 拱上空腹段73.2.3 拱上實(shí)腹段93.3 驗(yàn)算拱軸系數(shù)103.3.1 半拱恒載對拱跨1/ 4截面和拱腳的力矩 103.3.2 驗(yàn)算拱軸系數(shù) 11第四章 拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù) 12第五章 永久荷載內(nèi)力計(jì)算 135.1 空腹拱的內(nèi)力調(diào)整135

2、.2 不計(jì)彈性壓縮的恒載推力 135.3 計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力 13第六章 可變荷載內(nèi)力計(jì)算 146.1 基本可變荷載 146.1.1 荷載橫向分布系數(shù)146.1.2 汽車荷載的內(nèi)力計(jì)算 146.2 人群荷載的內(nèi)力計(jì)算 176.3 溫度內(nèi)力18第七章拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算 207.1 拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算所用的荷載效應(yīng) 207.2 拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算23第八章 拱圈整體“強(qiáng)度一穩(wěn)定”性驗(yàn)算 268.1 拱圈整體“強(qiáng)度一穩(wěn)定”驗(yàn)算所用的荷載效應(yīng) 268.2 拱圈整體“強(qiáng)度一穩(wěn)定”驗(yàn)算 288.2.1 驗(yàn)算構(gòu)件溫度上升時(shí)的承載力 298.2.2 驗(yàn)算構(gòu)件溫度下降時(shí)的承載力 29第九章拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

3、 309.1 拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算所用的荷載效應(yīng) 309.1.1 單位拱寬自重產(chǎn)生的剪力與軸力 309.1.2 單位拱寬汽車荷載產(chǎn)生的剪力與軸力 309.1.3 人群荷載產(chǎn)生的剪力與軸力 319.1.4 溫度變化產(chǎn)生的剪力與軸力 329.1.5 拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值 329.2 拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 32第十章 裸拱圈的強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算 3410.1 彈性中心的彎矩和水平推力 3410.2 截面內(nèi)力及強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算 34參考文獻(xiàn)37附錄錯(cuò)誤!未定義書簽。附錄I 45m跨拱橋總體布置圖 錯(cuò)誤!未定義書簽。2013級橋梁工程(口)課程設(shè)計(jì)第一章設(shè)計(jì)與要求1.1 拱橋構(gòu)造

4、主拱圈凈跨徑L0=45m,矢跨比1/5。拱上建筑采用拱式腹孔，腹拱圈厚 30cm,拱 上橫墻厚80cm。設(shè)計(jì)荷載等級為：公路-I級，人群荷載3.0kN/m2。橋面寬度：凈-7+2 M.5m人行道+2X0.25m欄桿，全寬10.5m。欄才f按5kN/m取值, 也可根據(jù)設(shè)計(jì)自行確定。材料：主拱圈采用MU12.5砌筑M40料石，腹拱圈采用MU7.5砌筑M40塊石。側(cè) 墻采用MU7.5砌筑M40塊石。拱腔內(nèi)填料采用砌體片石，容重取22.0kN/m3。拱頂填料厚40cm,含10cm厚瀝青混凝土鋪裝層。溫度：年平均最高溫度30C,年平均最低溫度0C,合龍溫度取15Co1.2 設(shè)計(jì)與計(jì)算要求(1)根據(jù)給出的

5、橋位斷面，繪制出拱橋總體布置圖和典型橫斷面圖；(2)確定拱軸系數(shù)(用五點(diǎn)重合法或優(yōu)化方法)；(3)自重、活載(汽車與人群)、溫度變化內(nèi)力；(4)根據(jù)現(xiàn)行橋梁規(guī)范，開展內(nèi)力組合與承載力驗(yàn)算(取拱腳、L/4、拱頂三個(gè)截面)和穩(wěn)定性驗(yàn)算；(5)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。12013級橋梁工程（口）課程設(shè)計(jì)第二章擬定各部分尺寸及用料2.1 主拱圈主拱圈采用板式橫截面，如圖2-1所示，其寬度B0 9m,主拱圈厚度由經(jīng)驗(yàn)公式： h 45mk3l； 45 5 1.4 3 45/1000 1.12m2 1故取d 1.25m。主拱圈采用MU12.5砌筑M40料石，材料容重1 24kN/m3,軸心抗 壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 fcd 3

6、.44 103kN/m2 1.2=4.12 103kN/m2, E 7300MPa ,抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì) 值 fvd 0.073MPa 。25. 50.100700105050. .25. 1007cm)圖2-1主拱圈板式截面、人行道及欄桿布置圖（尺寸單位:2.2 腹拱主拱圈上每半跨布置3個(gè)圓弧形腹拱，如圖2-2所示。腹拱圈凈跨徑Io 4m,腹拱f 1厚度d 30cm o徑矢圖fo 1.14m,邛 一。均米用MU7.5砌筑M40料石，材料容lo 3.5重 2 24kN/m3。腹拱墩寬80cm,在橫墻中間留出2個(gè)上部半徑為R 0.6m的半圓和下部寬為2R高 為1N2m的人孔，如圖2-3所示?？恐鞴绊斠?/p>

7、側(cè)的側(cè)墻寬1m,均采用MU7.5砌筑M40 塊石，材料容重 3 24kN/m3。拱腔內(nèi)填料采用砌體片石，容重取 4 22kN /m3。拱頂填料厚40cm,含10cm厚瀝 青混凝土鋪裝層，容重取 5 21kN / m3。人行道與欄桿布置，如圖2-1所示，人群荷載3kN/m2,欄桿按5kN/m取值。95I1950222293圖2-2主拱圈上之半跨（尺寸單位：cm）900圖2-3人孔示意圖（尺寸單位：cm）第三章選定拱軸系數(shù)3.1 上部結(jié)構(gòu)幾何特性3.1.1 主拱圈截面積:慣性矩:回轉(zhuǎn)半徑:一一 21.25 11.25 mbh3 1211239 1.25， 一 一 21.4648 m0.36084m

8、 ,0.13021m2行：拱腳投影及傾角函數(shù):假定m 2.514 ,f0l71-,查拱橋5（上冊）表（田）-20（3）計(jì)算跨徑及矢高:dsindcossin jcos j1.251.250.691980.721910.691980.721910.8650 m0.9024 ml0 dsin450.865045.8650 mf01d 20.51 cos1.25 0.90421.91101m ,每等 24相應(yīng)拱背曲面的坐標(biāo)9.1729m主拱圈截面坐標(biāo)：將拱中軸線沿跨徑 24等分，每等分長分點(diǎn)拱軸線的縱坐標(biāo)y1拱橋上冊表田-1值f ,y1yd2cos ,拱腹曲面相應(yīng)的坐標(biāo)y1' y%c0s ,

9、具體位置如圖3-1所示，計(jì) 算見表3-1。圖3-1具體位置圖表3-1主拱圈截面坐標(biāo)表截面號xy1/ fy1cosd/2cos'y1''y1022.93211.0000009.17290.721910.865768.307110.0387121.02110.8140187.46690.769690.812026.65498.2789219.11010.6534085.99360.813600.768195.22556.7618317.19910.5154054.72780.852910.732793.99505.4605415.28810.3976353.64750.88

10、7180.704482.94304.3519513.37710.2980712.73420.916300.682092.05213.4163611.46610.2150001.97220.940420.664601.30762.636879.55510.1469921.34830.959850.651140.69721.999587.64400.0928770.85200.974980.641040.21091.493095.73300.0517240.47450.986240.63372-0.15931.1082103.82200.0228250.20940.993980.62879-0.4

11、1940.8382111.91100.0056820.05210.998510.62593-0.57380.6781120.00.00.01.00.625-0.62500.62503.1.2 拱上結(jié)構(gòu)(1)腹拱拱腳的投影一'由r ,查拱橋表3-2得：103.5sin 00.861539o o3 8cos 00.4923082013級橋梁工程(口)課程設(shè)計(jì)''.x d sin o0.3 0.8615390.2585 my d cos 00.3 0.4923080.1477 m(2)腹拱重力作用線橫坐標(biāo)1號橫墻:l_245.86500.818.5325m102號橫墻:114

12、11313.7325m113號橫墻:l15l14x一 9.2033 m212lx l159.0740 m13(3)腹拱墩高度h主、腹拱圈拱頂?shù)墓氨吃谕瑯?biāo)高是，腹拱的起拱線至拱背的高度h y1 2 1 %0sd, f° ,空、實(shí)腹段分界的高度h % m 1 %0s 。這些高度均可利用表3-1的數(shù)值內(nèi)插得到，也可以用懸鏈線公式直接算的。具體計(jì)算結(jié)果見表3-2。表3-2腹拱墩高度表截卸號xy1cosd21 1/ cosh1號墩18.532505.61100.82548-0.132134.03892號墩13.732502.90400.91088-0.061151.40293號拱座9.2033

13、01.25700.96263-0.024260.2073空實(shí)腹界線9.074001.22340.96366-0.023571.1998(x /24.53700-0.99108-3.2上部結(jié)構(gòu)恒重3.2.1主拱圈P0I12表田-19 3 值 A 110.55235 11.25 24 45.86506840.0538kN» _ A12M1/4 表田-19 3 值40.12619 141992.880217918.0816kN一一 A42M j 表田-19 3值j40.52328 141992.880274302.0343kN3 143 153 16113.2.2拱上空腹段(1)腹拱上部圖

14、3-2腹拱上部圖3-3腹拱墩以上部分腹拱外弧跨徑：1 外=1 2d sin 0 4 2 0.3 0.861539 4.5169m3 17腹拱內(nèi)弧半徑：R0表3-2值 l' 0.583334 4 2.2333m3 18腹拱圈重:Pa基表 2-25值 R0 d_ d'B0 22.1033 2.3833 2.7 24 324.6747 kN腹拱的護(hù)拱重： 2Pb基表 2-27 值R. B0 32_ 2_0.25391 2.38339 24311.5236kN拱頂填料及拱頂側(cè)墻重： 'Pc 1 外 hd 2 bw 3 B車道 54.5169 0.4 2 24 7 21 352.

15、3182kN人行道及欄桿自重： 1 .一一 _ Pd l外欄桿 4.5169 5 2 45.1690kN腹拱墩以上部分，如圖2-3所示：3 193 203 213 220.2831.2923 22 9 0.42 24 7 210.5415 0.1477 9 243 23111.7623kN一個(gè)腹拱重：eP P 1145.4478 kNa3 24(2)腹拱墩重1號腹拱墩：P4.0389 9 2 2.4 0.50.622號腹拱墩：P 1.4029 9 2 1.2 0.50.620.8 24 584.0472 kN0.8 24 174.6264kN3 253 263號腹拱墩:0.20730.1477

16、20.2585 9 24 7.4513 kN3 27(3)腹拱集中荷載包重Pe0.8 2x f。d y 4B0 hd 2b側(cè) 3 B車道 50.8 x y 2B02013級橋梁工程（口）課程設(shè)計(jì)P13 1145.4478 584.04721729.8550kN凡 1145.4478 174.6264 1320.0742kN3 28P151145.4478 111.76237.4513 524.2940kN3.2.3拱上實(shí)腹段拱頂填料：Pc lxhd 2b側(cè) 3 國道 59.0740 0.4 2 24 7 21707.7720kN3 29人行道及欄桿自重:Pdlx 欄桿 9.0740 5 2 9

17、0.7400 kN3 30則,R6707.7720 90.7400798.5120 kN3 31曲邊三角形塊，如圖3-4所示:圖3-4曲邊三角形塊假定m 2.514 ,則:k ln m .m2 11.1457159713 32L9.0740k x k- 1.145715971 0.45334033 33l10.5 45.8650f1f d 119.1729 0.02357 9.14933m3 342 cos重心橫坐標(biāo):Pl7li fi shk x k x DBo,B0m 1 k22.9325 9.1729 shk x k xx 9 242.514 1410.9531kNshk x3 351.1

18、45715971chk 1xoshk x k xlx3 360.7508538lx 6.8132m3.3驗(yàn)算拱軸系數(shù)上部結(jié)構(gòu)的包重對拱跨1/ 4截面和拱腳截面的力矩比值符合等于或接近選定的m系數(shù)相應(yīng)的y區(qū)值的條件，則選定的m系數(shù)可作為該設(shè)計(jì)的拱軸系數(shù)使用 f3.3.1 半拱恒載對拱跨1/4截面和拱腳的力矩半拱包載對拱跨1/ 4截面和拱腳的力矩計(jì)算結(jié)果見表 3-3o表3-3半拱恒載對拱跨1/ 4截面和拱腳的力矩分塊號kNaw l/4拱腳截面力臂m力矩kN m力臂m力矩kN m%126840.053817171.494871206.1163P31809.73644.47561.6605P41320

19、.07429.212201.0179P5524.2942.26301187.977513.72927207.3975P6958.92576.92936280.370818.395516672.8810P7410.95314.65311832.511116.11936348.2655合計(jì)11864.037226549.3916122568.41623.3.2 驗(yàn)算拱軸系數(shù)設(shè)計(jì)的拱橋在主拱圈兩截面的恒重力矩比值:0.2166087513 37M1/426549.3916IMj 122568.4162假定的拱軸系數(shù)m 2.514 ,相應(yīng)的也 0.215。 fMi/4 一M j f3 382.514為

20、設(shè)計(jì)的0.216608751 2.15 0.001608751 0.0025說明假定的拱軸系數(shù)m 2.514與該設(shè)計(jì)的拱軸線接近，可選定 m 拱軸線系數(shù)。19第四章 拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)查拱橋手冊，按下列公式計(jì)算拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)。彈性中心:ys表田-3值f0.336314 9.17293.0850m彈性壓縮系數(shù):2 r w 產(chǎn)0.130219.172920.0015482拱橋上冊表m -9值工f2= 11.0890 0.001548=0.0171602412拱橋上冊表田-11值工f2=9.16703 0.001548 =0.01418599則,-=0.01692。 1第五章永久

21、荷載內(nèi)力計(jì)算5.1空腹拱的內(nèi)力調(diào)整對于空腹拱，拱軸線的變化是通過改變1/4截面處的坐標(biāo)值yi/4來實(shí)現(xiàn)的假載荷載qx可按公式皿 fM 凌M l/4 cc32-計(jì)算:Mj阻j 80.215qx245.8652qx26549.3916 -32245.8652qx122568.4162 q2s821.4253kN /m5.2不計(jì)彈性壓縮的恒載推力0.01692 13976.1898Hg5.3計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力,2 qxl8- 13976.1898kN f計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力計(jì)算見表5-1。表5-1計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力（軸力 N單位kN ,彎矩M單位kN m ）項(xiàng)目拱頂1/4截面拱腳y1y y

22、sy1cosNgCOS Hqcos 1gMg 1 1 Hgy0.01.97229.17293.08501.1128-6.08791.00.940420.7219113739.712614639.258819189.3016729.5319263.1518-1439.64912013級橋梁工程(口)課程設(shè)計(jì)第六章 可變荷載內(nèi)力計(jì)算6.1 基本可變荷載本算例基本可變荷載只有汽車荷載和人群荷載，統(tǒng)稱為活載。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范4.3.1條規(guī)定，公路-I級車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk 10.5kN/m,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk查表4.3.1-2,經(jīng)計(jì)算得到R 350kN ,人群荷載標(biāo) 準(zhǔn)值為q人3kN/

23、m2。以下可變荷載計(jì)算均采用單位拱寬。6.1.1 荷載橫向分布系數(shù)石拱橋的拱圈橫向剛度較大，活載通過拱上建筑傳至拱圈的作用在橫向比較均勻， 橫向分布系數(shù)計(jì)算可假設(shè)荷載均勻分布于拱圈全部寬度。對于矩形截面拱圈，常取單位寬度進(jìn)行計(jì)算，則橫線分布系數(shù)為：C 2 1.0 2= 6 1B 99式中，C=2為車道數(shù)，=1.0為橫向車道布載系數(shù)。6.1.2汽車荷載的內(nèi)力計(jì)算單位寬度汽車荷載：2-八qk qk 10.5 2.3333kN/m6 29PkPk - 350 77.7778kN6 39(1)不計(jì)彈性壓縮的汽車荷載內(nèi)力計(jì)算不計(jì)彈性壓縮的汽車荷載內(nèi)力見表6-1#2013級橋梁工程（口）課程設(shè)計(jì)表6-1不

24、計(jì)彈性壓縮的汽車荷載內(nèi)力（注：計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載Pk應(yīng)乘以1.2）截回項(xiàng)目計(jì)算荷載影響線面積影響線豎標(biāo)汽車力或彎矩Pk'qk表(III)值乘數(shù)面積表(III)值乘數(shù)豎標(biāo)Mmax77.77782.33330.00703I214.78830.05327I2.4432224.5345相應(yīng)H77.77782.33330.06789I2 / f15.56900.23285f2.1359202.4536拱頂Mmin77.77782.3333-0.00470I2-9.8869-0.01168I-0.5357-64.7349相應(yīng)H77.77782.33330.05990I2 / f13.7367

25、0.10836f0.9940109.3611Mmax77.77782.33330.00887I218.65890.05926I2.7180254.9338相應(yīng)H177.77782.33330.04040I2/ f9.26480.13750f1.2613119.71671/ 4截面Mmin77.77782.3333-0.01031I2-21.6881-0.02936I-1.3466-155.3401相應(yīng)H177.77782.33330.08739I2 / f20.04090.20709f1.8996194.5094Mmax77.77782.33330.01950I241.02020.05314I

26、2.4373285.2775相應(yīng)H177.77782.33330.09155I2 / f20.99490.19809f1.8171190.3144拱腳相應(yīng)V （注）77.77782.33330.16845I7.72600.293290.293345.4007Mmax77.77782.3333-0.01437I2-30.2287-0.05986I-2.7455-284.0699相應(yīng)H177.77782.33330.03625I2/ f8.31310.06395f0.586665.0220相應(yīng)V （注）77.77782.33330.33155I15.20650.937800.9378123.009

27、4152013級橋梁工程（口）課程設(shè)計(jì)(2)計(jì)入彈性壓縮的汽車荷載內(nèi)力計(jì)算計(jì)入彈性壓縮的汽車荷載內(nèi)力見表6-2表6-2計(jì)入彈性壓縮的汽車荷載內(nèi)力(軸力 N單位kN ,彎矩M單位kN m)項(xiàng)目拱頂1/ 4截回拱腳M maxMminMmaxMminM maxMmin軸 向 力consin與M相應(yīng)的H與M相應(yīng)的VNH1conVsinHH1110202.4536202.4536-3.4255)109.3611109.3611-1.85040.940420.34001119.7167194.5094112.5840 182.9206-2.0256-3.29110.721910.69198190.3144

28、65.022045.4007123.0094168.8063 132.0601-3.2201-1.1002NHcon-3.4255-1.8504-1.9049-3.0950-2.3246-0.7942NNN199.0281111.2115114.4889186.0156171.1309132.8543M224.5345-64.7349254.9338-155.3401285.2775-284.0699彎矩yMysy1H y3.08510.56775.70851.2.254111283.6623-6.0879-19.6038-6.6977MMM235.1022-59.0265257.1879-1

29、51.6778265.6738-290.7677(3)拱上建筑與主拱圈的聯(lián)合作用根據(jù)公路行工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.1.1條規(guī)定，拱上建筑為拱式結(jié)構(gòu)的拱橋的計(jì) 算，可考慮拱上建筑與主拱圈的聯(lián)合作用。當(dāng)采用公路 -I級、公路-R級車道荷載計(jì) 算拱的正彎矩時(shí)，自拱頂至1/4各截面應(yīng)乘以0.7折減系數(shù)；拱腳截面乘以0.9折減 系數(shù)；拱跨1/4至拱腳各截面，具折減系數(shù)按直線插入法確定?？紤]聯(lián)合作用的汽車荷載內(nèi)力計(jì)算見表 6-3。表6-3考慮聯(lián)合作用的汽車荷載內(nèi)力項(xiàng)目拱頂1/ 4截回拱腳M maxMminM maxMminM maxMminN kN199.0281111.2115114.4889186.0156

30、171.1309132.8543(M kN m164.5715-59.0265180.0315-151.6778239.1064-290.76776.2 人群荷載的內(nèi)力計(jì)算單位寬度人群荷載：q人b人行道q人2 1.5 3 1.0kN/m96.2.1 不計(jì)彈性壓縮的人群荷載內(nèi)力計(jì)算不計(jì)彈性壓縮的人群荷載內(nèi)力見表6-4。表6-4不計(jì)彈性壓縮的人群荷載內(nèi)力（軸力 V / N單位kN ,彎矩M單位kN m）截回項(xiàng)目計(jì)算荷載'qx影響線面積人群力或彎矩表(III)值乘數(shù)面積Mmax10.007032l14.788314.7883相應(yīng)Hi10.06789l2 / f15.569015.5690拱頂

31、Mmin1-0.00470l2-9.8869-9.8869相應(yīng)Hi10.05990l2 / f13.736713.7367M max10.00887l218.658918.6589相應(yīng)Hi10.04040l2 / f9.26489.26481/ 4截回2Mmin1-0.01031l-21.6881-21.6881相應(yīng)H110.08739l2 / f20.040920.0409Mmax10.01950l241.020241.0202相應(yīng)H110.09155l2 / f20.994920.9949拱腳相應(yīng)V10.16845l7.72607.7260Mmin1-0.01437l2-30.2287-3

32、0.2287相應(yīng)H110.03625l2 / f8.31318.3131相應(yīng)V10.33155l15.206515.20656.2.2 計(jì)入彈性壓縮的人群荷載內(nèi)力計(jì)算計(jì)入彈性壓縮的人群荷載內(nèi)力見表6-5表6-5計(jì)入彈性壓縮的人群荷載內(nèi)力（軸力N單位kN ,彎矩M單位kN m）項(xiàng)目拱頂1/ 4截回拱腳M maxMminMmaxMminMmaxMmincon10.940420.72191sin00.340010.69198與M相應(yīng)的H15.569013.73679.264820.040920.99498.3131與M相應(yīng)的V7.726015.2065軸 向NH1conVsin15.569013.7

33、3678.712818.846920.502716.5239力HH11-0.2634-0.2324-0.1568-0.3391-0.3552-0.1407N Hcon-0.2634-0.2324-0.1474-0.3189-0.2564-0.1015Np N N15.832513.96918.860319.165820.759116.6255M14.7883-9.886918.6589-21.688141.0202-30.2287彎yysy13.0851.1128-6.0879矩MH y0.81270.71700.17440.3773-2.1626-0.8563M p M M p15.6010

34、-9.169918.8334-21.310838.8575-31.08506.3 溫度內(nèi)力年平均最高溫度30 C ,年平均最低溫度0 C ,合龍溫度取15 C根據(jù)公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范4.3.12條規(guī)定，結(jié)構(gòu)有效最高溫度標(biāo)準(zhǔn)值及：Tt 2030 20_-Te24.14 二24.14 =31.28 C6 41.401.40tTe R龍=31.28 15=16.28 C6 5結(jié)構(gòu)有效最低溫度標(biāo)準(zhǔn)值:Tt 1.851.580 1.851.58= 1.17 C25tTe Tk 龍=1.17 15=-13.83C根據(jù)公路行工橋yB設(shè)計(jì)規(guī)范3.3.5條規(guī)定，拱圈砌體線膨脹系數(shù)0.000008,MU 12.5

35、砌筑M 40料石的彈性模量 E 7300MPa。根據(jù)公路行工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.1.8條規(guī)定，計(jì)算拱圈溫度作用效應(yīng)應(yīng)乘以系數(shù) 0.7。溫度變化在彈性中心產(chǎn)生的水平力：Ht(1EI t表田-5值(1 u)f2Ht0.7EI t表田-5值(1 )f212.7415kNHt0.7EI t表田-5值(1 )f210.8240kN拱圈溫度內(nèi)力計(jì)算見表6-6。表6-6溫度內(nèi)力（軸力 N單位kN ,彎矩M單位kN m）項(xiàng)目tt拱頂l/4 tW拱腳拱頂l /4aw拱腳yysy13.08501.1128-6.08793.08501.1128-6.0879cos1.00.940420.721911.00.940420

36、.72191sin00.340010.6919800.340010.69198Mt Hty-39.3075-14.178777.569033.392012.0449-65.8954NtHtcos12.741511.98249.1982-10.8240-10.1791-7.8140VtHtsin (注)04.33228.81690-3.6803-7.4900注：Vt為左半跨拱的數(shù)值第七章拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算7.1拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算所用的荷載效應(yīng)根據(jù)公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用概率極限狀態(tài)設(shè) 計(jì)的原則是：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，即：0S R fd,ad

37、7 1式中：。 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，現(xiàn)行公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D60-2015）規(guī)定，公路橋梁安全設(shè)計(jì)等級分為一、二、三級，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)重要性系 數(shù)為1.1、1.0和0.9。本橋設(shè)計(jì)安全等級為一級，取1.1;S 作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2015）的規(guī)定計(jì)算；R fd,ad 構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)信函數(shù)，其中fd為構(gòu)件材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，ad為構(gòu)件幾 何參數(shù)設(shè)計(jì)值，當(dāng)無可靠數(shù)據(jù)時(shí)，可采用幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值ak,即設(shè)計(jì)文件規(guī)定值。根據(jù)公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范4.1.5-1條規(guī)定，公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的基本組合為：nGi Gik , Q1 L Q1k , c Lj Qj

38、Qjk ,j 27 2mn°SGik，Q1k，c Qjki 1j 2式中：Sud 承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值；Gi 永久作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，分為對結(jié)構(gòu)承載不利和有利兩種情況，分別取1.2和1.0各自驗(yàn)算；L 第j個(gè)可變作用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限荷載調(diào)整系數(shù)。公路橋涵結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)使用年限按現(xiàn)行公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01）取值時(shí)，可變 作用的設(shè)計(jì)使用年限荷載調(diào)整系數(shù) L 1.0;否則，L取值應(yīng)按專題LjLj研究確定；Q1kd 汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值；Qjkd 在作用組合中除汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）外的其他第j個(gè)可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值;在

39、作用組合中除汽車荷載（含汽車沖擊力、離心力）外的其他可變作用的組合值系數(shù)，取c 0.75。c其他相關(guān)符號解釋詳見公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范4.1.5-1條規(guī)定。結(jié)構(gòu)按公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D60-2015）條文說明第4.3.2條規(guī)定,的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。拱橋的基頻可采用下列公式估算:GEIcmc23.69102 3.14 452f井7300 106 1.46482.7523 1042.881Hzmc11.25 24 1039.81_ 42.7523 10 Kg/m1=10525.4 50 f1"""216.45 334 f 186

40、7 f1057.432.797223.6910式中：l結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑mI c結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣性矩mc 結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量1頻率系數(shù)。其他相關(guān)符號解釋詳見公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范條文說明4.3.2條規(guī)定沖擊系數(shù)可按下式計(jì)算:0.1767lnf 0.0157 0.171 1.5Hz f 14Hz拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算采用的作用效應(yīng)最不利組合（計(jì)入沖擊系數(shù)）如下:組合1:1.11.01.21.1711.4M 汽 max0.751.4M 人max1.4Ht組合2:1.11.01.21.1711.4M 汽 min0.751.4M 人min1.4Ht組合3:1.11.01.21.1711.4M 汽 max

41、0.751.4M 人max1.4Ht2013級橋梁工程(口)課程設(shè)計(jì)組合 4: 1.1 1.0 1.2 G 1.171 1.4 M汽min 0.75 1.4 M 人min 1.4 Ht作用的分項(xiàng)系數(shù)及作用效應(yīng)匯總表見表7-1。表7-1作用的分項(xiàng)系數(shù)及作用效應(yīng)匯總表（軸力 N單位kN ,彎矩M單位kN m）作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)拱頂1/ 4截回拱腳MNMNMN1.081.05911526.634729.23911626.5843-159.96102132.1446恒載（注）1.297.27091831.961735.08691951.9012-191.95322558.5735汽44修M max1.4

42、230.4001278.6393252.0441160.2845334.749239.5833汽車f修Mmin1.4-82.6371155.6961-230.902260.4218-407.075185.996人群荷載Mmax1.421.841422.165526.3667612.4044254.400529.06274人群荷載M min1.4-12.8378619.55674-37.786726.83212-43.51923.2757溫度上升t1.4-55.030517.8381-19.850216.7754108.596612.8775溫度卜降 t1.446.7488-15.153616.

43、8629-14.2507-92.2536-10.9396注：表中恒載產(chǎn)生的彎矩與軸力為單位拱寬，應(yīng)根據(jù)表1-8中的彎矩與軸力除以拱寬得到作用效應(yīng)最不利組合設(shè)計(jì)值見表7-2。表7-2作用效應(yīng)最不利組合設(shè)計(jì)值（軸力N單位kN ,彎矩M單位kN m）作用效應(yīng)組合拱頂1/ 4截回拱腳MNMNMN組合1333.05712354.6641321.22032347.4776291.54803112.5732永久作用分組合2-39.89422217.2743-262.94712469.5315-605.24203048.8528項(xiàng)系數(shù)1.2組合3417.02502327.4459351.50862321.88

44、11125.84663092.9241組合444.07372190.0562-232.65872443.9350-770.94343029.2037組合1315.22412018.8044314.78771989.6290326.73942643.5014永久作用分組合2-57.72721881.4146-269.37962111.6829-570.05062579.7811項(xiàng)系數(shù)1.0組合3399.19201991.5862345.07601964.0325161.03802623.8523組合426.24071854.1965-239.09132086.0864-735.75202560.

45、13197.2拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)公路行工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范第 4.0.5條規(guī)定，截面強(qiáng)度按下式計(jì)算:oNdAt式中：Nd 軸向力設(shè)計(jì)值，按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2015)的規(guī)定計(jì)算;A構(gòu)件截面面積，單位拱寬的面積為1.25 m2;fcd MU12.5砌筑M40料石軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度fcd 4.12 103kN/m2；偏心距e和長細(xì)比對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，按下列公式計(jì)算:m1exx21% iy21 x x 3 1 1.33 ex iy1eyyy21%ix21.33 % ix其他相關(guān)符號解釋詳見公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范第4.0.6條規(guī)定。在截面強(qiáng)度驗(yàn)算中，不計(jì)x、 y ,即取xy為 3

46、, ex 0, ix 0.36084m ,29m 8.0, y d/2,故公式可簡化為:8.01ey1d2 2ey0.36084根據(jù)公路行工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范4.0.9條規(guī)定,ee00.6s。拱圈各截面強(qiáng)度驗(yàn)算見表7-3、7-4、7-5。表7-3拱頂截面強(qiáng)度驗(yàn)算（軸力N單位kN ,彎矩M單位kN m）作用效應(yīng)組合0Md0 Ndeye0Afcd組合1333.05712354.66410.14140.37500.86684464.0375永久作用分項(xiàng)系數(shù)1.2組合2組合3-39.8942417.02502217.27432327.4459-0.01800.17920.37500.37500.99750.80225137.22744131.1565組合444.07372190.05620.02010.37500.99695134.0310組合1315.22412018.80440.15610.37500.84234337.6908永久作用 分項(xiàng)系數(shù)組合2-57.72721881.4146-0.03070.37500.99285113.03071.0組合3399.19201991.58620.20040.37500.76413935.1911組合426.24071854.19650.01420