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1、攀枝花学院等截面悬链线圬工拱桥课程 设计专业:道路与桥梁班级：姓名：学号：指导老师：一.设计资料1.1 设计标准1)设计荷载汽车-20级，挂车-100，人群3.0。2)主拱跨径及桥宽 本桥上部结构为双跨跨径60m的等截面悬链线石砌拱桥,下部结构为重力式桥墩和U形桥台,均置于非岩石土上。 净跨径l0=70m，净矢高f0=23m，净矢跨比f0/ l0=1/3。 桥面净宽为净7+2（0.25+0.75人行道）, 。1.2 材料及其依据1) 拱上建筑 拱顶填料厚度，包括桥面系的计算厚度为，换算平均容重。 拱上护拱为浆砌片石，容重。 腹孔结构材料容重。主拱拱腔填料为砂、砾石夹石灰炉渣黄土，包括两侧侧墙的
2、平均容重2) 主拱圈 10号砂浆砌40号块石，容重。极限抗压强度。极限直接抗剪强度。弹性模量。拱圈设计温度差为。3) 桥墩 7.5号砂浆砌30号片石，材料容重。 极限抗压强度。地基土为中等密实的卵石夹砂、碎石，其容许承载力。基础与地基间的滑动摩擦系数取。4) 桥台 5号砂浆砌30号片石、块石，容重。极限抗压强度。极限直接抗剪强度。墩台基础为15号片石混凝土，。台后填砂砾石土，夯实。内摩擦角，填土容重。1.3设计依据1、交通部部标准公路桥涵设计通用规范，人民交通出版社，1985年. 简称桥规0212、交通部部标准公路砖石及混凝土桥涵设计规范，人民交通出版社，1985年，简称桥规0223、交通部部
3、标准公路桥涵地基与基础设计规范，人民交通出版社，1985年，简称桥规0244、公路设计手册-拱桥，人民交通出版社，1978年，简称拱桥二.主拱圈计算2.1 确定拱轴系数拱轴系数m值的确定，一般采用“五点重合法”，先假定一个m值，定出拱轴线，拟定上部结构各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯矩和自拱顶至跨的恒载对跨截面形心的弯矩。其比值=。求得值后，可由m=中反求m值，若求出的m值与假定的m值不符，则应以求得的m值作为假定值，重复上述计算，直至.两者接近为止。2.1.1拟定上部结构尺寸2.1.1.1主拱圈几何尺寸1)截面特性截面高度d=K取d=1.05m；主拱圈横桥向取1m单位宽度计算，
4、横截面面积A =1.05；惯性矩：I=截面抵抗矩：W=截面回转半径：2)计算跨径和计算失高假定m=2.814，则根据拱轴系数m与的关系（如下表）得知：相应的。M1.1671.3471.5431.7561.9882.2402.5142.8143.1423.50.2450.2400.2350.2300.2250.2200.2150.2100.2050.2查“拱桥”表（III）-20（8）(即悬链线拱各点倾角的正弦及余弦函数表)得sin=0.63364，cos=0.77363计算跨径计算矢高。3)拱脚截面的投影 水平投影竖向投影4)计算主拱圈坐标（图3-1） 将拱圈沿跨径24等分，每等分长。以拱顶截
5、面的形心为坐标原点，拱轴线上各截面的纵坐标，相应拱背坐标，相应拱腹坐标，其数值见表3-1。表2-1 主拱圈截面坐标表截面号 0110.118840.773630.6786199.44022110.7974630.3326410.8100488.1967460.818050.641777.5549768.83851627.8049220.6472896.5498140.857060.6125595.9372557.16237325.277230.5084715.1451370.890390.5896294.5555075.73476622.7494840.390823.9546450.91816
6、0.5717963.3828494.52644120.2217650.2919882.954580.940750.5580652.3965143.51264517.6940460.212.1249560.958730.5475991.5773572.67255615.1663270.1432181.44920.97270.5397350.9094651.98893512.638680.0903080.9138120.983250.5339440.3798691.44775610.1108890.0502130.5080970.990890.529827-0.021731.0379247.583
7、16100.0221330.223960.996050.527082-0.303120.7510425.05544110.0055060.0557140.999030.52551-0.46980.5812242.52772120010.525-0.5250.5250注：第2栏由拱桥附录（III）表(III)-1查得；第4栏由拱桥附录（III）表(III)-20（8）查得。出现的表（III）-值或表（III）-()值均为拱桥下册相应表格的数值。2.1.1.2拱上构造尺寸1）腹拱圈腹拱圈为M10号沙浆砌M30粗料石等截面圆弧拱，截面高度,净矢高,净矢跨比。查拱桥上册表3-2得所以，腹拱圈拱脚截面的
8、投影为：水平投影竖向投影2）腹拱墩腹拱墩采用M7.5沙浆M30块石的横墙，厚0.9m。在1号横墙中间留出2个上部为半径R=0.6m的半圆和下部高为2m,宽为1.2m的矩形组成的检查孔;在2号横墙中间留出2个上部为半径R=0.6m的半圆和下部高为1m,宽为1.2m的矩形检查孔。腹拱的拱顶拱背和主拱圈的拱顶拱背在同一水平线上。从主拱圈拱背至腹拱起拱轴线之间横墙中线的高度，其计算过程及其数值见表3-2 表2-2 腹拱墩高度计算表 墩 号 1*横墙26.6157.7610.8612-0.0846 6.16682*横墙22.1155.3250.9091-0.0525 3.63133*拱座17.963.4
9、930.9162-0.0480 1.7338空、实腹段分界线17.8553.450.9165-0.0478 1.7300注：上表中的是根据表1-1的有关数值内插计算得到。1*横墙 2*横墙 3*拱座 2.1.2恒载计算恒载分主拱圈、拱上空腹段和拱上实腹三部分进行计算。不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈的影响。其计算图式见图2-2。2.1.2.1主拱圈恒载上述算式中：主拱圈材料(10号砂浆砌40号块石)的容重， 拱桥的计算跨径。=70.66532m A主拱圈横桥向取1m单位宽度计算的横截面面积，。 2.1.2.2拱上空腹段的恒载腹孔上部（图3-3）腹拱圈外弧半径：腹拱内弧半径：腹拱圈重： 腹拱侧墙护拱
10、重： （以上三个系数依次分别查拱桥上册表3-2、表1-10、表1-9）填料及路面重：两腹拱之间起拱线以上部分的重量 （图3-4） 一个腹拱重： 1）腹拱下部2）集中力2.1.2.3拱上实腹段的恒载（图2-5）1) 拱顶填料及面重 悬链线曲边三角形部分重量式中：重心位置2.1.2.4各块恒载对拱脚及拱跨1/4截面的力矩(见表3-3)表2-3 半拱横载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩分块号恒 重（kN）l/4 截 面拱 脚 截 面力 臂（m）力矩（kNm）力 臂（m）力矩（Knm）P0-12822.12452916.53811970.5815P132339.6234L/2-26.615=3.71786
11、98.0179P141924.1453L/2-22.115=8.21815812.049P15624.7706L/4-6.9836=8.2355112.3104L/2-17.855=12.4787795.7001P162365.4304L/4-6.98=6.23914757.4472L/2-8.9275=21.40550632.511P171594.9868L/4-13.464=1.702714.827L/2-13.4642=16.86826905.035合计9671.08125501.1227121813.892.1.3验算拱轴系数由表1-3得 该比值与假定拱轴系数m=2.814相应的十分接
12、近，故可确定2.814为设计拱轴系数。2.2拱轴弹性中心及弹性压缩系数2.2.1弹性中心 2.2.2弹性压缩系数 2.3主拱圈截面内力计算大跨径拱桥应验算拱顶、3/8拱跨、1/4拱跨和拱脚四个截面，必要时应验算1/8拱跨截面。为节省篇幅，本例只验算拱顶，1/4拱跨和拱脚三个截面的内力。其余截面，除不计弹性压缩的内力必须在影响线上直接布载求得以外，其步骤和1/4拱跨者相同。2.3.1恒载内力计算计算拱圈内力时，为利用现有的表格，一般采用所确定的拱轴线进行计算。但是在确定拱轴系数时，计算得的恒载压力线与确定的拱轴线很难在“五点”完全重合，本例中二者相差0.21-0.209340.00066。当这个偏差较大时，要用“假载法”计入其影响。表2-4 计入弹性压缩的恒载内力项目拱顶1/4截面拱脚02.1249610.118843.29821.17321-6.8206110.958730.7736311917.220311917.220311917.220311917.220312440.4265115467.1404399.4304142.0895-826.01741）不计弹性压缩的恒载推力 上式中：半拱结构自重对拱脚截面的弯矩； 拱的结构自重水平推力（不考虑弹性压缩）；
