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1、 等截面悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算目录1 设计资料12 主拱圈截面几何要素计算23 确定拱轴系数34 不计弹性压缩的拱自重水平推力65 弹性中心位置、弹性压缩系数和拱自重弹性压缩水平推力66 自重效应77 公路级汽车荷载效应88 规范第5.1.4条第1款拱的强度验算用的人群荷载效应139 温度作用和混凝土收缩作用效应1410 规范第5.1.4条第2款拱的整体“强度稳定”验算1611 拱脚截面直接抗剪强度验算用的荷载效应1812 拱圈作用效应标准值汇总1913 拱圈截面强度验算2114 拱圈整体“强度稳定”验算2815 拱脚截面直接抗剪验算291、 设计资料 设计荷载：公路级，人群荷载
2、2.9kN/m2桥面净宽：净15m附22.5人行道m净跨径：=70m净矢跨比：/=1/6主拱圈内横隔板重量按顺桥向每延米给定：6.0 k/m拱圈材料重力密度：=25kN/参考文献：公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004； 公路桥涵设计手册，拱桥（上册）（1994年）； 桥梁工程下册； 有关拱桥设计图纸。2主拱圈截面几何要素计算1.主拱圈横截面设计拱圈截面高度按经验公式估算 H = /100 + = 70/100 +0.7 = 1.4m拱圈由十一个各为1.5m宽的拱箱组成，全宽B0=16.5m2拱圈几何力学性质拱圈截面如图1所示： 图1 箱形拱截面（尺寸单位：）拱圈截面为C35混凝土与C3
3、5混凝土预制板的组合截面。假定拱轴系数m=2.24, /f=0.22(为拱轴线1/4拱跨处坐标，f为计算矢高)。拱轴线拱脚处切线与水平线交角= (4673.22/10001/6)=37.9331994年手册附表（-2）,sin=0.6145,cos=0.7889.由应用软件得箱形截面的几何性质：截面面积 A=10.428截面重心距底边 =0.768m截面重心距顶边 =1.4-0.768=0.632m截面对重心轴的惯性矩 I=2.521截面回转半径 i=0.4917m则：计算跨径 l=+2ybsin=70+20.7680.6145=70.94m计算矢高 f=+(1-cos)=70/6+(1-0.
4、7889)0.76=11.829m计算矢跨比 f/l=11.829/70.94=0.16673拱轴线长度 =1.0739470.94=76.185mv1见1994年手册附表-8。拱圈几何性质见表1。3、确定拱轴系数拱轴系数按假定尺寸验算，先假定拱的自重压力线在拱跨1/4的纵坐标与矢高f的比值/f.如该值与假定值0.22（m=2.24）符合，则可确定作为拱轴系数；否则，另行假定拱轴系数，直至验算结果与假定相符。/f可按下式求得：/f=/式中：拱的自重作用下，半拱自重对拱跨1/4点的弯矩； ：拱的自重作用下，半拱自重对拱脚的弯矩；计算见以下说明和图2。 图2 立墙布置图（尺寸单位：m）1）立墙及以
5、上结构自重对1/4跨、拱脚的弯矩 a）立墙位置按表1和图2查取、计算，如表2所示。 表2立墙号距拱脚()位置(截面号之间)相应()相应距拱脚()相应/cos()P16220#2#37801617859128868734709P212720#4#5478435981182314779689673P319220#6#7260217841773520691661651P425720#8#911296302364726603644638P532220#10#11278692955832514635633b)立墙处计算P1 =7801-(7801-6178)/(8868-5912)(6220-5912)
6、= 7632 P2 =4784-(4784-3598)/(14779-11823)(12720-11823)= 4424 P3 =2602-(2602-1784)/(20691-17735)(19220-17735)= 2191 P4 =1129-(1129-630)/(26603-23467)(25720-23467)= 771P5 =278-(278-69)/(32514-29558)(32220-29558)= 90拱圈几何性质表 表1截面号/f(m)cos/cos (m)/cos (m)+/cos(m)-/cos(m)12345678拱脚01.00000011.82900.788820
7、.973600.8012012.8026011.0278010.8179299.675280.827040.928610.7641710.603898.9111120.6594587.800730.861240.891740.733838.692477.0669030.5222846.178100.891180.861780.709177.039885.4689240.4044164.783840.916860.837640.689315.621484.0945350.3041403.597670.938450.818370.673454.416052.924221/4跨60.2200002.
8、602380.956200.803180.660953.405561.9414370.1507741.783510.970470.791370.651232.574881.1322780.0954561.129150.981570.782420.643861.911570.4852990.0532430.629810.989850.775880.638481.40569-0.00867100.0235210.278230.995560.771430.634821.04966-0.35659110.0058590.069310.998900.768850.632700.83815-0.56339
9、拱顶12001.000000.768000.632000.76800-0.63200 c) /cos中间插入值计算（yt/cosq见表1） P1 /cos=734-(734-709)/(8868-5912)(6220-5912)= 731 P2 /cos=689-(689-673)/(14779-11823)(12720-11823)= 684 P3 /cos=661-(661-651)/(20691-17735)(19220-17735)= 656 P4 /cos=644-(644-638)/(26603-23467)(25720-23467)= 640 P5 /cos=635-(635-6
10、33)/(32514-29558)(32220-29558)= 633 d)立墙及墩帽高度计算 以下计算中，632为跨中拱圈中线至拱圈上缘距离，600为墙帽高度，见图2。 立墙底至墙帽顶高度 h=+632+600-/cos=+1232-/cos P1 =7632+1232-731=8133 P2 =4424+1232-684=4972 P3 =2191+1232-656=2267 P4 =771+1232-640=1363 P5 =90+1232-633=889 e)拱上建筑自重及其对1/4跨、拱脚弯矩。每个立墙传至拱圈的自重（1）人行道、栏杆、路缘石每延米重量为19kN/m,立墙纵向中距为5
11、.9m,每个立墙下压力为6.519=123.5 kN。（2）100桥面铺装，24 kN/m3，0.1156.524=234 kN。（3）10防水层，0.2 kN/m2，156.50.2=19.5 kN。（4）0.36m厚空心板，空心折减率0.7，0.36206.50.725=819kN.（5）墙帽（图2），钢筋混凝土结构，两端挑出。 1/2（0.2+0.6）1.75125=35kN 0.616.5125=247.5kN（6）墙身。如图2所示，墙帽和墙身总高h，墙帽挑出端高0.6m；身宽16.5m;墙厚0.8m；墙身高（h-0.6）m。混凝土结构，其自重为：16.50.8（h-0.6）24=31
12、6.8(h-0.6)kN.(1)(5)项合计1478.5 kN。（6）项自重见表3。拱上建筑自重及其对1/4跨、拱脚弯矩 表3立墙号墙身自重(kN)316.8(h-0.6)墙帽及以上自重(kN)合计(kN)1/4跨弯矩拱脚弯矩力臂(m)弯矩(kN.m)力臂(m)弯矩(kN.m)P1316.8(8.133-0.6)=2386.291478.53864.7956.22024039.024P2316.8(4.972-0.6)=1385.042863.53812.72036424.201P3316.8(2.767-0.6)=686.5332165.0331.4853215.07419.22041611.935P4316.8(1.
