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1、一、 确定主拱圈截面构造尺寸，计算拱圈截面的几何、物理力学特征值 （ 一 ）拱圈截面高度按经验公式估算H= l0/100 + =90/100+0.6=1.5m拱圈由七个各为 1.4m 宽的拱箱组成，全宽 B0=9.2m。箱顶板采用微弯板，拱圈横断面的构造如图 1所示。整个设计按全宽进行，其横截面的计算顺序为全宽的大矩形减去边箱外腹的凹梯形减去箱内空矩形减去箱内弓形加上箱底板内角。为了使下面各式计算简便，先将微弯板下弓形块的各几何要素求出供计算应用。(二) 箱形拱圈截面几何性质截面积：A=10*1.5-7*1.08*1.2=5.928 2m绕箱底边缘的静面矩：S=(1/2)101.50 2 -7
2、*1.08*1.2*(1.2/2+0.15)=4.446 3m截面重心至底边的距离： ASyUN75.098.46截面重心至顶边的距离： mO51主拱圈截面重心轴： =S/A=0.75 m5； =1.5-0.75=0.75m下y上y主拱圈截面绕重心轴的惯性矩：Ix=101.53/12+101.5(0.7521.5/2)2 271.081.23/2271.081.2(0.7520.15-1.2/2) =1.72386 4m主拱圈截面绕重心轴的回转半径： r= = =0.5393m1)(AIx 1)98.576.(二、确定主拱圈拱轴系数 m 及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸上部结构构造布置上部结
3、构的构造布置如图 2 所示。1.主拱圈 假定 m=2.814 相应的 y/f=0.210， f0/l0=1/6 查拱桥(上册)表(III)-20(8)得：sin j = 0.63364，cos j= 0.77363 主拱圈的计算跨径和计算矢高：l=l0+2 sin j=90+2*0.75*0.63364=90.950m下y15+0.75*(1-0.77363)=15.170mjfcos1下-装-订-线-拱脚截面的水平投影和竖向投影x=Hsin j=1.5 0.63364=0.950m； y=Hcos j=1.50.77363=1.160m将拱轴沿跨径 24 等分，每等分长 l=l/24= 3.
4、7847m。每等分点拱轴线的纵坐标y1=表(III)-1 值 f，相应的拱背曲面坐标 y1=y12 /cos，拱腹曲面坐标 y1=y1+y 下 /cos。上2.拱上腹孔布置从主拱两端起拱线起向外延伸 2.15m 后向跨中对称布置四对圆弧小拱，腹拱圈厚 d=0.35m，净跨径l0=5.6m，净矢高 f0=0.7m，座落在宽为 0.5m 的钢筋混凝土排架式腹拱墩支承的宽为 0.6m 的钢筋混凝土盖梁上。腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。腹拱墩墩中线的横坐标 lx，以及各墩中线自主拱拱背到腹拱起拱线的高度 h=y1+ (121/cos) 2 (d+f0)，分别计算如表 1上其中 1.6946
5、)ln(2mk腹拱墩高计算表 表 1由 f0/l0=1/8，查拱桥( 上册)表 3-2 得 sin0=0.52342，cos 0=0.85207腹拱拱脚的水平投影和竖向投影x=dsin0=0.350.470588=0.183197m；y=dcos0=0.350.882353=0.2982m三、结构恒载计算（一）各部分恒载重力1、腹拱各部分重力1）腹拱数据由 圆弧拱算得: sin 0=0.52342， cos0=0.852078/0Lf腹拱内弧半径 R=5.95m ， 项 目 lx =2lx/l ky1=f (ch k-1)/(m-1)tg=2kfshk/l(m-1)1/cos= (tg2+1)
6、 h1 号立柱 40.25 0.8944444 1.51573 11.59229 0.675163 1.206584 10.387352 号立桩 33.75 0.75 1.27095 7.713782 0.511649 1.123292 6.5713143 号立柱 27.25 0.6055556 1.02617 4.803322 0.378944 1.069392 3.7012784 号立柱 20.75 0.4611111 0.7814 2.685652 0.269057 1.035564 1.6089795 号立柱 14.25 0.3166667 0.53662 1.233257 0.175
7、372 1.015261 0.171811空、实腹段分界线13.8 0.3066667 0.51968 1.154881 0.169337 1.014236 0.094204南 京 工 业 大 学 课 程 设 计 用 纸 第 2 页 拱轴线长度 s=5.87m一个腹拱圈上填料面积 A=2.6 2m2)一孔腹拱重力 1G KN9.12876.219.750)2534.06.5(23.0875 2、横墙顶填料、路面重力1 号、2 号、3 号、4 号、5 号横墙 G KN.).( 3、横墙墩帽重力1 号、2 号、3 号、4 号、5 号横墙 70.23298.01)6.0( 4、横墙重力1 号横墙 K
8、NP9.1673.12 号横墙 70525623 号横墙 .0.34 号横墙 KNP1931745、横墙压力 G046.21321972KNPP5.3213G4618445.92.815-装-订-线-6、拱顶实腹段路面重力 KNP97.12.7156.07、拱顶实腹段填料重力 037作力点距离拱顶 KN2.415（二）验算压力线同拱轴线的重合度以拱脚为固定端，拱顶为悬臂端，计算半跨拱各部分重力对 L/4 和拱脚的力矩。主拱圈重力对 L/4 和拱脚的垂直截面剪力和弯矩，查附录表（）-19 计算，得PL 3.4195.0298.5231.04/ KNM8/72/j .7.j 5.1294/9502
9、9851602其余各力对 L/4 和拱脚弯矩列入表 2表 2拱脚 L/4重力名称 重力(kN） 力臂 弯矩 力臂 弯矩P7 770 35.375 27238.75 11.3688 8753.976P6 1712.97 38.825 66506.06 15.8375 27129.16P5 649.45 31.925 20733.69 9.1875 5966.822P4 1698.466 25.425 43183.5 2.6875 4564.627P3 2034.956 18.925 38511.54 P2 2497.026 12.425 31025.55 P1 3112.046 5.925 18
10、438.87 合计 245638 46414.59拱脚弯矩 245638+158229.5=403867.5KNjML/4 处弯矩 46414.59+38551.4=84965.99KN4/L根据判别条件，得（与选用的拱轴系数相符）21.021.04/4/ fyLjL按无矩法计算，不计弹性压缩恒载水平推力 KNfMHjg 8.6170.538腹拱推力靠近主拱拱顶一侧的腹拱，一般多做成两平铰拱，在较大的恒载作用下和考虑到周围的填料等构造南 京 工 业 大 学 课 程 设 计 用 纸 第 4 页 的作用，可以折中地按无铰圆弧拱计算其推力，而不计弯矩的影响。腹拱拱脚的水平推力F=(C1g1+C2g2
11、+C3g3)RB0式中 g1=1hd=220.5=11kN/m2g2=2(R+d/2)2 (R+d/2)22l2/4=23(5.95+0.35/2)2 (5.95+0.35/2)225.872/4 =17.227kN/m2g3=3d=230.35=8.05kN/m2由 f0/l0=1/8 和 b=I/AR2=0.000214 查拱桥(上册) 表(I)-4 得C1=0.81616，C 2=0.11289， C3=0.83000F=(0.8161611+0.1128917.227+0.830008.05) 5.959.2=963.646kN四、主拱结构内力计算(永久作用、可变作用)（一）弹性压缩内
12、力1、 弹性中心查附录表（）-3 计算，得 mfys 946.170.53294.02、 弹性压缩系数系数 16.)70.1539()22fr查附录表（）-9、表（ ）-11 计算，得0143.2.3.)(36.21 fr.6.08.9)(8.92f14.0.13（二）大跨径拱桥应验算拱顶、拱脚、拱跨 1/8、1/4 、3/8 等截面的内力。本示例为节省篇幅，只验算拱顶、拱脚、l/4 截面。当用“假载法” 计入 “五点的偏离之后，相应三铰拱的恒载压力线在“五点” 以外与选定的拱轴线有偏离。对于大跨径无铰拱桥，这种偏离的影响很大，不可忽视。下面分别计算这两种偏离的影响。1.用假载法计算确定 m
13、系数时在 “五点”存在的偏差-装-订-线-确定拱轴系数时，恒载压力线在 l/4 截面与拱脚截面的纵坐标之比值是 0.2178，并不等于为使用手册数表进行计算所选用的 m=2.24 的拱轴线上相应两点的比值 0.22，两者之间相差 0.0022。这个偏差的影响可比拟为虚设的均布荷载作用在选定的拱轴线上，先单独求出，然后算出所选定的“拱轴线”恒载产生的内力，将两者相加后为“五点” 的恒载压力线内力。 (1)假载内力a.求假载由式 (M +qxl2/32)/(M j + qxl2/ 8)=0.21 得：qx=(M20.21Mj)/(0.21/821/32)l2=3.7189 kN/m b.假载内力假载 qx产生的内力可以将其直接布置在内力影响线上求得。不考虑弹性压缩的假载内力.计入弹性压缩的假载内力计入弹性压缩的假载内力计算见表 4。计入弹性压缩的活载内力 表 4拱脚 L/4 拱顶项目Mmax Mmin Mmax Mmin Mmax Mmin0.77363 0.77363 0.95028 0.95028 1.00000 1.00000 0.63364 0.63364 0.31139 0.31139 0.00000 0.00000 与 M 相应的H1（kN） 1459.626
