《l=40m空腹式悬链线无铰拱石拱桥计算(由85改为04规范)1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《l=40m空腹式悬链线无铰拱石拱桥计算(由85改为04规范)1（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、L=40m 空腹式悬链线无铰拱石拱桥计算空腹式悬链线无铰拱石拱桥计算 1设计资料设计资料 某等截面空腹式悬链线无铰拱石拱桥上部结构为等跨 40m 的石砌板拱，下部结构为重 力式墩和 U 型桥台，均置于非岩石土上。 1.1 设计标准设计标准 1.1.1 设计荷载 公路-II 级汽车荷载，人群荷载 3kN/m2。 1.1.2 跨径及桥宽 净跨径 L0=40m，净矢高，净矢跨比 f0/L0=1/5。 0 5fm 桥面净宽为净 7+2(0.25+0.75m 人行道)，B0=9m。 1.2 材料及其数据材料及其数据 1.2.1 拱上建筑 拱顶填料厚度 hd=0.5m，包括桥面系的计算厚度为 0.736m
2、，换算平均重力密度 =20kN/m3。 1 护拱为浆砌片石，重力密度=23kN/m3。 2 腹孔结构材料重力密度=24kN/m3。 3 主拱拱腔填料为砂、砾石夹石灰炉渣黄土，包括两侧侧墙的平均重力密度 =19kN/m3。 4 1.2.2 主拱圈 M10 砂浆砌 MU60 块石，重力密度=24kN/m3。 5 拱圈材料抗压强度设计值=4.22MPa。 cd f 拱圈材料抗剪强度设计值=0.073MPa。 vd f 弹性模量 Em=7300MPa。 拱圈设计温度差为15。 2 确定拱轴系数确定拱轴系数 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
3、各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱脚截面形心的弯矩和自拱顶至 1/4 跨 j M 的恒载对 1/4 跨截面形心的弯矩。其比值。求得 4/1 MfyMM j / 4/14/1 值后，可由肌中反求 m 值，若求出的 m 值与假定的舰fy/ 4/1 1)2/)(2/1 ( 2 4/1 yfm 值不符，则应以求得的肌值作为假定值，重复上述计算，直至两者接近为止。 2.1 拟定上部结构尺寸拟定上部结构尺寸 2.1.1 主拱圈几何尺寸主拱圈几何尺寸 a. 截面特性 截面高度 3 3 0 5.0 1.2400095.244dk lcm 主拱圈横桥向取 1m 单位宽度计算，横截面面积 A=0.95244m2；
4、惯性矩 0.07560m4； 12 2 hd I 截面抵抗矩 =0.15119m3； 6 2 hd W 截面回转半径 =cccc12/d w b. 计算跨径和计算矢高 假定 m=1.988，相应的=0.225。查拱桥表()-20(8)得fy/ 4/1 =0.49489，=0.86896 j sin j cos 计算跨径=40+0.952440.49489=40.47135m j dLlsin 0 计算矢高 0.95244 (1 cos)5(1 0.86896)5.06240 22 oj d ff c. 拱脚截面的投影 水平投影=0.47135m； j dxsin 竖向投影=0.82763m。
5、j ycos d. 计算主拱圈坐标(图 3.4-63) 图图 3.4-63 将拱圈沿跨径 24 等分，每等分长l=l/24=1.69295m；以拱顶截面形心为坐标原点，拱 轴线上各截面的纵坐标 yl=表()-1 值f，相应拱背及拱腹纵坐标： )cos2/(“ 11j dyyy 下 其数值见表其数值见表 3.4-9。 主拱圈截面坐标表 表2-1 截面号 y1/fy1cosa0.5d/cosay1+0.5d/cosay1-0.5d/cosax 01.00000 5.06240 0.868960.54803 5.61043 4.51437 20.23568 10.821784.16018 0.894
6、130.53261 4.69279 3.62757 19.39253 20.665443.36872 0.915940.51992 3.88865 2.84880 18.54938 30.529112.67857 0.934580.50956 3.18812 2.16901 17.70623 40.411162.08146 0.950270.50114 2.58260 1.58031 16.86308 50.31020 1.57036 0.963290.49437 2.06472 1.07599 16.01993 60.22500 1.13904 0.973920.48897 1.62801
7、0.65007 15.17678 70.154560.78244 0.98240.48475 1.26720 0.29769 14.33363 80.098040.49632 0.989020.48151 0.97782 0.01481 13.49048 90.054780.27732 0.993950.47912 0.75644 -0.20180 12.64733 100.024220.12261 0.997350.47749 0.60010 -0.35487 11.80418 110.006040.03058 0.999340.47653 0.50711 -0.44596 10.96103
8、 1200.00000 1.00000 0.47622 0.47622 -0.47622 0.00000 注：1)第 2 栏由拱桥附录()表()-1 查得第 4 栏由拱桥附录()表()-20(8)查得； 2)本例中出现的表()-值或表()-()均为拱桥下册相应表格的数值。 2.1.2 拱上构造尺寸拱上构造尺寸 a.拱圈 腹拱圈为 M10 砂浆砌 MU30 粗料石等截面圆弧拱，截面高度 d=0.35m，净跨径 l =3.0m，净矢高 f=0.6m，净矢跨比 f/l=1/5，查拱桥上册表 3-1 得 =0.68966 0 sin =0.72414 0 cos 水平投影=0.24138m 0 sin
9、dx 竖向投影=0.25345m 0 cosdy b.腹拱墩 腹拱墩采用 M7.5 砂浆砌 MU30 块石的横墙，厚 0.8m，在横墙中间留出上部为半径 R=0.5m 的半圆和下部高为 R 宽为 2R 的矩形组成的检查孔。 腹拱的拱背和主洪圈的拱背在同一水平线上，从主拱圈拱背至腹拱起拱线之间横墙中 线的高度，其计算过程及其数值见表 3.4-10。) ()cos/11 ()2/( 1 fddyh j 腹拱墩高度计算表腹拱墩高度计算表 表表 2-2 项目X k ) 1( ) 1/( 1 chk mfy ) 1/( 2 m fkshk tg 1 1 cos 2 tg h 1 号横梁17.021400
10、.841161.101923.396190.444110.913921.92512 2 号横墙13.221400.653370.859151.985510.321370.952040.53530 空、实腹 段分界线 13.100710.647410.848101.931760.316280.953440.48228 注： Lx/2 31000 . 1 )1988 . 1 ln()1ln( 22 mmmk 横墙高度也可根据表 3.4-9 的有关数值内插计算得到。 2.2 恒载计算恒载计算 恒载分主拱圈、拱上空腹段、拱上实腹段三部分进行计算，不考虑腹拱推力和弯矩对 主拱圈的影响，其计算图式见图 3
11、.4-64。 2.2.1 主拱圈恒载主拱圈恒载 N482.15236k2447135.4095244 . 0 52118. 0 )8(19 5120 lAIIIP值表 kN.m88995.11744/2447135.4095244 . 0 12552 . 0 4/)8(19 2 2 54/1 lAIIIM值表 kN.m32278.47704/2447135.4095244 . 0 50964 . 0 4/)8(19 2 2 5 lAIIIM j 值表 图图 3.4-64 2.2.2 拱上空腹段的恒载拱上空腹段的恒载 a.腹孔上部(图 3.4-65) 图图 3.4-65 腹拱圈外弧跨径 l外=l
12、+2dsin=3.48276m 0 腹拱内弧半径 R0=0.76062l=2.64908m 腹拱圈重 Pa=1.89989R0+(d/2)d=45.06791kN 3 腹拱侧墙护拱重 Pb=0.28188(R0+d)2=58.31338kN 2 (以上三个系数依次分别查拱桥上册表 3-1、表 l-10、表 1-9) 填料及路面重 PC=l外hd=51.26623kN(hd=0.736m) 1 两腹拱之间起拱线以上部分的重力(图 3.4-66)： 图图 3.4-66 Pd=(0.8-x)y+(f+d-y)+ hd(0.8-2x) 3 2 1 =(0.8-0.24138)0.2534524+(0.
13、6+0.35-0.25345)23+0.73620 (0.8-20.24138) =13.15014kN 一个腹拱重力 p=45.06791+58.31338+51.26623+13.15014=167.79946kN d a P b.腹孔下部 1 号横墙 P=1.92512-(0.5l.0+0.52/2)/90.824=34.15398kN 2 号拱座 P=(0.48228+1/20.25345)(13.22140-13.10071)224=3.52804kN c.集中力 P13=167.79946+34.15398=201.95344kN P14=(1167.79946-13.15010)
14、/2+3.52804=80.85272kN 2.2.3 拱上实腹段的恒载拱上实腹段的恒载(图 3.4-67) 图图 3.4-67 a.拱顶填料及桥面重 =13.100710.73620=192.84245kN dx hlP 114 b.悬链线曲边三角形部分 41115 )() 1/(kshkkmflP =13.100711.47771/(1.988-1)1.31000(sh1.3100-1.31000)l9 =115.50000kN 式中： )cos2/( 11 dyf =1.93176-0.95244/20.95344) =1.47771m 重心位置=0.45573=5.97039m)/(/
15、 ) 1()2/(kshkkchkkshklx x l x l 2.2.4 各块恒载对拱脚及拱跨各块恒载对拱脚及拱跨 1/4 截面的力矩截面的力矩 各块恒载对拱脚及拱跨 1/4 截面的力矩见表 3.4-11。 半拱恒载对拱脚和半拱恒载对拱脚和 1/4 拱跨截面的弯矩拱跨截面的弯矩 表表 2-3 1/4 拱跨截面拱 脚 截 面 分块号 恒重 (kN) 力 臂 (m) 力 矩 (kN.m) 力 臂 (m) 力 矩 (kN.m) P0-12482.15236/1174.889954470.32278 P13201.95344/l/2-17.02140=3.21428649.13490 P1480.85272/l/2-13.22140=7.01428567.12362 P15192.84245 l/4-1/213.10071=3.56748 687.96207 l/2-1/213.10071=13.685322639.11064 P16115.50000l/4-5.97039=4.1474547903019 l/2-1/25.
