河海大学水工建筑物2015版整理版.ppt

(二)、主拱圈结构的形式，布置和构造 1、主拱圈的结构形式和构造 结构形式 （5）拱铰的作用和构造 拱式渡槽的主拱圈，按设铰数目的不同， 分为： ①有铰拱：二铰拱，三铰拱––减小，消除支座变位影响； ②无铰拱––稳定性好。 拱铰形式：弧形拱，钢筋砼铰，钢铰。 2、主拱圈及拱式渡槽的特点 1、受力特点：经拱座约束，将拱上荷载转变为轴力(弯矩较小)，应力以压应力为主，(能充分发挥砼，石材等抗压性能好，抗拉性能较差的特点) 2、连拱效应及推力拱特点：对于多跨连拱渡槽，应设加强墩； 3、结构布置的对称性：尽量使拱上荷载对称，且中部小，两侧大。 3、主拱圈及拱式渡槽基本尺寸的选择 主要名词： (1)拱顶；(2)拱轴线；(3)跨度l；(4)矢高；(5)拱宽b；(6)矢跨比(f/l)；(7)宽跨比(b/l)；(8)拱脚高程。 基本尺寸：(3)～(8) 拱宽(b)––一般与渡身总宽度b相同 宽跨比(b/l)––影响到横向稳定 b/l大 稳定↑ b/l↓ 稳定性↓ 一般：b/l1/20 增稳措施： ①渡身断面：深度减小，宽度加大 ②自拱顶至拱脚逐渐加宽 矢高(f)––当拱脚高程一定，矢高可变余地较小； 一般需满足净空要求(如航运、交通) 拱脚高程––(跨河渡槽)应高于最高洪水位 逢跨比(f/l)––一般取(1/4～1/10) （三）、主拱圈结构设计 主要内容：①结构布置；②结构计算。 1、拱轴线的形式与选择 (1)小跨度主拱圈： a) 中心角：φ＝120o～130o b)半园拱：应力分布差 (2)较大跨度排架拱：荷载近于均布，宜用二次抛物线 原则：拱轴线接近于荷载压力线（各断面压力中心的连线）。 (3)实腹式渡槽(图10–32) 名词：拱轴系数 m=gk/gS;; gk––拱脚荷载强度 gs––拱顶荷载强度 经推导，可得荷载压力线(即拱轴线) 当ζ＝1，y1=f时， 2.主拱圈的结构计算 主要内容： ①内力计算； ②强度、稳定性验算。 拱的稳定性问题，一般来说，只能对一些典型结构，在典型荷载作用下，这在一些力学书籍和专著中，有比较准确的解答。由于拱式渡槽的主拱圈，结构形式及荷载均较复杂，特别是难于合理考虑拱上结构对主拱稳定影响。目前，已有的计算方法是近似的。 拱圈的内力计算方法，总体上讲，因结构的形式，拱轴线形式、设铰数目以及荷载形式的不同而各异；另外，渡槽横向荷载作用下的内力，准确计算也比较复杂，也常采用近似方法计算。拱圈的稳定问题及横槽向荷载作用下的内力计算问题等，可参考桥梁及渡槽工程的有关书籍和资料。此处主要介绍铅直荷载作用下无铰拱的内力计算等问题。 鉴于拱式渡槽的主拱圈，因结构与荷载一般情况下多为对称，可取一半进行计算分析，如图(8–32). 要点： ①由对称性知，在弹性中心，将只有对称的超静定未知力x1和x2。同时，仅作用有实腹拱的设计荷载(无论是实腹拱还是空腹拱，根据实际情况决定计算荷载均可)。 ②对于无铰拱，拱圈内的剪 力及拱轴的曲率对弹性中心变位的影响很小，可忽略不计，只计算由内力弯矩M产生的弯曲变形和由轴力N产生的弹性压缩而引起的弹性中心的变位。也就是说：弹性中心变位＝弯矩M引起的变位＋轴力N引起的变位。 在拱荷载作用下，基本结构任意截面的弯矩Mp，轴力NP，剪力QP，应用力法求解得： 拱圈任意截面的内力： 注意点：拱圈在自身重力作用下的内力，是否按无铰拱计算应根据施工方法决定。 3、主拱圈强度及稳定验算 （1）主拱圈强度验算 在各种荷载作用下，计算主拱圈各截面的内力，求出各截面在各种荷载最不利组合情况下产生的内力（包络图），最后进行强度验算。 荷载组合： 1）基本组合：设计水深水重+自中+人群荷载； 2）特殊荷载：a）满槽水重+自重+人群荷载+横向风载+温升； b）自重+横向风载+温降+混凝土收缩（检修） （2）主拱圈稳定验算 1）纵向稳定验算 按轴向受压构件强度计算方法验算 2）横向稳定验算 （四）槽墩、拱座及槽台 根据受力情况，槽墩分为： 8.1.5 渡槽的进、出口建筑物及总体布置 （一）、进、出口建筑物 作用与要求：①平顺衔接渠道与槽中水流，减小水头损失； ②连接槽跨结构与两岸渠道，避免漏水及由此引起的过大沉降与滑坡； ③满足适用交通、泄水等要求。 主要尺寸： ①进、出口渐变段长度 lj=C(b1-b) (8–34) b1––渠道水面宽度； b––槽身水面宽度 ②其他构造设计 a) U形槽–