悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算..doc

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…………………………………………………………………………………1 2 主拱圈截面几何要素计算………………………………………………………………2 3 确定拱轴系数……………………………………………………………………………3 4 不计弹性压缩的拱自重水平推力………………………………………………………6 5 弹性中心位置、弹性压缩系数和拱自重弹性压缩水平推力…………………………6 6 自重效应…………………………………………………………………………………7 7 公路—Ⅰ级汽车荷载效应………………………………………………………………8 8 《规范》第5.1.4条第1款拱的强度验算用的人群荷载效应………………………13 9 温度作用和混凝土收缩作用效应………………………………………………………14 10 《规范》第5.1.4条第2款拱的整体“强度—稳定”验算…………………………16 11 拱脚截面直接抗剪强度验算用的荷载效应…………………………………………18 12 拱圈作用效应标准值汇总……………………………………………………………19 13 拱圈截面强度验算……………………………………………………………………21 14 拱圈整体“强度—稳定”验算…………………………………………………………28 15 拱脚截面直接抗剪验算………………………………………………………………29 1、 设计资料 设计荷载：公路—Ⅰ级，人群荷载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=16.5m 2．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C35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)=37.933° [1994年手册附表（Ⅲ-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+(1-0.7889)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=76.185m[v1见《1994年手册》附表Ⅲ-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(㎜) P1 6220 #2～#3 7801～6178 5912～8868 734～709 P2 12720 #4～#5 47