16m空腹式拱桥计算书.doc

16m空腹式拱桥计算书 设计计算书 一、设计资料 （一）设计标准 　设计荷载：汽车-20级，挂车-100，人群荷载3KN/m2 净跨径：L0=16m 净矢高：f0=2.28m 　 桥面净宽：净6.5+2*（0.25+1.5m人行道） (二)材料及其数据 　拱顶填土厚度hd=0.5m,γ3=22KN/m3 　拱腔填料单位重γ=20KN/m3 　腹孔结构材料单位重γ2=24KN/m3 　主拱圈用10号砂浆砌号60块石,γ1=24KN/m3,极限抗压强度Rja=9.0MPa,弹性模量E＝800Raj。 (三)计算依据 1、交通部部标准《公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）》，人民交通出版社，1989年。　 2、交通部部标准《公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ022-85）》，人民交通出版社，1985年。 3、《公路设计手册-拱桥》（上、下册），人民交通出版社，1994年。 4、《公路设计手册-基本资料》，人民交通出版社，1993年。 二、上部结构计算 （一）主拱圈　 　1、主拱圈采用矩形横截面，其宽度b0＝10.0m,主拱圈厚度d=mkl01/3=6*1.2*16001/3=84.2cm,取d=85cm。 假定m=1.988,相应的y1/4/f=0.225,查《拱桥》附表（Ⅲ）-20（9）得 　　　　Ψj=33003′32″,sinΨj=0.54551, cosΨj=0.83811 2、主拱圈的计算跨径和矢高 L=l0+dsinΨj=16+0.85*0.54551=16.4637m f=f0+d/2-dcosΨj/2=2.28+0.85/2-0.85*0.83811/2=2.3488 3、主拱圈截面坐标 将拱中性轴沿跨径24等分，每等分长Δl=l/24=0.6860m,每等分点拱轴线的纵坐标y1=[《拱桥》（上册）表（Ⅲ）-1值]f,相应拱背曲面的坐标y′1=y1-y上/cosΨ,拱腹曲面相应点的坐标y″1=y1+y下/cosΨ,具体位置见图1-1，具体数值见表1-1。 主拱圈截面计算表 表1-1 (二)拱上结构 1、主拱圈拱上每侧对称布置截面高度d′＝0.25m的石砌等截面圆弧线腹拱圈，其净跨径l′＝1.5m,净矢高f′＝0.3m,净矢跨比为1/5。查《拱桥》上册表3-1得 Ψ0=43036′10″,sinΨ0=0.689655,cosΨ0=0.724138 腹拱拱脚水平投影x′=d′sinΨ0=0.1724m 腹拱拱脚竖向投影y′=d′cosΨ0=0.1810m 2、腹拱由石砌横墙支承，墙宽0.5m。主、腹拱圈拱背在同一标高时，腹拱的起拱线至主拱拱背的高度h=y1+y上(1-1/cosψ)-(d’+f0’)，空、实腹段分界线的高度h=y1+y上(1-1/cosψ)。这些高度均可利用表1-1的数值内插得到，也可以用悬链线公式直接算得。具体计算结果见表1-2。 腹拱墩高度表　　　　　　表1-2 3、上部结构恒重 主拱圈 P0-12＝[表（Ⅲ）-19（5）值]Aγ1l=0.52734*8.5*24*16.4637 =1771.1214（KN） M1/4＝[表（Ⅲ）-19（5）值]Aγ1l2/4 =0.12567*8.5*24*16.46372/4=1737.2274（KN·m） Mj＝[表（Ⅲ）-19（5）值]Aγ1l2/4 =0.51249*8.5*24*16.46372/4=7084.5205（KN·m） (2)拱上空腹段 a.腹孔上部 腹拱外弧跨径:l′外＝l′+2d′sinΨ0 =1.5+2*0.25*0.689655=1.8448m 腹拱内弧半径:R0=[表3-2值]l′ =0.725001*1.5=1.0875m 腹拱圈重：Pa=[表3-2值]（R0+d′/2）d′B0γ2 =1.522024*1.2125*0.25*10*24=110.7272KN 腹拱的护拱重：Pb=(2sinΨ0- sinΨ0 cosΨ0-Ψ0)（R0+d′/2）2B0γ2=0.118898*1.21252 *10*24=41.9517KN 路面及桥面系重:Pc= l′外hdB0γ3 =1.8448*0.5*10*22=202.928KN 腹拱墩以上部分：Pd={(0.6- x′) y′ γ2+[( f′ +d′-y′)γ2+ hdγ3](0.6-2 x′)} B0={(0.6-0.1724)*0.1810*24+ [(0.3+0.25-0.1810)*24+0.5*22]*(0.6-2*0.1724) }*10=69.2475KN 一个腹拱重：P＝∑Pi=424.8544KN b、腹拱墩重 1号腹拱墩： P＝0.7