桥涵工程拱桥设计.ppt

拱桥的计算 在拱圈处 ， ，有 因为 所以 或 由此可见， 随m的增大而减小，随m 的减小而增大。当m增大时，拱轴线抬高；反之，当m减小时，拱轴线降低。在一般的悬链线拱桥中，永久荷载作用从拱顶向拱脚增加， ，因而 。只有在均布荷载作用下， 。由上式可得，在这种情况下 。 拱桥的计算 二、拱轴线的水平倾角 拱轴线上任意一点的水平倾角计算公式为 由上式可见，拱轴水平倾角与拱轴系数m有关。 三、拱轴系数m的确定 1.实腹式拱桥拱轴系数m的确定 在拱圈厚度和拱上填料厚度初步拟定的情况下，拱顶和拱脚处结构重力强度分别为： 拱桥的计算 2.空腹式拱桥拱轴线系数m的确定 空腹式拱桥中，桥跨结构的永久荷载可视为由两 部分组成：即主拱圈与实腹段自重的分布力以及 空腹部分通过腹孔墩传下的集中力，如图a)所示。 在设计时，为使悬链线拱轴线与其永久荷载作用 压力线接近，一般采用要求拱轴线在全拱有五点 (拱顶、两点和两拱脚)与其相应三铰拱永久荷载 作用压力线重合，如图b）所示。 由五点弯矩为零的条件确定m值。 对拱跨 截面和拱脚截面取力矩并令力矩 为零，如图b），则有: 拱桥的计算 只要求出 值后，即可求得m值。 重力对 截面的力矩 和对拱脚 的力矩 为： 拱桥的计算 空腹式拱桥的m值，仍按逐次逼近法确定。即先假定一个m值，定出拱轴线，作图布拱上建筑，然后计算拱圈和拱上建筑的永久荷载作用对 截面和拱脚截面的力矩 和 ，计算求出 ，然后利用式算出m值，如与假定的m值不符，则应以求得的m值作为新假定值，重新计算，直至两者接近为止。 拱桥的计算 四、悬链线无铰拱的弹性中心 在计算无铰拱的内力(永久作用、可变作用、温度变化、混凝土收缩和拱脚变位等等)时，为了简化计算，常取半拱悬臂为基本结构，利用拱的弹性中心的概念。 在荷载作用下，以半拱悬臂为基本结构，在拱顶处会产生三个赘余力 、 和 ，假定拱的弹性中心距拱顶距离为 ，则其典型的力法方程为： 拱桥的计算 为了简化方程组求解，令 ，便可得到弹性中心距 拱顶距离 为 ： 拱桥的计算 五、永久荷载作用下拱的内力计算 当采用永久荷载作用压力线作拱轴线而不考虑拱圈变形的影响时，拱圈各截面的永久荷载作用内力均只有轴向压力，即拱圈处于纯压状态。实际上拱圈在永久荷载作用下会产生弹性压缩，使拱轴长度缩短。由于无铰拱是超静定结构，它将会在拱中产生附加内力。为了计算的方便，往往将永久荷载作用内力分为两部分，即不考虑弹性压缩影响的内力与仅因弹性压缩引起的内力。然后将两者迭加，便得到永久荷载作用下的总内力。 1.不考虑弹性压缩的永久荷载作用内力 1）实腹式拱 实腹式悬链线拱的拱轴线与永久荷载作用压力线完全吻合，在永久荷载作用下，拱圈任何截面上都只存在轴向压力。拱中的内力，可按纯压拱的公式计算。 拱桥的计算 永久荷载作用水平推力 为： 拱脚的竖向反力为半拱永久作用重量，即 系数 可由《拱桥》表（III）-4查取。 因为永久荷载作用弯矩和剪力均为零，故拱圈任意截面轴向力N为: 拱桥的计算 2）空腹式拱 空腹式悬链线无铰拱，由于拱轴线与永久荷载作用压力线有偏离，拱顶、拱脚和 点都有永久荷载作用弯矩。为了计算的方便，永久荷载作用内力可分为两部分，即先不考虑偏离的影响，将拱轴线视为与永久荷载作用压力线完全吻合，然后再考虑偏离的影响，计算由偏离引起的永久作用内力。两者叠加，即得空腹式无铰拱不考虑弹性压缩时的永久荷载作用内力。 不考虑偏离的影响时，空腹拱的永久荷载作用内力亦按纯压拱计算。此时，拱的永久荷载作用推力 和拱脚竖向反力 ，可直接由静力平衡条件得出： 拱圈任意截面轴向力N为： L/O/G/O 桥涵工程 第三章 拱桥设计 内容概要 本章主要介绍了拱桥的力学特点、适用条件、组成及主要类型； 主拱圈（板拱、肋拱、箱形拱、双曲拱等）的构造形式； 拱上建筑及其细部构造； 桁架拱、刚架拱及钢管混凝土拱的构