47m等截面懸鏈線空腹式板肋石拱橋畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)選題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)選題報(bào)告 姓名性別院系年級學(xué)號 設(shè)計(jì)題目 課題來源教師推薦課題類別應(yīng)用研究 選做本課題的原因及條件分析： 一、原因 1.隨著國民生產(chǎn)力的提高，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，路橋建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)代；現(xiàn)有 道路的通行能力和路況已經(jīng)嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的要求需要 大力發(fā)展公路事業(yè)； 2.石拱橋以其跨越能力大，能夠充分就地取材，大量節(jié)省鋼筋和水泥，耐久性能 好外形美觀，構(gòu)造簡單被廣泛應(yīng)用公路橋涵的建設(shè)中。 二、條件分析 1.在專業(yè)學(xué)習(xí)及實(shí)習(xí)中，較多地了解和接觸橋梁的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，對本課題的 順利開展奠定了一定的理論基礎(chǔ)； 2.對橋梁設(shè)計(jì)和施工有濃厚的興趣； 3.對拱橋的設(shè)

2、計(jì)理論、計(jì)算機(jī)繪圖、excel 等軟件在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較熟悉。 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 2010 年 1 月 12 日 院（系）畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （公章） 2010 年 1 月 12 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書 院（系） 專業(yè) 學(xué)號 姓名 現(xiàn)將畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書發(fā)給你。畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書內(nèi)容如下： 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 二、 主要內(nèi)容 橋梁方案比選、橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋梁支座的設(shè)計(jì)與選用、 橋梁施工圖設(shè)計(jì) 三、 具體要求 不弄虛作假，嚴(yán)禁抄襲他人成果，獨(dú)立完成；結(jié)合實(shí)際、內(nèi)容充實(shí)、論據(jù)充分、 理論正確、符合技術(shù)規(guī)范要求、有自己的觀點(diǎn)；符合畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫要求。

3、四、 主要參考文獻(xiàn) 公路橋涵設(shè)計(jì)手冊拱橋（上冊） 公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范（jtj041-2000） 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（jtj024-85） 公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（jtgd61- 2005） 公路橋梁施工手冊 道路橋梁工程施工手冊（2003） 中華人民共和國行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d60-2004） ，北京：人民交通出版社，2004 五、 進(jìn)程安排 階 段起 止 日 期主 要 內(nèi) 容 一階段3.83.25學(xué)習(xí)文獻(xiàn)、收集資料、方案必選 二階段3.265.30根據(jù)所學(xué)課程完成設(shè)計(jì)初稿 三階段5.316.4與老師交流，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行初稿修改 計(jì)任務(wù)下達(dá)書于 2010 年 1

4、月 14 日發(fā)出。畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)于 2010 年 6 月 4 日前完成后交指導(dǎo)教師，由指導(dǎo)教師評閱后提交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答 辯委員會。 七、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)書一式兩份，一份給學(xué)生，一份留學(xué)院（系） 存檔。 指導(dǎo)教師： 簽發(fā)于 2010 年 1 月 14 日 分管院長（主 任）： 簽發(fā)于 2010 年 1 月 14 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 姓名性別院系 土木 工程 學(xué)院 年級學(xué)號 預(yù)計(jì) 完成 時(shí)間 3 月 8 日 至 6 月 4 日 設(shè)計(jì)題目 課題來源教師推薦課題類別應(yīng)用研究指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施方案： 結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)有關(guān)內(nèi)容，在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，通過與指導(dǎo)教師反復(fù)討 論，確定畢

5、業(yè)設(shè)計(jì)題目。本設(shè)計(jì)具體實(shí)施方案如下： 收集資料階段：通過對橋梁的了解，在課本上查一些橋梁知識，去圖書館收集相 關(guān)資料，列出幾個(gè)方案可供選擇，以便確定橋型。 初步設(shè)計(jì)階段：對該選定的橋型，通過它的一些地質(zhì)資料，來確定橋的一些具體 指標(biāo)，比如橋?qū)?，跨徑，孔?shù)等等。 繪圖階段： 根據(jù)選定的橋型，并參考標(biāo)準(zhǔn)圖畫出方案比選圖和一些橋梁的構(gòu) 造圖、橫斷面圖、縱斷面圖、立面和側(cè)面圖。 正式設(shè)計(jì)階段：根據(jù)前面確定的橋梁的具體尺寸、設(shè)計(jì)荷載來進(jìn)行橋梁的具體結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)和配筋計(jì)算，并進(jìn)行整體驗(yàn)算。 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容（提綱）： 1.設(shè)計(jì)說明 4.下部結(jié)構(gòu)計(jì)算 2.方案比選 5.拱橋設(shè)計(jì)圖 3.上部結(jié)構(gòu)計(jì)算 6.致謝 指導(dǎo)

6、教師意見： 簽名： 2010 年 3 月 8 日 院（系）畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （公章） 2010 年 3 月 8 日 （簽章） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)題報(bào)告 姓名性別院系年級學(xué)號 設(shè)計(jì)題目 課題來源教師推薦課題類別應(yīng)用研究指導(dǎo)教師 本課題完成情況介紹（包括研究過程、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果分析、存在的問題及應(yīng)用情況 等。 ） 本次設(shè)計(jì)針對等截面懸鏈線空腹式板肋石拱橋的上、下部結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì) 算以及設(shè)計(jì)圖的繪制，綜合運(yùn)用了所學(xué)知識。在設(shè)計(jì)過程中，板拱采用了板肋式橫截 面，增加了抗彎剛度，節(jié)省材料。拱上建筑構(gòu)造采用了空腹式拱式拱上建筑，減輕了 自重，增加了美觀。由于地質(zhì)條件良好，選

7、用重力式橋臺。 經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，本人學(xué)到了不少知識，除了專業(yè)上的知識還有計(jì)算機(jī)和英語方面； 設(shè)計(jì)中不僅僅應(yīng)用了已有的成果，同時(shí)還有個(gè)人創(chuàng)新。由于懸鏈線拱橋拱軸系數(shù)的選 用需要反復(fù)試算，而且有一套固定的試算模式，所以設(shè)計(jì)了 excel 表格的自動計(jì)算， 使得試算更加簡便，這是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)創(chuàng)新之處。由于橋梁在交通工程中的重要地 位，橋梁工程一定會得到更好的發(fā)展，橋梁的設(shè)計(jì)理論會進(jìn)一步的完善。 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 2010 年 6 月 4 日 院（系）畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （公章） 2010 年 6 月 4 日 設(shè)計(jì) 成績 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績評定表畢業(yè)設(shè)計(jì)成績評定表 院（系）： 學(xué)號： 姓 名設(shè)計(jì)總

8、成績： 設(shè)計(jì)題目 指 導(dǎo) 教 師 評 語 評定成績： 簽名： 年 月 日 評 閱 人 評 語 評定成績： 簽名： 年 月 日 答 辯 小 組 評 語 答辯成績： 組長簽名： 年 月 日 注：1、設(shè)計(jì)總成績=指導(dǎo)教師評定成績（50%）+評閱人評定成績（20%） +答辯成績（30%） 2、將總成績由百分制轉(zhuǎn)換為五級制，填入本表相應(yīng)位置。 目 錄 1 概 述 1 1.1 工程概 況 1 1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及采用規(guī) 范 1 2 方案比 選 1 2.1 方案一 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支板 橋 2 2.2 方案二 等截面懸鏈線石板拱 橋 2 2.3 方案三 等截面懸鏈線板肋式石拱 橋 3 3 上部結(jié)構(gòu)計(jì) 算 3 3

9、.1 設(shè)計(jì)資 料 3 3.1.1 設(shè)計(jì)荷 載 3 3.1.2 跨徑及橋 寬 3 3.2 主要構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)及材 料 3 3.2.1 主拱 圈 3 3.2.2 拱上建 筑 4 3.3 選定拱軸系 數(shù) 5 3.3.1 上部結(jié)構(gòu)幾何特 性 5 3.3.2 上部結(jié)構(gòu)自 重 7 3.3.3 驗(yàn)算拱軸系 數(shù) 10 3.4 拱圈彈性中心及彈性壓縮系 數(shù) 11 3.5 主拱圈截面內(nèi)力計(jì) 算 11 3.5.1 恒載內(nèi)力計(jì) 算 11 3.5.2 活載內(nèi)力計(jì) 算 12 3.5.3 溫度內(nèi)力計(jì) 算 16 3.6 主拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn) 算 16 3.7 主拱圈整體“強(qiáng)度-穩(wěn)定性”驗(yàn) 算 21 3.7.1 拱圈整體“強(qiáng)度-穩(wěn)定

10、性”驗(yàn)算所用的荷載效 應(yīng)21 3.7.2 拱圈整體“強(qiáng)度-穩(wěn)定性”驗(yàn) 算 22 3.8 拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn) 算 24 3.8.1 拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算所用的荷載效 應(yīng)24 3.8.2 拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn) 算 25 3.9 主拱圈裸拱強(qiáng)度驗(yàn) 算 26 3.9.1 彈性中心的彎矩和推 力 26 3.9.2 截面內(nèi) 力 26 3.10 主拱圈裸拱整體“強(qiáng)度-穩(wěn)定性”驗(yàn) 算 28 4 下部結(jié)構(gòu)計(jì) 算 28 4.1 設(shè)計(jì)資 料 28 4.2 橋臺設(shè)計(jì)幾何尺 寸 28 4.3 橋臺臺身自重及其頂上的汽車和人群荷 載 30 4.4 拱跨結(jié)構(gòu)通過拱腳對臺身產(chǎn)生的作用效 應(yīng) 33 4.5 臺身后土側(cè)

11、壓 力 33 4.6 臺身底作用效應(yīng)匯總 34 4.7 臺身底截面承載能力極限狀態(tài)驗(yàn) 算 35 4.7.1 較大豎向力設(shè)計(jì) 值 36 4.7.2 較大偏心距設(shè)計(jì) 值 37 4.8 地基承載力驗(yàn) 算 38 4.9 基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn) 算 40 4.9.1 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn) 算 40 4.9.2 抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn) 算 40 5 總 結(jié) 40 參考文 獻(xiàn) 41 致 謝 42 摘摘 要要： 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括方案比選，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。其中水文計(jì)算 的資料和數(shù)據(jù)為市水文局提供。通過水文計(jì)算確定橋長為 47 米，經(jīng)方案的比較，確定等截面 懸鏈線空腹式板肋石拱橋?yàn)樽罴逊桨?。對交通量進(jìn)行了分析，查

12、找相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，確定公路的 等級以及設(shè)計(jì)需要的各種參數(shù)。最后確定橋面寬度為 8.6 米，兩側(cè)的人行道各寬 0.8 米，橋面 鋪裝采用瀝青混凝土，橋面采用 2%的雙向橫披。拱上建筑構(gòu)造采用了空腹式拱式拱上建筑， 減輕了自重，增加了美觀。由于地質(zhì)條件良好，石材豐富，所以橋臺選用了重力式橋臺。 本設(shè)計(jì)計(jì)算書包括拱軸系數(shù)的選定、不同截面的內(nèi)力計(jì)算、拱圈在不同階段的強(qiáng)度及穩(wěn)定 性驗(yàn)算、橋臺和地基的承載力驗(yàn)算及基礎(chǔ)的穩(wěn)定性驗(yàn)算。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：板肋式石拱橋；空腹式；重力式橋臺 abstract: the design includes the choice of draft designs, the d

13、esign of bearing, the calculation of super structure and substructure. the length of the bridge will be set in 47m through hydrological computation, which is based on hydrological date supplied by hydrologic station. the best choice among the draft designs is the stone arch bridge which will adopt t

14、he form of uniform section and the type of catenary.in detail,the main arch ring is in the type of board to which several ribs attach and the construction is limosis on the top of the arch ring.to make the bridge more reasonable, i have carried on the analysis to the volume of traffic,searched the c

15、orresponding technical specifications,determined the levels of the raod and found out the parameters of the design.ultimately, the clear width of deck is set in 8.6m which includes pedestrian walk that is 0.8m each side. the covering of deck is asphalt concrete. the transverse grade of deck is 2% bi

16、directionally.the type of the construction on the top of main arch ring is also arch.this form will ease off the self-weight and increase its beauty.due to the fine geology condition and the rich materials of stones, the gravity abutment is selected into the design. the books of the design and compu

17、tation include the selection of the arch axis coeffient, the inner force caculation of different sections, the strength and stability checking computations of arch ring in various stages,the bearing capacity checking computations of the abutment and foudation,and the stability checking computations

18、of the base. key words: stone arch bridge in the type of ribbed board ; hollow gravity arch; gravity type abutment 1 概述 1.1 工程概況 （1）自然條件 大橋位于農(nóng)村地區(qū)，為滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)日益發(fā)展的需要，方便周邊農(nóng)村與市區(qū)的聯(lián) 系，帶動周邊市民的經(jīng)濟(jì)，考慮到現(xiàn)有橋梁通行能力不足的現(xiàn)狀，經(jīng)建設(shè)局的批準(zhǔn)， 我院受委托承擔(dān)了本橋的設(shè)計(jì)工作。組織工程技術(shù)人員現(xiàn)場勘察，橋位區(qū)巖土層自上 而下可分為六層：密實(shí)圓礫、粗砂、淤泥質(zhì)粗砂、粗砂混粘性土、強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖、弱 風(fēng)化細(xì)砂巖。結(jié)合工程實(shí)際，

19、并經(jīng)水文計(jì)算，遵照安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀的原則， 經(jīng)院內(nèi)研究決定該橋采用 47m 等截面懸鏈線空腹式板肋石拱橋，下部結(jié)構(gòu)采用重力式 u 型橋臺。 （2）施工條件 當(dāng)?shù)貏趧恿?yīng)充足，標(biāo)段離鄉(xiāng)鎮(zhèn)較近，電力供應(yīng)充足，施工期間用電搭接較方 便、線路短，需與供電部門取得聯(lián)系。湖常年有水，且標(biāo)段范圍內(nèi)地下水較豐富，水 質(zhì)良好，可就近取用，交通狀況一般。由于地勢較平坦，場地平整及臨時(shí)便道工程量 較小。當(dāng)?shù)厣?、石料資源豐富，采購、運(yùn)輸較為方便。主要的石料場有煙敦山采石場， 可生產(chǎn)各種規(guī)格塊石及片石，交通運(yùn)輸較便利。 1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及采用規(guī)范 （1） 設(shè)計(jì)荷載：公路-級； （2） 橋面寬度：凈-7+20.8

20、m； （3） 地震烈度：度； （4） 設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100； （5） 設(shè)計(jì)采用中華人民共和國交通部部標(biāo)準(zhǔn)： 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(jtgb01-2003)； 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtg d60-2004)； 公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtgd61-2005） 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj 024-85)； 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(jtj004-89)； 2 方案比選 在方案比選中，首先要把握的是四項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)：安全、經(jīng)濟(jì)、功能與美觀。安全 是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提；經(jīng)濟(jì)是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保證；功能在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也不應(yīng) 忽視；美觀是橋梁設(shè)計(jì)必須考慮的一部分；綜合考慮以上四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行橋梁方案比 選

21、，最后的設(shè)計(jì)、施工將會變得容易，建成后的橋梁才是安全美、經(jīng)濟(jì)美、功能美與 環(huán)境、視角美。無論橋梁跨度大小以及橋型如何，總需與環(huán)境協(xié)調(diào)，使人感到這是一 種大自然環(huán)境中的點(diǎn)綴品，而不是與當(dāng)?shù)仫L(fēng)景毫不相關(guān)的建筑物。橋梁總跨徑根據(jù)水 文資料確定，基本原則是：應(yīng)使橋梁在整個(gè)使用年限內(nèi)，保證設(shè)計(jì)洪水能順利宣泄； 避免過分壓縮河床；避免因橋前壅水而淹沒農(nóng)田房屋，最終確定為跨徑為 47m。 表 2.1 方案比選 第一方案第二方案第三方案 序 號 方案類別 比較項(xiàng)目 2-23.5m 預(yù)應(yīng)力砼簡支板 1-47m 等截面懸鏈線石板橋 1-47m 等截面懸鏈線板肋式石 拱橋 1靜定類型靜定超靜定超靜定 2內(nèi)力情況簡單

22、簡單簡單 3地基要求低高高 4 工藝技術(shù) 要求 一般工藝要求一般工藝要求 技術(shù)比板拱先進(jìn)，工藝 要求比板拱嚴(yán)格 5使用效果 受力不如超靜定結(jié)構(gòu)好， 行車條件差，存在伸縮 縫，養(yǎng)護(hù)麻煩 橋面平整，無伸縮縫， 行車條件好，耐久性能 好，使用壽命長 橋面平整，無伸縮縫， 行車條件好，耐久性能 好，使用壽命長 6 造價(jià)及用 材 造價(jià)高，用鋼筋較多， 木材水泥和勞動力消耗 較多 附近石材豐富，造價(jià)低， 不用鋼材，木材水泥和 勞動力消耗較多 附近石材豐富，造價(jià)低， 不用鋼材，木材水泥和 勞動力消耗較多 7施工工廠預(yù)制，施工周期短 現(xiàn)場拼接，施工周期較 長 現(xiàn)場拼接，施工周期長 8下部結(jié)構(gòu) 需兩橋臺，一橋墩

23、，工 程量大 一跨過河，只需兩橋臺一跨過河，只需兩橋臺 2.1 方案一 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支板橋 本方案設(shè)計(jì)為靜定結(jié)構(gòu)，受力簡單，但受力情況不合理，行車條件差，存在伸縮 縫，養(yǎng)護(hù)麻煩。裝配式板橋是通過鉸縫傳遞橫向荷載，整體性差，因而，在通過特殊 重載車時(shí)無超載挖潛能力。跨徑超過一定限制時(shí)，截面便要顯著加高，從而導(dǎo)致自重 過大，截面材料使用上的不經(jīng)濟(jì)。使用鋼筋及混凝土較多，運(yùn)輸不便，且施工機(jī)械用 電量多，施工器械復(fù)雜。下部結(jié)構(gòu)還有河中的橋墩，需圍堰現(xiàn)澆，施工復(fù)雜，危險(xiǎn)系 數(shù)高。 2.2 方案二 等截面懸鏈線石板拱橋 本方案為三鉸拱結(jié)構(gòu)，是超靜定結(jié)構(gòu)，受力分析復(fù)雜，但只是承受很小的彎矩， 以承受壓力為

24、主，所以能夠充分發(fā)揮石材抗壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)。而且其跨越能力大，中 途無伸縮縫，行車平順穩(wěn)定。而且附近石材豐富，便于就地取材，直接降低了造價(jià)。 石拱橋在我國應(yīng)用廣泛，造型美觀，穩(wěn)定性好,承載能力強(qiáng),耐久性能好，施工技術(shù)純 熟，能夠保證安全性。雖然對地基條件要求較高，但所處地區(qū)地質(zhì)條件良好，完全能 夠達(dá)到承載力的要求。一跨過河，避免了在河中施工下部結(jié)構(gòu)的麻煩。 2.3 方案三 等截面懸鏈線板肋式石拱橋 與方案二相比，只是在板上多加了三根肋，所以擁有方案的所有優(yōu)點(diǎn)。但是由于 多加了三根肋，即在板中縱向部分挖空，因此增加了抗彎剛度，可以節(jié)省材料。與方 案二相比，在功能上更勝一籌。 經(jīng)過仔細(xì)的比較，方案三

25、從使用功能、經(jīng)濟(jì)因素等方面都優(yōu)異于其他方案。所以 本設(shè)計(jì)采用方案三。 3 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算 3.1 設(shè)計(jì)資料 3.1.1 設(shè)計(jì)荷載 公路級，人群荷載 3 2 /mkn 3.1.2 跨徑及橋?qū)?凈跨徑,凈矢高,橋面凈寬為凈ml47 0 mf4 . 9 0 mm8 . 027 3.2 主要構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)及材料 3.2.1 主拱圈 主拱圈采用兩肋式“山”字形截面，其寬度為 8.8，主拱圈厚度 1.1，底板厚 mm 0.4，兩肋同高(見圖 3.1)。主拱圈采用 10 號砂漿砌 60 號塊石筑成，材料容重 m ，抗壓極限強(qiáng)度，砌體彈性模量 3 1 /24mknmpafcd064 . 5 2 . 122 . 4

26、 。 mpae7300 圖 3.1 主拱圈橫斷面圖(尺寸單位: )cm 3.2.2 拱上建筑 (1)拱頂包括橋面系的高度為 0.8，所用的計(jì)算厚度為 0.5，平均重力密度 mm 。 3 2 /20mkn (2)拱腔填砂礫石填料，小石子混凝土砌塊或片石側(cè)墻，平均容重。 3 3 /19mkn (3)主拱圈上每半跨布置 3 個(gè)圓弧形腹拱，腹拱圈凈跨徑，腹拱厚度 ml2 . 4 0 ，凈矢高，矢跨比。 cmd26 mf7 . 0 0 6/1/ 0 0 lf (4)腹拱座（墩帽）寬，均選用 10 號砂漿砌 50 號塊石筑成，砌體容重 mb7 . 0 ，低標(biāo)號素混凝土護(hù)拱。 3 4 /24mkn 3 5

27、/23mkn (5)腹拱墩寬 60，每個(gè)橫向挖 2 個(gè) 1.7寬的人孔(見圖 3.3)。 cmm 圖 3.2 主拱圈上之半跨(尺寸單位：) cm 圖 3.3 人孔示意圖(尺寸單位：) cm 3.3 選定拱軸系數(shù) 3.3.1 上部結(jié)構(gòu)幾何特性 (1)主拱圈 截面積： 2 74 . 6 7 . 0)6 . 28 . 1 ( 2 1 7 . 0)4 . 11 ( 2 1 24 . 08 . 8ma 靜矩（對下邊緣）： 中性軸： m a s y4531 . 0 下 mydy6469. 0 下上 慣性矩： 回轉(zhuǎn)半徑： m a i 3103 . 0 74 . 6 6490 . 0 22 09628387

28、. 0 m 拱腳投影及傾角函數(shù):假定 m=1.756，,查拱橋上冊表（）-20（3） 5 1 0 0 l f 得 66408 . 0 sin j 74766 . 0 cos j mdx j 730488 . 0 66408 . 0 1 . 1sin822426 . 0 74766 . 0 1 . 1cos j dy 計(jì)算跨徑及矢高：47.6018m66408 . 0 4531 . 0 247sin2 0 j yll 上 myff j 5143 . 9 )74766. 01 (4531. 04 . 9)cos1 0 （ 下 主拱圈截面坐標(biāo): 將拱中性軸沿跨徑 24 等分，每等分長，每等分點(diǎn)拱軸線

29、的縱m l l98341 . 1 24 坐標(biāo)，相應(yīng)拱背曲面的坐標(biāo)，fiiiy1 1 值）拱橋（上冊）表（ j y yy cos 1 1 上 拱腹曲面相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，具體位置見圖 3.4，計(jì)算見表 3.1。 j y yy cos 1 1 下 42 32 323 6490 . 0 648953295 . 0 2 1 7 . 04 . 0) 1 453 . 0 4 . 07 . 0 3 1 (47 . 04 . 0 36 1 4)4531. 04 . 07 . 0 2 1 (7 . 0 )8 . 12(7 . 0)8 . 12( 12 1 ) 2 4 . 0 4531 . 0 (4 . 08 . 84

30、 . 08 . 8 12 1 m i 2 0537. 3 3547 . 0 945 . 0 05 . 1 704 . 0 4)4 . 07 . 0 3 1 (7 . 04 . 0 2 1 )4 . 0 7 . 0 2 1 (7 . 08 . 12)4 . 07 . 0 2 1 (7 . 01 2 4 . 0 4 . 08 . 8 m s 圖 3.4 具體位置圖 表 3.1 主拱圈截面坐標(biāo)表 截面號xfy / 11 y coscos/ 上 ycos/ 下 y 1 y 1 y 123456789 023.800919.514300.747660.865230.606028.6490710.1203

31、 121.81750.8255837.854840.785640.823410.576737.031448.43157 219.83410.6713616.387530.821470.787490.551575.600046.93910 317.85070.5358855.098570.854690.756880.530134.341695.62870 415.86730.4178803.975840.884910.731030.512033.24484.48787 513.88390.3162373.008770.911850.709440.496902.299343.50568 611.9

32、0050.2300002.188290.935310.691640.484441.496652.67273 79.917040.1583591.506680.955160.677270.474370.829411.98105 87.933630.1006410.957530.971370.665970.466450.291561.42398 95.950230.0563020.535670.983940.657460.46050-0.121780.99617 103.966820.0249250.237140.992870.651550.45635-0.414400.69350 111.983

33、410.0062170.059150.998220.648050.45391-0.588900.51306 120.00.00.01.00.64690.4531-0.64690.4531 (2) 拱上結(jié)構(gòu) a.腹拱拱腳投影 由，得, 6 1 0 0 l f 6 . 0sin 0 8 . 0cos 0 投影，mdx156 . 0 6 . 026 . 0 sin 0 mdy208 . 0 8 . 026 . 0 cos 0 b.腹拱重力作用橫坐標(biāo) x 1 號橫墻：m b l l l2509.19 2 7 . 0 2 . 48009.23 22 13 2 號橫墻：mblll3509.147 . 02

34、 . 42509.19 1314 3 號拱座：ml xb ll7229 . 9 2 . 4 2 156 . 0 2 7 . 0 3509.14 22 1415 空實(shí)腹段界線：m x llx82245 . 4 2 156 . 0 7229 . 9 2 15 c.腹拱墩高度 h 主、腹拱圈拱頂?shù)墓氨吃谕粯?biāo)高時(shí)，腹拱的起拱線至主拱拱背的高度 ，空、實(shí)腹段分界線的高度。/11 1 （ 上 yyh)()cos fd )cos/11 ( 1 上 yyh 這些高度均可利用表 1-1 的數(shù)值內(nèi)插得到，也可以用懸鏈線公式直接算得。具體計(jì)算 結(jié)果見表 3.2。 表 3.2 腹拱墩高度表 項(xiàng)目 x k)( 1 1

35、 chk m f y shk m fk tg )!1( 2 123456 1 號橫墻19.25090.808830.940655.9906390.6676033 2 號橫墻14.35090.602960.701223.2230180.4674293 3 號拱座9.72290.408510.475091.4471910.3032655 空、實(shí)腹段分界 線 9.64490.405230.471281.4236390.3006544 2/ x l4.822450.202620.235630.1462482 (續(xù)表) 項(xiàng)目 1 1 cos 2 tg )cos/11 ( 上 yh 1789 1 號橫墻0

36、.8316906-0.130914.8997 2 號橫墻0.9059182-0.067182.1958 3 號拱座0.9569619-0.029090.4581 空、實(shí)腹段 分界線 0.9576536-0.028611.3950 2/ x l0.9894743 3.3.2 上部結(jié)構(gòu)自重： (1)主拱圈 knlaiiip4241.6590618.472474 . 6 55086 . 0 )4(19 1 120 值）表（ mkn la iiim738.115804/246018.4774. 612638 . 0 4 )4(19 2 2 1 4/1 值）表（ mkn la iiim j 48023.

37、6854/246018.4774 . 6 52408 . 0 4 )4(19 2 2 1 值）表（ (2)拱上空腹段 a.腹孔上部(見圖 3.4) 腹拱外弧跨徑：mdll512 . 4 6 . 026 . 0 22 . 4sin2 0 外 腹拱內(nèi)弧半徑：mr5 . 37 . 05 0 圖 3.5 腹孔上部 腹拱圈重：knrrpa5389.2568 . 8)26 . 0 ( 360 2 4 2 0 2 0 0 腹拱的護(hù)拱重： 路面及橋面系重：knbhlp dc 056.397208 . 85 . 0512 . 4 20 外 腹拱墩以上部分（見圖 3.5）： 圖 3.6 腹拱墩以上部分 kn xh

38、ydfyxp dd 0972.1178 . 8)156 . 0 27 . 0(205 . 023)208 . 0 26 . 0 7 . 0(24 208 . 0 )156 . 0 7 . 0()27 . 0()()7 . 0( 25 04 一個(gè)腹拱重： d a i knpp593.9890972.117056.3979009.2185389.256 b.腹拱墩重 1 號腹拱墩： kn p 6800.49724 8 . 82 . 01 . 0246 . 0)7 . 0 2 4 . 0 21 . 27 . 1 2 4/7 . 1 (28 . 88997 . 4 2 kn bdrpb 9009.21

39、8238 . 8 )26. 05 . 3(07650. 0)273 2 50 2 0 （值基本資料表 2 號腹拱墩： kn p 5872.223 248 . 82 . 0246 . 0)7 . 04 . 07 . 07 . 1 2 85 . 0 (28 . 81958 . 2 2 3 號腹拱墩： knp6665.11248 . 8156 . 0 ) 2 208 . 0 4581 . 0 ( 腹拱集中恒重： knp knp knp 9144.4476665.112/ )0972.117593.989( 1802.12135872.223593.989 273.14876800.497593.98

40、9 15 14 13 (3)拱上實(shí)腹段 拱頂填料及橋面系： knbhlp dx 7512.848208 . 85 . 06449 . 9 2016 曲邊三角形塊(見圖 3.6)： 圖 3.7 曲邊三角形塊 60.47127652 60.405232668009.23/64055. 9 11.16297763)1 2 ln( 756. 1 1 x x x k l l mmk m 49.29600239) 74766 . 0 1 1 (6469 . 0 51423 . 9 ) cos 1 1 ( 1 上 yff kn bkshk km fl p 742.21611198.89)1.11312143

41、 -40.48891649( 162977631 . 1 ) 1756. 1 ( 296002394 . 9 8009.23 )( ) 1( 3000 11 17 mll kshk kchk k shk l xxx 7.2425720.75092249 )( / ) 1() 2 ( 00 00 0 0 3.3.3 驗(yàn)算拱軸系數(shù) 上部結(jié)構(gòu)的恒載對拱跨截面和拱腳截面的力矩比值符合等于接近選定的系 4/ lm 數(shù)相應(yīng)的值的條件，則選定的系數(shù)可作為該設(shè)計(jì)的拱軸線系數(shù)使用。 fy/ 4/1m (1)半拱恒載對拱跨截面和拱腳的力矩 4/ l 半拱恒載對拱跨截面和拱腳的力矩計(jì)算及結(jié)果見表 3.3。 4/ l

42、 表 3.3 半拱恒載對拱跨 4/ l 截面和拱腳的力矩 1/4 截面拱腳截面 分塊號 恒重 )(kn 力臂 )(m 力 )(mkn 力臂 )(m 力矩 )(mkn p0-124241.65911580.73848023.6853 p131487.273 13 2/ll 6767.0921 p141213.180 14 2/ll 11464.5529 p15447.914 15 4/ll975.356 15 2/ll6305.7389 p16848.7512/4/ x ll6007.461 2/2/ x ll16107.9822 p17742.216 0 4/xl3457.152 0 2/xl

43、12289.858 p18544.495 18 4/ll3813.291 18 2/ll10293.0302 合計(jì)9525.48925833.998111251.9397 (2)驗(yàn)算拱軸系數(shù) 設(shè)計(jì)的拱橋在主拱圈兩截面的恒重力矩比值： 80.23221166 9397.11125 998.25833 4 1 j m m 假定的拱軸系數(shù)，相應(yīng)的，則 756 . 1 m 70.23000323 4/1 f y (半級)，說明假定的拱軸系數(shù)與該設(shè)計(jì)的 002208 . 0 4/14 1 f y m m j0025 . 0 756 . 1 m 拱軸線接近，可選定作為設(shè)計(jì)的拱軸線系數(shù)。 756 . 1 m

44、 3.4 拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù) (3)0.344939 9.51433.28187yiiifm表）值 001063669 . 0 5143 . 9 3103 . 0 2 2 2 2 f 011668772 . 0 001063669 . 0 9703.10)9()( 2 2 1 f 值表上冊拱橋 009684465 . 0 0016063669 . 0 10477 . 9 )11()( 2 2 f 值表上冊拱橋 01155685 . 0 1 1 3.5 主拱圈截面內(nèi)力計(jì)算 大跨徑拱橋應(yīng)驗(yàn)算拱頂、3/8 拱跨、1/4 拱跨和拱腳四個(gè)截面，必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算 1/8 拱 跨截面。本例只驗(yàn)算拱頂，1

45、/4 拱跨，3/8 拱跨和拱腳四個(gè)截面的內(nèi)力。 3.5.1 恒載內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算拱圈內(nèi)力時(shí)，為利用現(xiàn)有的表格，一般采用所確定的拱軸線進(jìn)行計(jì)算。但是 在確定拱軸系數(shù)時(shí)，計(jì)算得的恒載壓力線與確定的拱軸線很難在“五點(diǎn)”完全重合，本 例中二者相差 0.232211668-0.2300032370.002208。當(dāng)這個(gè)偏差較大時(shí)，要用“假載法” 計(jì)入其影響。 (1)不計(jì)彈性壓縮的恒載推力為 kn f m h j g 08593.11693 9.5143 7111251.939 單位拱寬的恒載推力為 knhg7598.1328 8 . 8 08593.11693 (2) 計(jì)入彈性壓縮的恒載推力（單位拱寬）見

46、表 3.4。 表 3.4 計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力 項(xiàng)目拱頂3/8 截面1/4 截面拱腳 1 y0.00.53572.18839.5143 1 yyy s 3.28192.74621.0936-6.2324 cos 10.983940.935310.74766 cos 1cos 1 g g g h h n 1313.40351335.33831406.29951765.7434 yhm gg 1 1 50.397242.171316.7933-95.7070 3.5.2 活載內(nèi)力計(jì)算 (1)公路二級和人群荷載的內(nèi)力 單位拱寬汽車荷載 1 22 7.875 1.7898/ 8.88.88.8 c

47、kkkkn m 二級二級 式中，為車道數(shù)；為車道折減系數(shù)，雙車道不折減，根據(jù)規(guī)范要求 2c 1 。 10.5 0.757.875/kkn m 二級 單位拱橋人群荷載 2 22 0.8 30.545/ 8.88.8 b kqkn m 人 式中，為人行道寬度，根據(jù)規(guī)范要求 mb8 . 0 2 /3mknq 人 不計(jì)彈性壓縮的公路二級及人群荷載內(nèi)力見表 3.5。 表 3.5 不計(jì)彈性壓縮的公路二級及人群荷載的內(nèi)力 計(jì)算荷載影響線面積 截面項(xiàng)目 2/8.8pk2/8.8qkq人表(iii)值乘數(shù)面積 max m 59.72851.78980.5450.0064214.50195 相應(yīng) h159.728

48、51.78980.5450.064092/f15.26365 min m59.72851.78980.545-0.00512-11.5336 拱頂 相應(yīng) h159.72851.78980.5450.062552/f14.89688 max m 59.72851.78980.5450.00838218.9885 相應(yīng) h159.72851.78980.5450.063432/f15.10646 min m59.72851.78980.545-0.00782-17.561 3/8l 截面 相應(yīng) h159.72851.78980.5450.063222/f15.05645 max m 59.7285

49、1.78980.5450.00902220.43869 相應(yīng) h159.72851.78980.5450.040612/f9.671662 min m59.72851.78980.545-0.00982-22.2968 1/4 截面 相應(yīng) h159.72851.78980.5450.086032/f20.48887 max m 59.72851.78980.5450.01817241.17195 相應(yīng) h159.72851.78980.5450.088872/f21.16524 相應(yīng) v59.72851.78980.5450.16187.70197 min m59.72851.78980.54

50、5-0.01522-0.7245 相應(yīng) h159.72851.78980.5450.037772/f8.995288 拱腳 相應(yīng) v59.72851.78980.5450.338216.09893 （續(xù)表） 截面項(xiàng)目表中值表中值*系數(shù)人群力或彎矩汽車力或彎矩 max m 0.0512.427227.91016170.9291 相應(yīng) h10.23221.160958.3256396.66026 min m-0.012-0.5926-6.291-56.0401 拱頂 相應(yīng) h10.12130.606458.1255762.88438 max m 0.05642.6828410.3574194.22

51、69 相應(yīng) h10.2061.03018.2398988.56346 min m-0.027-1.2814-9.5787-107.969 3/8 截面 相應(yīng) h10.17520.8768.2126179.26978 max m 0.05972.8437311.1484206.4324 相應(yīng) h10.13570.67865.2754557.84183 min m-0.028-1.3452-12.162-120.254 1/4 截面 相應(yīng) h10.2061.030111.175798.19674 max m 0.05052.4043722.4574217.2976 相應(yīng) h10.19690.984

52、511.544796.68368 相應(yīng) v0.29270.292654.2010731.26432 min m-0.062-2.9523-0.3952-177.631 相應(yīng) h10.06230.31174.9065234.71689 拱腳 相應(yīng) v0.93850.938488.7812384.86741 注：在求拱腳相應(yīng)反力 v 時(shí)，以公路 ii 級等代荷載乘以全部反力影響線面積。 計(jì)入彈性壓縮的公路二級和人群荷載內(nèi)力分別見表 3.6，3.7。 表 3.6 計(jì)入彈性壓縮的公路二級汽車荷載內(nèi)力 項(xiàng)目拱頂3/8 截面 123456 max m min m max m min m cos 10.98

53、394 sin00.17852 與 m 相應(yīng)的 h96.660362.884488.563579.2697 與 m 相應(yīng)的 v sincos 1 vhn96.660362.884490.009080.5636 1 1 1 hh 1.11710.72671.02350.9161 軸向力 hncos1.11710.72671.00710.9014 nnnp 95.543262.157689.001979.6622 m170.929-56.0401194.2269-107.9686 y= 1 yys3.28192.7462 ynm3.66612.38512.81082.5158 彎矩 mmm p 1

54、74.5952-53.6550197.0377-105.4528 （續(xù)表） 項(xiàng)目1/4 截面拱腳 1278910 max m min m max m min m cos 0.935310.74766 sin0.353840.66408 與 m 相應(yīng)的 h57.841898.1967496.683734.7169 與 m 相應(yīng)的 v31.264384.8674 sincos 1 vhn61.8424104.988493.048582.3152 1 1 1 hh 0.66851.1348451.11740.4012 軸向力 hncos0.62521.0614320.83540.29997 nnnp

55、 61.2172103.92792.213182.0152 m206.4324-120.254217.2976-177.6309 y= 1 yys1.0936-6.2324 ynm0.73101.24104-6.9639-2.5006 彎矩 mmm p 207.1634-119.013210.3338-180.1315 表 3.7 計(jì)入彈性壓縮的人群荷載內(nèi)力 項(xiàng)目拱頂3/8 截面 123456 max m min m max m min m cos 10.98394 sin00.17852 與 m 相應(yīng)的 h8.32568.23998.212679.2697 與 m 相應(yīng)的 v sincos

56、1 vhn8.32568.37448.346780.5636 1 1 1 hh 0.09620.09520.09490.9161 軸向力 hncos0.09620.09370.09340.9014 nnnp 8.22948.28078.253479.6622 m7.910210.3573-9.5787-107.9686 y= 1 yys3.28192.7462 ynm0.31580.2615120.26062.5158 彎矩 mmm p 8.225910.61887-9.3181-105.4528 （續(xù)表） 項(xiàng)目1/4 截面拱腳 1278910 max m min m max m min m

57、cos 0.935310.74766 sin 0.353840.66408 與 m 相應(yīng)的 h5.275511.175811.54474.9065 與 m 相應(yīng)的 v4.20118.7812 sincos 1 vhn 5.640311.948711.42139.4999 1 1 1 hh 0.06100.12920.13340.0567 軸向力 hncos 0.05700.12080.09980.0424 nnnp 5.583311.827911.32169.4575 m11.1484-12.161922.4574-0.3952 y= 1 yys 1.0936-6.2324 ynm 0.066

58、70.1412-0.8315-0.3534 彎矩 mmm p 11.2151-12.020621.6259-0.7486 3.5.3 溫度內(nèi)力計(jì)算 拱圈合攏溫度 15c 拱圈砌體線膨脹系數(shù)000008 . 0 10 號砂漿 60 號塊石的彈性模量為 mpae7300 變化溫差15tc 溫度變化在彈性中心產(chǎn)生的水平力： kn f ei h t t 93718.6115 5143 . 9 100428 . 0 6490. 0103 . 7108 100428 . 0 2 66 2 單位拱寬的溫度變化在彈性中心產(chǎn)生的水平力： knht038312 . 7 8 . 8 93718.61 拱圈溫度變化內(nèi)

59、力見表 3.8。 表 3.8 溫度內(nèi)力 溫度上升 項(xiàng) 目 拱頂3/8 截面l/4 截面拱腳 cos 10.983940.935310.74766 y= 1 yys3.28192.74621.0936-6.2324 tt hn cos7.03836.92536.58305.2623 yhm tt -23.0988-19.3286-7.696943.8658 注：1.溫度下降時(shí)的內(nèi)力與溫度上升的內(nèi)力符號相反； 2.當(dāng)砂漿為小石子混凝土?xí)r，應(yīng)酌情計(jì)入徐變的影響。 3.6 主拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，構(gòu)件按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的原則是：荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值 小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值，即 ),(

60、 0dd afrsr 式中 -結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本題為二級設(shè)計(jì)安全等級為 1.0； 0 -作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （jtg d60 s 2004） 的規(guī)定計(jì)算； ( )-構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值函數(shù)； r -材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； d f -幾何參數(shù)設(shè)計(jì)值，可采用集合參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，即設(shè)計(jì)文件規(guī)定值。 d a k a 按通規(guī)公式（4.1.6-1） ，結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的基本組合為： m i n j qjkqjckqkqgikgikud ssss 12 1100 )( 式中 -永久作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，分為對結(jié)構(gòu)承載不利和有利兩種情況，所 gi 以本例分別取 1.2 和 1.0 各自驗(yàn)算；