實(shí)腹是拱橋課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、鍵入文檔標(biāo)題 2012/6/14 等截面實(shí)腹式拱橋計(jì)算書 1 設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)荷載 公路級(jí)汽車荷載，人群荷載橋面凈寬 凈附人行道凈跨徑 凈矢高 凈矢跨比 拱圈厚度 拱圈寬度 主拱頂填土高度 拱圈材料重力密度 拱上建筑材料重力密度 路面及填料重力密度 拱圈材料抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 拱圈材料抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 拱圈材料彈性模量 1 確定拱軸系數(shù)暫時(shí)假定，據(jù)此可求得 （由表查出） ，和假設(shè)的m值相符。根據(jù)拱腳截面值確定拱軸線：，拱圈幾何性質(zhì)表 表格 1.1-12 不及彈性壓縮的自重水平推力半拱的形心位置如圖所示，填料和拱圈的面積分別為和3 彈性中心位置和彈性壓縮系數(shù)彈性中心離拱頂距離（根據(jù)拱橋手冊(cè)附表3-3求得）

2、根據(jù)拱橋手冊(cè)公式4-18，由于彈性壓縮引起的彈性中心贅余力為。系數(shù)、可以由手冊(cè)附表3-9和附表3-11求得。則由于彈性壓縮引起的彈性中心贅余力為4 自重效應(yīng)1）拱頂截面（24號(hào)截面），計(jì)入彈性壓縮的水平推力軸向力彈性壓縮彎矩 2）拱腳截面（0號(hào)截面），計(jì)入彈性壓縮的水平推力，軸向力彈性壓縮彎矩5 規(guī)范第條拱的強(qiáng)度驗(yàn)算用的公路一級(jí)汽車荷載效應(yīng)每車道均布荷載為，集中荷載用直線內(nèi)插法求得：拱圈寬度為8.5m，承擔(dān)雙車道一級(jí)車道荷載，每米拱寬承擔(dān)均布荷載，承擔(dān)集中荷載1） 拱頂截面拱頂截面彎矩及其相應(yīng)的軸向力影響線面積和坐標(biāo)通過查表拱橋手冊(cè)附表3-14和計(jì)算得到，具體情況列于下表：拱頂截面彎矩及其相應(yīng)

3、的軸向力影響線面積和坐標(biāo) 表格 1.1-3影響線 正彎矩負(fù)彎矩均布荷載考慮彈性壓縮彎矩影響線面積相應(yīng)軸力影響線面積集中荷載不考慮彈性壓縮彎矩影響線坐標(biāo)相應(yīng)水平推力影響線坐標(biāo)a)拱頂截面正彎矩均布荷載作用下考慮彈性壓縮的彎矩 相應(yīng)的考慮彈性壓縮的軸向力集中荷載作用下不考慮彈性壓縮的彎矩 相應(yīng)的不考慮彈性壓縮的水平推力彈性壓縮附加水平推力彈性壓縮附加彎矩考慮彈性壓縮后水平推力考慮彈性壓縮后得彎矩b) 拱頂截面負(fù)彎矩均布荷載作用下考慮彈性壓縮負(fù)彎矩相應(yīng)的考慮彈性壓縮的軸向力集中荷載下不考慮彈性壓縮的負(fù)彎矩相應(yīng)的不考慮彈性壓縮的水平推力彈性壓縮附加水平推力彈性壓縮附加彎矩考慮彈性壓縮水平推力考慮彈性壓

4、縮彎矩2）拱腳截面拱腳截面彎矩及其相應(yīng)的水平推力和左拱腳反力影響線面積和坐標(biāo) 表格 1.1-4影響線正彎矩負(fù)彎矩均布荷載考慮彈性壓縮彎矩影響線面積相應(yīng)的軸向力影響線面積集中荷載不考慮彈性壓縮彎矩影響線坐標(biāo)（截面號(hào)17）相應(yīng)水平推力影響線坐標(biāo)（截面號(hào)17）（截面號(hào)7）相應(yīng)左拱腳反力影響線坐標(biāo)0.29337（截面號(hào)17）0.93750（截面號(hào)7）A） 拱腳截面正彎矩均布荷載作用下，考慮彈性壓縮彎矩相應(yīng)的考慮彈性壓縮的軸向力集中荷載作用下不考慮彈性壓縮的彎矩 相應(yīng)的不考慮彈性壓縮的水平推力彈性壓縮附加水平推力彈性壓縮附加彎矩考慮彈性壓縮后水平推力考慮彈性壓縮后得彎矩與相應(yīng)的左拱腳反力（集中荷載計(jì)算剪

5、力乘以1.2）軸向力B） 拱腳截面負(fù)彎矩均布荷載作用下考慮彈性壓縮負(fù)彎矩相應(yīng)的考慮彈性壓縮的軸向力集中荷載下不考慮彈性壓縮的負(fù)彎矩相應(yīng)的不考慮彈性壓縮的水平推力彈性壓縮附加水平推力彈性壓縮附加彎矩考慮彈性壓縮水平推力考慮彈性壓縮彎矩與相應(yīng)的左拱腳反力（集中荷載計(jì)算剪力乘以1.2）軸向力C） 拱頂、拱腳截面汽車荷載效應(yīng)匯總表汽車荷載效應(yīng)匯總表 表格 1.1-5荷載效應(yīng)單位拱頂拱腳正彎矩負(fù)彎矩正彎矩負(fù)彎矩軸向力彎矩6 規(guī)范第條第1款拱的強(qiáng)度驗(yàn)算用的人群荷載效應(yīng) 人群荷載加載于影響線上，全橋人行道寬的人群荷載為, ，每米橋?qū)挒椤?人群荷載的均布荷載，每米橋?qū)挼木己奢d強(qiáng)度為公路一級(jí)汽車荷載效應(yīng)的倍，

6、因此可以利用騎車荷載中均布荷載效應(yīng)乘以0.2142倍的系數(shù)。人群荷載效應(yīng)計(jì)算結(jié)果如表所示人群荷載效應(yīng)表 表格 1.1-6荷載效應(yīng)單位拱頂拱腳正彎矩負(fù)彎矩正彎矩負(fù)彎矩軸向力彎矩8 溫度作用效應(yīng) 溫度荷載:合攏溫度10,最高溫度33,最低溫度-5。 根據(jù)通規(guī)條文說明結(jié)構(gòu)最高溫度為： 則在結(jié)構(gòu)和龍后，結(jié)構(gòu)升溫，降溫 按照手冊(cè)公式4-32，溫度變化引起的彈性中心贅余力為 式中： 砌體線膨脹系數(shù)，按規(guī)范表，； 溫度變化值，； 拱的計(jì)算跨徑，； 自手冊(cè)附表3-5查取求出 系數(shù)， 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)范，0.7為折減系數(shù)。以上計(jì)算為溫度變化，引起的每米拱寬彈性中心贅余力，溫度上升取正值，溫度下降取負(fù)值。 溫

7、度上升，；溫度下降，拱頂截面溫度上升引起的軸向力，彎矩剪力拱頂截面溫度下降引起的截面軸向力彎矩剪力拱腳截面溫度升引起的截面軸向力彎矩剪力拱腳截面溫度下降引起的截面軸向力彎矩剪力8）規(guī)范第條第2款拱的整體“強(qiáng)度穩(wěn)定”演算用的荷載效應(yīng)半拱全部自重力為（1m拱寬），整體“強(qiáng)度穩(wěn)定”驗(yàn)算用的荷載為（分母為半拱跨長）。拱的推力影線線面積按拱橋手冊(cè)附表3-14，取1/4拱跨處，與相應(yīng)的影響線面積和與相應(yīng)的影響線面積之和， 按規(guī)范公式（），拱的軸向力為：， 其中。 按規(guī)范第條第2款，軸向力偏心距可取水平推力計(jì)算時(shí)同一荷載布置的拱跨1/4處彎矩設(shè)計(jì)值除以軸向力設(shè)計(jì)值。均布荷載作用下拱跨1/4處正負(fù)彎矩影響線總

8、面積按拱橋手冊(cè)附表3-14為彎矩為。 按第8款，溫度上升贅余力為，溫度下降贅余力為。由于在合龍之前裸拱受力時(shí)間不長，溫度變化不大，所以溫度作用效應(yīng)乘以0.7。溫度作用軸向力按下式計(jì)算：溫度上升 溫度下降 溫度作用的偏心距計(jì)算，可先計(jì)算溫度作用下1/4跨彎矩，然后除以相應(yīng)軸向力。溫度作用下1/4跨彎矩為：溫度上升 溫度下降 10拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算用的荷載效應(yīng)1） 自重剪力自重產(chǎn)生的左拱腳反力，（根據(jù)半拱自重算出）。自重產(chǎn)生的左拱腳考慮彈性壓縮的水平推力自第3、4款可得：自重產(chǎn)生的剪力為：2） 汽車荷載剪力汽車荷載考慮彈性壓縮的水平推力影響線面積可取拱頂處，與相應(yīng)的水平推力的影響線面積和相應(yīng)

9、的水平推力影響線面積之和，即則汽車均布荷載產(chǎn)生的考慮彈性壓縮的水平推力為：。汽車荷載不考慮彈性壓縮的水平推力影響線坐標(biāo)，按拱橋附表3-12（11），其最大值為。汽車荷載集中力產(chǎn)生的不考慮彈性壓縮的水平推力為：。彈性壓縮在彈性中心的贅余力為：。則考慮彈性壓縮的水平推力為：則車道荷載考慮彈性壓縮的水平推力為：。汽車荷載左拱腳反力影響線面積，按拱橋手冊(cè)附表3-14，可取拱頂處，與相應(yīng)的左拱腳影響線面積與相應(yīng)的左拱腳影響線面積之和，即。則汽車荷載均布荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為：汽車荷載集中力產(chǎn)生的左拱腳反力影響線坐標(biāo)，在跨中截面（集中荷載設(shè)于跨中，是為了與求水平推力時(shí)一致）坐標(biāo)按拱橋附表3-7（11），為

10、0.5。由汽車集中荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為：（通規(guī)第條，集中荷載計(jì)算剪力時(shí)乘以1.2的系數(shù)）。汽車荷載作用下左拱腳的反力為：汽車荷載的剪力為：3） 人群荷載剪力考慮彈性壓縮的水平推力影響線面積，按第2）項(xiàng)為18.076，則人群荷載考慮彈性壓縮的水平推力為：（每米橋?qū)捜巳汉奢d）左拱腳反力影響線面積按第二項(xiàng)為12.781，人群荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為：人群荷載的剪力為：4） 溫度作用效應(yīng)溫度作用效應(yīng)見第8款，溫度上升拱腳，溫度下降引起的拱腳剪力。5） 與剪力相應(yīng)的軸向力自以上1）-3）三項(xiàng)計(jì)算，可求得與剪力相應(yīng)的軸向力N，用于摩擦抗剪的計(jì)算。A） 自重B） 汽車荷載C） 人群荷載D） 溫度作用產(chǎn)生的軸

11、向力見第8款，其值如下：溫度上升：溫度下降： 11 拱圈作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值匯總1） 拱圈強(qiáng)度驗(yàn)算按規(guī)范第條第1款進(jìn)行，其作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值如表所示。拱圈強(qiáng)度驗(yàn)算作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值（每米拱寬） 表格 1.1-7作用作用效應(yīng)單位拱頂拱腳正彎矩負(fù)彎矩正彎矩負(fù)彎矩永久荷載軸向力721.097721.0971010.9881010.988彎矩30.05930.059-63.688-63.688汽車荷載軸向力102.23755.89193.67286.826彎矩73.235-22.06107.257-114.607人群荷載軸向力5.4274.2216.7794.878彎矩2.732-1.4397.433-4.633溫

12、度上升軸向力19.17319.17313.67513.675彎矩-28.74-28.7460.89360.893溫度下降軸向力-9.708-9.708-6.924-6.924彎矩14.55214.552-30.833-30.8332） 拱圈整體“強(qiáng)度穩(wěn)定性”驗(yàn)算按規(guī)范第第2款進(jìn)行，其作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值如表所示。拱圈整體“強(qiáng)度穩(wěn)定”驗(yàn)算作用標(biāo)準(zhǔn)值（每米拱寬）表格 1.1-8 效應(yīng)作用軸向力（kN）彎矩（kNm）永久荷載1154.006-88.923溫度上升14.293-7.886溫度下降-7.2373.9933） 拱腳截面直接抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算按規(guī)范第條計(jì)算，其作用效果如表。拱腳截面剪力及其相應(yīng)的軸向力標(biāo)

13、準(zhǔn)值 表格 1.1-9 效應(yīng)作用剪力（kN）與建立相應(yīng)的軸向力（kN）永久荷載-41.0681051.492汽車荷載36.287134.797人群荷載1.88311.568溫度上升13.43813.675溫度下降-6.805-6.92412 拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算按規(guī)范第條進(jìn)行。當(dāng)按規(guī)范第條計(jì)算時(shí)，不計(jì)長細(xì)比、對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響，即令、小于3，取為3。按通規(guī)公式，結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的基本組合為： 通規(guī)（）式中各符號(hào)的意義不在贅述。按規(guī)范公式（） 式中為偏心距和長細(xì)比對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，見規(guī)范第條。 式中：、分別為方向和方向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)； 、分別為方向

14、和方向截面重心至偏心方向的界面邊緣的距離； 、軸向力在方向、方向的偏心距，其中為繞軸的彎矩設(shè)計(jì)值，為軸向力設(shè)計(jì)值； 截面形狀系數(shù)，矩形截面為8； 、彎曲平面內(nèi)回轉(zhuǎn)半徑，和分別為繞 軸和繞軸的慣性矩，為截面面積； 與砂漿強(qiáng)度有關(guān)的系數(shù)，； 、構(gòu)件在方向和方向的長細(xì)比，按規(guī)范公式（）、（），當(dāng)、小于3時(shí)取為3。 在截面強(qiáng)度驗(yàn)算中，不計(jì)、，即取、小于3取為3。這樣，得。 最后得: 。 拱頂截面承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算由兩表完成表表1.1-10A和表1.1-10B，A內(nèi)的結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù)取1.2，B內(nèi)的結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù)取1.0。兩表分別以較大的軸向力和較大的偏心距對(duì)承載力比較。兩表計(jì)算中，偏心距均在規(guī)范規(guī)

15、定的范圍 承載力驗(yàn)算也符合規(guī)定。 上兩表計(jì)算中，的結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù)，凡使彎矩總和絕對(duì)值較大者取1.2，反之取1.0。作用效應(yīng)+溫升+溫降+溫升+溫降（重心軸以上）（重心軸以上）（重心軸以下）（重心軸以上）符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定拱頂截面強(qiáng)度驗(yàn)算 表1.1-10A作用效應(yīng)+溫升+溫降+溫升+溫降（重心軸以上）（重心軸以上）（重心軸以下）（重心軸以上）符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定拱頂截面強(qiáng)度驗(yàn)算 表1.1-10B拱腳截面驗(yàn)算由表1.1-11A和表1.1-11B兩表完成其中表A內(nèi)的結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù)取1.2，表B內(nèi)的結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù)取1.0，兩表各以較大的軸向力和較大的偏心距對(duì)承載力進(jìn)行比較。下兩表計(jì)算中，的結(jié)構(gòu)自重分項(xiàng)系數(shù)，凡使彎矩總和絕對(duì)值較大者取1.2，反之取1.0。承載力驗(yàn)算結(jié)果見表，均符合規(guī)定。作用效應(yīng)+溫升+溫降+溫升+溫降（重心軸以上）（重心軸以上）（重心軸以下）（重心軸以下）符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定拱腳截面強(qiáng)度驗(yàn)算 表1.1-11A作用效應(yīng)+溫升+溫降+