悬链线等截面箱形无铰拱桥设计理念

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1、悬链线等截面箱形无铰拱桥设计悬链线等截面箱形无铰拱桥设计指导老师：李学文、钟惠萍、涂光亚、吕毅刚 适用班级：道土06-1、2班设计时间：09-10学年度第一学期第17周学号、荷载等级、跨径及矢跨比对应一览表学号、荷载等级、跨径及矢跨比对应一览表学号范围学号范围汽车荷载等级汽车荷载等级人群荷载人群荷载(kN/m2)跨径跨径(m)矢跨比矢跨比101-110公路公路I级级3.0701/6111-120公路公路I级级2.5801/7121-130公路公路I级级3.0601/8131-140公路公路II级级2.5701/6201-210公路公路II级级3.0801/7211-220公路公路II级级2.5

2、601/8221-230公路公路I级级3.0701/7231-240公路公路I级级2.5801/8其他其他公路公路II级级3.0601/6http:/ 人群荷载（人群荷载（kN/m2）跨径跨径(m)矢跨比矢跨比301-310公路公路I级级2.5601/6311-320公路公路I级级3.0 701/7321-330公路公路I级级2.5 801/8331-340公路公路II级级3.0601/6401-410公路公路II级级2.5701/7411-420公路公路II级级3.0801/8421-430公路公路I级级2.5801/7431-440公路公路I级级3.0801/7其他其他公路公路II级级2.

3、5701/8一、设计基本资料一、设计基本资料1.荷载等级：公路荷载等级：公路I级或公路级或公路II级级,人群人群2.5 kN/m2或或3.0 kN/m2。（具体情况见表。（具体情况见表1）2.桥面净宽：净桥面净宽：净721.0米人行道。米人行道。3.净跨径：净跨径：l0=60.00 80.00米。米。4.矢跨比：矢跨比：f0/l0=1/61/8。（具体情况见表。（具体情况见表1）5.拱顶最小填料厚度：拱顶最小填料厚度：hd=0.50 米。米。主拱箱横断面图主拱箱横断面图 一、设计基本资料一、设计基本资料6.材料性质：材料性质：预制闭合拱箱及现浇填缝：预制闭合拱箱及现浇填缝：30号钢筋混凝号钢筋

4、混凝土土,E1=3.0 104 MPa,1=25.0 kN/m3；横挑梁：预制横挑梁：预制30号钢筋混凝土号钢筋混凝土,2=24.0 kN/m3；拱上底梁、立柱、盖梁、腹拱、人行道栏拱上底梁、立柱、盖梁、腹拱、人行道栏杆：杆：20号现浇或预制钢筋混凝土号现浇或预制钢筋混凝土,3=24.0 kN/m3；一、设计基本资料一、设计基本资料6.材料性质：材料性质：拱顶及拱腹填料、护拱：拱顶及拱腹填料、护拱：10号砂浆砌片号砂浆砌片石石,4=23.0kN/m3；侧墙：侧墙：10号砂浆砌片石号砂浆砌片石,4=23.0kN/m3；桥面：桥面：6 cm厚沥青混凝土厚沥青混凝土,5=23.0kN/m3。7.栏杆

5、、人行道：全桥宽平均每延米栏杆、人行道：全桥宽平均每延米10.5kN；8.桥面标高：桥面标高：85.460 米。米。二、参考依据二、参考依据o 主拱箱：采用主拱箱：采用5箱组成箱组成,各部分尺寸见各部分尺寸见“主拱箱断主拱箱断面图面图”；o 腹拱墩的布置：高墩采用立柱式腹拱墩的布置：高墩采用立柱式,也可采用挖空也可采用挖空的横墙式；的横墙式；o 计算温度影响时计算温度影响时,设定：最高月平均气温设定：最高月平均气温30,最最低月平均气温低月平均气温4,合拢温度合拢温度14；o 混凝土收缩按温度下降混凝土收缩按温度下降10考虑。考虑。三、设计依据及参考资料三、设计依据及参考资料1.公路工程技术标

6、准公路工程技术标准(JTJ 001-97),人民交通出人民交通出版社版社,交通部部颁标准交通部部颁标准2.公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004),人人民交通出版社民交通出版社,交通部部颁标准交通部部颁标准3.公路砖石及混凝土桥涵设计规范公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ 022-85),人民交通出版社人民交通出版社,交通部部颁标准交通部部颁标准4.公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85),人民交通出版社人民交通出版社,交通部部颁标准交通部部颁标准三、设计依据及参考资料三、设计依据及参考资料5.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设

7、计规公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范范(JTG D62-2004),人民交通出版社人民交通出版社,交通部部交通部部颁标准。颁标准。6.公路桥涵设计手册公路桥涵设计手册拱桥拱桥(上、下册上、下册),人民人民交通出版社交通出版社,顾懋清顾懋清 石绍浦主编石绍浦主编7.桥梁计算示例集桥梁计算示例集拱桥拱桥(二二),人民交通出版人民交通出版社社,王国鼎王国鼎 钟圣斌主编钟圣斌主编四、成果及要求四、成果及要求o 成果：成果：n 设计计算书一份（手写）；设计计算书一份（手写）；n 拱上结构及主拱圈断面图一张（拱上结构及主拱圈断面图一张（CAD画）。画）。o 要求要求n 计算书整洁、清晰计算书整洁、

8、清晰,一律采用国际标准单位一律采用国际标准单位,小小数点位数要求统一；数点位数要求统一；n 统一采用统一采用A3的图纸的图纸,且要求构造正确且要求构造正确,按比例按比例绘制绘制,图形线条符合工程制图的要求。图形线条符合工程制图的要求。四、成果及要求四、成果及要求o 设计计算书构成（按前后装订顺序排列）设计计算书构成（按前后装订顺序排列）封面、扉页封面、扉页 课程设计任务书课程设计任务书 摘要（关键词摘要（关键词35个）个）目录（要编写页码目录（要编写页码,且与正文对应）且与正文对应）正文正文 参考文献、致谢参考文献、致谢 附件（相关图纸）附件（相关图纸）五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参

9、考）o 主拱圈截面几何特性计算主拱圈截面几何特性计算 阴影部分及现浇纵缝应计入箱形拱主拱圈面积。阴影部分及现浇纵缝应计入箱形拱主拱圈面积。o 拱上建筑布置拱上建筑布置n 主拱圈宽度主拱圈宽度 桥面宽度为桥面宽度为人人行道行道,则桥面全宽为则桥面全宽为9.5m。o 可采用可采用,设置横贯全桥的钢筋混凝设置横贯全桥的钢筋混凝土挑梁；土挑梁；将人行道做成将人行道做成悬挑式。悬挑式。五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参考）o 拱上建筑布置拱上建筑布置n 为加强箱壁的局部稳定性为加强箱壁的局部稳定性,提高箱拱的抗扭刚提高箱拱的抗扭刚度度,拱箱内须设置拱箱内须设置。o 腹孔墩处均宜设置；腹孔墩处均宜设

10、置；o 除腹孔墩外除腹孔墩外,一般按间距一般按间距2.02.5m进行布置进行布置,且不宜大于且不宜大于5.0m,厚度在厚度在0.060.08m左右左右,中中间挖空间挖空,以减轻重量和方便施工。以减轻重量和方便施工。http:/ 拱上建筑布置拱上建筑布置n 拱型腹孔一般每半跨内不超过主拱跨径的拱型腹孔一般每半跨内不超过主拱跨径的1/41/3,跨中存在一实腹段跨中存在一实腹段,腹孔跨数以腹孔跨数以36孔孔为宜为宜。n 腹拱跨径一般选用腹拱跨径一般选用2.55.5m,也不宜大于主拱也不宜大于主拱跨径的跨径的1/81/15。n 腹拱宜做成等跨的腹拱宜做成等跨的,以利于腹拱墩的受力和方以利于腹拱墩的受力

11、和方便施工。便施工。五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参考）o 拱上建筑布置拱上建筑布置n 常采用常采用f/l=1/2-1/6的圆弧形板拱的圆弧形板拱,或或f/l=1/10-1/12的微弯板的微弯板,或或f/l=1/4-1/8的双曲拱。的双曲拱。n 腹拱圈的厚度与它的构造形式有关腹拱圈的厚度与它的构造形式有关,当当l=14m时时,石板拱的厚度不小于石板拱的厚度不小于30cm,混混凝土板拱的厚度不小于凝土板拱的厚度不小于15cm,微弯板的厚度微弯板的厚度不小于不小于14cm(其中预制其中预制6cm,现浇现浇8cm)；当当l=46m时时,可采用双曲拱可采用双曲拱,其厚度一般为其厚度一般为30-

12、40cm。五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参考）o 拱上建筑布置拱上建筑布置n 腹孔墩可采用横墙式或排架式。腹孔墩可采用横墙式或排架式。横墙式横墙式排架式排架式五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参考）o 确定拱轴系数确定拱轴系数n 布置拱上建筑布置拱上建筑(拱上构造拱上构造)及桥面系；及桥面系；n 假定拱轴系数假定拱轴系数m(或或 ),可假定可假定m=2.514,或或者者 =0.215;n 计算各部分恒载重量及其对计算各部分恒载重量及其对1/4截面、拱脚截截面、拱脚截面的力矩面的力矩M1/4和和Mj。fy4/1fy41五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参考）o 确定拱轴系数确定拱

13、轴系数n 计算计算 ,如果如果 与假定与假定值相差在一级值相差在一级(0.005)以内以内,则则m即为采即为采用值。用值。n 否则否则,将计算的将计算的 (或相应的或相应的m)作为新作为新的假定值的假定值,重新计算重新计算,直到满足要求直到满足要求(相对相对误差误差0.005)为止。为止。jMMfy4141fy41fy41五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参考）o 主拱圈恒载内力计算：主拱圈恒载内力计算：n 要求用要求用“假载法假载法”计算恒载压力线与拱轴线计算恒载压力线与拱轴线在在“五点五点”存在的内力偏差。存在的内力偏差。五、计算步骤（供参考）五、计算步骤（供参考）o 主拱圈恒载内力计

14、算：主拱圈恒载内力计算：n 空腹式拱轴线的变化是通过改变空腹式拱轴线的变化是通过改变l/4截面处的截面处的纵坐标纵坐标y1/4来实现的来实现的,设拱轴系数为设拱轴系数为m时时,l/4截截面处的纵坐标为面处的纵坐标为 ,则有则有：4/1y832224/14/1lqMlqMfyxjxxq的负号为：的负号为：为正；为正；为负为负mm mm 拱轴系数调整后,拱的几何尺寸和内力计算应根据 确定。空腹拱的重力内力计算方法与实腹拱相同。即先计算结构重力和 共同作用下的水平推力：不计弹性压缩损失：mxqflqMHxjg82计入弹性压缩损失：ggHH)11(1然后减去或加上假载 作用下的内力xq调整时注意用假载法调整拱轴线不能同时改善拱顶、拱脚两个控制截面的内力。同时对其它截面内力也产生影响,调整时应全面考虑。http:/ 主拱圈活载内力计算：计算拱顶、拱脚、截面主拱圈活载内力计算：计算拱顶、拱脚、截面的控制内力以及最大的推力；的控制内力以及最大的推力；o 温度变化及混凝土收缩的内力计算温度变化及混凝土收缩的内力计算,并按并按规范规范计及混凝土徐变的影响；计及混凝土徐变的影响；o 作用效应组合作用效应组合o 主拱圈强度及稳定性验算主拱圈强度及稳定性验算,稳定性验算的轴向力稳定性验算的轴向力采用平均值。采用平均值。o 若有疑问，可拨电话：若有疑问，可拨电话：13549669485