拱桥手算毕业设计

1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目南寨溪大桥设计作者李 韵学院土木工程学院专业道路与桥梁工程学号0702010526指导教师邹 中 权二一一 年 六 月 七 日湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书 土木工程 院 路桥 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 年 月 日学生姓名: 李韵 学号: 0702010526 专业: 土木工程（路桥方向） 1 设计（论文）题目及专题： 南寨溪大桥设计（上承式拱桥方案） 2 学生设计（论文）时间：自 2011 年 3 月 20 日开始至 2011 年 6 月 5 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：河床断面和水文、气象、地质

2、资料、交通部有关技术规范、相关参考书4 设计（论文）应完成的主要内容： 桥型方案设计、主拱圈、立柱等主要构件结构尺寸拟定及其内力计算、强度验算、变形验算、施工阶段计算，并绘制相关图纸。5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 设计计算书、桥梁总体布置图（包括平、纵、横）、主拱、立柱、盖梁、桥面板一般构造图、主拱配筋构造图、施工程序图，全部图纸均采用A3图纸，图纸需附设计说明6 发题时间： 2011 年 3 月 15 日指导教师： （签名）学 生： （签名）湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）指导人评语指导人： （签名）年 月 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语

3、评阅人： （签名）年 月 日湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图 纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名）成绩： 摘 要本设计为南寨溪大桥主桥上部结构初步设计。采用悬链线上承式钢筋混凝土拱方案，该桥全长216.69m，设计的跨径为150m，主拱圈为等截面钢筋混凝土箱型截面。本设计主要包括两方面：第一部分，全桥方案的设计；拱肋、立柱、承台、桥面板及桥面铺装层得材料及尺寸的确定

4、；主桥设计计算。其中主桥设计计算主要包括相关参数的计算、恒载内力计算、活载内力计算、温度变化引起的内力计算、主拱圈截面强度验算、整体“强度-稳定”验算及拱脚直接抗剪强度验算。第二部分，进行施工阶段的验算。计算出箱肋吊装时内力，布设了主要钢筋，并进行箱肋吊运、安装过程中的内力计算及截面强度验算。最终验算裸拱的整体强度、稳定性。关键词：钢筋混凝土箱型拱；内力；强度；稳定性。ABSTRACTThe design is Nan Zhaixi Bridge Main Bridge prelinminary design.It takes catenary line with reinforced con

5、crete deck arch programs. The bridge length is 216.69 meters,and the designed span is 150 meters.The main arch is the reinforced concrete cross section box section. The design includes two aspects: The first part: all bridges in the design; arch, column, pile cap, bridge deck and bridge deck pavemen

6、t material and size was determined; main bridge design calculations. Bridge design calculations which include the main parameters of the calculations, internal force calculation dead load, live load force calculation, calculation of internal forces caused by temperature changes, the main strength ch

7、ecking arch cross-section, the overall "intensity - stable" checking and direct shear strength of the arch checking. The second part, the construction phase of the checking. When calculating the internal force lifting rib box, laid out the main bar, and lifting the rib box, the installatio

8、n process in the calculation of internal forces and the cross-section strength checking. Finally checking the overall strength of the bare arch stability. Key words: reinforced concrete box arch; force; strength; stability.目 录第一章 前言1第二章 设计初步说明22.1 工程概况22.2 设计规范22.3 主要技术标准32.4 构思宗旨32.5 主要建筑材料32.6 桥型总

9、体布置32.7 横断面形式42.8 施工方式5第三章 设计计算73.1 设计资料及基本数据73.1.1 设计标准73.1.2 材料数据73.2 确定拱轴系数m73.2.1 拟定上部结构尺寸73.2.2 恒载计算93.2.3 验算拱轴系数14第四章 拱圈强度及稳定性验算154.1 主拱圈截面内力计算15 拱轴弹性中心及弹性压缩系数154.1.2 恒载内力计算154.1.3 活载内力计算214.1.4 温度内力计算274.2 拱圈作用效应汇总274.3 主拱圈截面强度验算304.4 拱圈整体“强度-稳定”验算324.5 拱脚截面直接抗剪验算34第五章 施工阶段的验算365.1 槽型箱肋吊运内力验算

10、365.1.1 箱肋几何要素365.1.2 箱肋吊装内力计算385.1.3 箱肋吊运、安装过程中的强度验算445.2 裸拱强度及稳定性验算45参考文献56致 谢57第一章 前言毕业设计是高等工科院校本科培养计划中最后一个重要的教学环节，目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后，通过毕业设计这一环节，较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。和以往的理论教学不同，毕业设计是要学生在教师的指导下，独立地、系统地完成一个工程设计，以期能掌握一个工程设计的全过程，在巩固已学课程的基础上，学会考虑问题、分析问题和

11、解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新。毕业设计是培养学生独立工作的一种良好途径和方法，它的实践性和综合性是其它教学环节所不能替代的。本设计中用到了结构力学、材料力学、结构设计原理、桥梁工程等学科的诸多知识。并且我从图书馆借阅了大量参考书籍力求将设计做到规范、合理、清楚。虽然该桥结构不算复杂，但整个结构设计计算量大，数据众多，难度较大。当然，也正是由此，我得到切实的锻炼和提高，它使我这四年所学的专业知识更加系统化、具体化，对我以后从事桥梁方面的工作具有很好的指导意义。通过设计让我了解连续梁桥的主要特点和施工方法，了解和掌握桥梁设计的全过程；通过老师的指导，培养学生独自完成桥梁工程

12、的设计计算；锻炼学生综合运用专业基础知识、专业知识的能力，培养学生的创新能力。由于本人的水平有限，在设计中一定存在着缺点和错误，恳请老师和同学们批评指正。第二章 设计初步说明2.1 工程概况1、气象南寨溪大桥桥位位于清水江中下游流域，三板溪库区之中，属副热带季风气候区，暖湿多雨，冬冷夏热，四季分明。年平均气温为7，一月份平均气温为-2，七月份平均气温为30。极端最低气温-4，极端最高气温39.2；年平均降雨量1279mm。降雨多集中在48月份，多年平均日（日雨量0.1mm）为183.5d；流域多年平均相对湿度为81，最小相对湿度为6；多年平均风速在0.83.0m/s之间，瞬时最大风速28.6m

13、/s，设计风速按18m/s。由于流域属山区，风向多受地形影响，一般北风较多，沿河一带则多为东南风和东风。本区基本风压为400Pa。2、地形、地貌 南寨溪桥位区为不对称的“U”型谷，左岸地势陡峻，地形坡度70°，基岩裸露，中等风化带底面埋深约20m，右岸地形坡度40°，岩层产状N20°E，SE25°30°，445.00m高程以上有少量残坡积层，厚0.52.0m，强风化带厚515m，中风化带厚1020m，两岸边坡均较稳定，无大的工程地质问题。3、地质桥位区出露地层为晚元古界上板溪群清水江组第一段中厚厚层状变余凝灰质板岩夹变余砂岩。自上而下岩（土）层

14、分别为残坡积层（Qel+dl），崩塌堆积体（Qc），及清水江组第一段（Ptbq1）。残坡积层（Qel+dl）由浅黄、黄色可塑性粘土、粉粘土夹块石及碎石组成，厚0.83.20m之间，分布于黎平岸及剑河岸490.00m高程以上的平缓地带。崩塌堆积体（Qc）为巨石、块石、碎石及风化土组成，分选性差，厚0.20.5m,主要分布在黎平岸。清水江组第一段（Ptbq1）为灰绿灰色微波状变余凝灰质板岩夹变余粉砂岩，上部基岩为强风化层，下部为中风化变余凝灰质板岩及少量变余细砂岩，岩芯较完整，中风化基岩地基允许承载力建议值2.0MPa。根据中华人民共和国地震局颁发的中国地震烈度区划分图（1990），三板溪水电站库

15、区内地震基本度为6度。2.2 设计规范1、公路工程技术标准（JTG B01-2003）；2、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；4、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）；5、公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）。2.3 主要技术标准1、设计荷载：公路-II级，人群荷载：3.0KN。2、通航标准：不考虑。3、设计洪水频率：1/100。3、桥面宽度：净-7.52×1.5m。2.4 构思宗旨1、符合发展规划，满足交通功能需要。2、桥梁结构造型简洁，美观，反映新科技成就，体现人民智慧

16、。3、设计方案力求结构新颖，保证结构受力合理，技术可靠，施工方便。4、与公路的等级和周边环境相宜。5、学习拱桥的设计过程。2.5 主要建筑材料1、混凝土C40混凝土：主拱圈、拱座及钢筋混凝土空心板均采用C40混凝土。C30混凝土：拱座承台、拱上排架柱、。桥台耳墙和台帽及桥面防撞栏均采用C30混凝土。C25混凝土：所有桩基。20号片石混凝土：箱拱拱顶实腹段中心区填料。2、钢材（1）普通钢筋：直径10mm者采用HRB335级钢筋，直径<10mm者采用HRB235级钢筋，其技术标准必须符合GB50010-2002有关规定。2.6 桥型总体布置根据桥位处自然条件、水文、地质、通航、施工等方面的要

17、求，在满足交通功能的前提下，尽可能减少投资的原则，选择桥型方案。桥址处于“U”型河床，地质条件简单，基岩埋藏较浅，两岸基岩稳定，适宜采用拱桥桥型。设计经过比较后考虑采用净跨150m的钢筋混凝土箱形拱桥较为适宜。本桥设计采用上承式钢筋混凝土箱型拱桥。净跨径为150.0m，全桥总长216.69m。桥面布置为：0.25（栏杆）1.5（人行道）7.5（车行道）1.5（人行道）0.25（栏杆），桥面总宽11.0 m。桥型布置图见图2.1。图2.1 总体布置图2.7 横断面形式1、上部：主拱圈采用等截面钢筋混凝土箱型拱，主拱净跨径L=150.0m，净矢高为f=25m,矢跨比为1/6。拱轴线为悬链线，拱轴系

18、数为1.347，拱顶预拱度为20cm。主拱圈箱型截面梁高2.1m，横桥向6片拱箱，每片拱箱宽1.6m,箱间采用现浇纵缝联接。拱上立柱为现浇钢筋混凝土排架柱结构，截面尺寸为120cm×90cm、100cm×90cm、80cm×90cm三种类型。沿排架柱高度增设截面尺寸为40cm×80cm的横系梁，排架柱顶端设现浇钢筋混凝土盖梁，盖梁纵桥向与立柱等宽，盖梁上架设10m跨的简支式预制钢筋混凝土空心板作为行车道。拱顶37.5m范围内为现浇混凝土实腹段以满足行车要求。两拱脚外侧另设两边跨与两端道路接线。最终孔跨布置为：4.84m20m6×10m37m(拱

19、顶实腹段)6×10m20m10m4.84m=216.69m。2、下部：拱座：根据地质情况两拱座采用桩基础，人工钻孔灌注桩，桩径2.5m,桩端需嵌入微风化泥质砂岩不小于4.0m；其他桥墩基础均采用直径为1.5m的人工钻孔灌注桩，桩端需嵌入微风化泥质砂岩不小于2.5m。桥台：两岸均采用肋型埋置式桥台，台后设搭板，搭板下设2180cm的桩，桩底嵌入泥质砂岩2.7m。细部构造设计：桥面铺装：主桥采用6-10cm沥青砼铺装防水层；桥面排水：桥面排水通过桥面两侧防撞栏下埋设的泄水孔直接排到河中。伸缩缝：两岸桥台台口处设置橡胶伸缩缝；拱上排架柱盖梁上的简支式钢筋混凝土空心板作为桥面连续与满足行车要

20、求。支座：钢筋混凝土空心板两端均设板式橡胶支座以满足行车要求。箱型截面见图2.2。图2.2 箱型截面图（单位cm）2.8 施工方式1、上部结构：主拱圈由6片预制拱箱组成，每片拱箱分5段预制。每段拱箱的制作，是将先期分块在预制厂预制好的腹板和横隔板运至土牛或木制拱胎下，并在底板钢筋骨架上进行组装，然后现浇底板、接头，最后浇筑顶板，形成闭合的拱箱构件。用缆索吊吊装就位，吊装后进行箱段之间的纵、横连接加固工作和浇筑纵缝及顶板砼。设计采用捆绑吊装安装，捆绑位置到预制拱箱两端的距离应小于2.0m。1）一片拱箱的吊装顺序：a.吊装一端段的段就位，为便于合拢，将靠跨中一端较设计高程抬高1520cm，上部用扣

21、索扣好，下部用缆风索拉好，然后松去吊索；b.吊运次端段的段拱箱就位，亦将靠跨中一端较设计高程相应抬高，并与段拱箱，安好接头螺栓，上部用扣索扣住，下部用缆风索位好，然后松去吊索。接头螺栓不宜旋得过紧，以便调整；c.再按上面的顺序和要求吊装另一端段的段和段就位固定；d.吊运顶段拱箱合拢成裸拱。顶段拱箱吊运到安装位置后，缓缓降至设计高程以上2030cm时，即停止下降，然后徐徐对称放松、段扣索，并逐渐放松顶段吊索，使接头接触，安装接头螺栓，合拢成拱。顶段拱箱的吊装必须谨慎操作，使其随着各段拱箱吊、扣索的逐渐放松，两段逐渐承受轴向压力，实现全片合拢成拱作用，避免在成拱作用之前，顶段两端处于简支状态和冲击

22、作用，使、段增加端部荷载等不利影响。吊装合拢时间的气温应选择在1520之间进行；e.安装合拢后的拱箱用调整缆风索和松扣、吊索的方法作轴线调整。松索应按照段扣索、段扣索、吊索三者的先后顺序，并按比例定长、对称、均匀松卸。每次松索量宜小，各接头高程变化不宜超过1.0cm，松索到扣索和吊索基本不受力时，宜用钢板嵌塞接头缝隙，再将扣索、吊索放松到不受力，压紧接头缝，拧紧接头螺栓，同时用风缆调整拱肋轴线。调整拱肋轴线时，除应观测拱顶高程外，还应观测拱圈的L/8、L/4及3L/8各处高程，使其在允许偏差之内。f.主拱圈安装过程和拱上建筑施工过程，要求分三个阶段进行观测其拱顶和和拱圈L/8、L/4及3L/8

23、各处的变形。第一阶段为拱片全部安装合拢后的裸拱阶段，第二阶段为浇筑纵缝和加厚顶板全部完成后，第三阶段为大桥全部竣工以后。第一阶段如观测变形不符合设计要求，则可调整各接头使满足要求。第二阶段如观测变形不符合设计要求，则可调整拱上立柱底梁高程。第三阶段的观测结果即作为该桥的最终变形值。2）主拱圈采用缆索吊装施工，拱上排架柱采用现浇混凝土施工，具体流程如下：a.首先安装缆索吊机，同时在预制场预制主拱拱箱并按吊装顺序编号1 b.吊装一端的1号段（同时吊装两片拱箱以保证拱箱的横向稳定），并扣挂好c.吊装这一端的2号段（同样同时吊装两片拱箱以保证拱箱的横向稳定），并扣挂好d.吊装另一端的一号段（也同时吊装

24、两片拱箱），并扣挂好e.吊装另一端的2号段（也同时吊装两片拱箱），并扣挂好f.吊装拱顶合拢段形成裸拱g.连接横向联接构造h.浇注拱上立柱和盖梁，同时预制钢筋混凝土空心板和T形梁i.架设空心板和T形梁j.最后浇注桥面铺装、防撞栏等二期恒载，全桥施工完毕2、下部结构：桥台：在桥台桩基施工完毕后开挖桥台土石方，就地立模浇注混凝土施工。基础：采用挖孔施工，对于桩长大于20m的建议采用机械挖掘，小于20m的课采用人工挖孔，但应注意加强通风和安全措施。拱座承台：现浇混凝土施工，按拱座实际尺寸开挖，不立模板，直接浇注混凝土以保证承台背面与基岩紧密结合。第三章 设计计算3.1 设计资料及基本数据3.1.1 设

25、计标准1、跨径及桥宽净跨径l0=150m，净矢高f0=25m,净失跨比 。桥面净宽为净-7.52×1.5m，。 材料数据主拱圈为C40钢筋混凝土箱型截面，1=25kN/m；立柱、盖梁、底梁为C30钢筋混凝土材料，2=25kN/m；箱拱拱顶实腹段为20号片石混凝土，3=23kN/m；桥面空心板为C40钢筋混凝土，4=25kN/m。3.2 确定拱轴系数m拱轴系数m值的确定，一般采用“五点重合法”，先假定一个m值，定出拱轴线，拟定上部结构各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯矩和自拱顶至跨的恒载对跨截面形心的弯矩。其比值=。求得值后，可由m=中反求m值，若求出的m值与假定的m值不符

26、，则应以求得的m值作为假定值，重复上述计算，直至.两者接近为止。3.2.1 拟定上部结构尺寸1、主拱圈几何尺寸1) 截面特性截面高度d=(L0/100a)k=(15000/10060)×1=210cm,取d=2.1m主拱圈横桥向计算，横面面积A =7.999;截面回转半径2）计算跨径和计算失高假定m=1.137,相应的=0.24。查“拱桥”表（III）-20（8）得sin= 0.57500 ,cos= 0.81815 ，=35.09960 .计算跨径计算失高3）拱脚截面的投影水平投影竖向投影将拱轴沿跨径24 等分，每等分长l=6.3029 m，以拱顶截面的形心为坐标原点每等分点拱轴线

27、的纵坐标y1,相应的拱背曲面坐标y1=y1-，拱腹曲面坐标y=y1。结果见表3-1：表3.1 主拱圈截面坐标表截面号X（m）y1(m)cos(m)(m)y1-(m)y1(m)075.6348 1.0000 25.2006 0.8182 1.2184 1.3484 23.9822 26.5490 169.3319 0.8330 20.9921 0.8448 1.1799 1.3059 19.8122 22.2980 263.0290 0.6830 17.2120 0.8699 1.1459 1.2682 16.0661 18.4802 356.7261 0.5490 13.8351 0.8933

28、 1.1159 1.2350 12.7192 15.0701 450.4232 0.4312 10.8665 0.9148 1.0896 1.2059 9.7769 12.0724 544.1203 0.3283 8.2734 0.9341 1.0671 1.1810 7.2062 9.4544 637.8174 0.2400 6.0481 0.9512 1.0479 1.1598 5.0002 7.2079 731.5145 0.1660 4.1833 0.9659 1.0320 1.1421 3.1513 5.3254 825.2116 0.1059 2.6687 0.9781 1.019

29、1 1.1279 1.6496 3.7966 918.9087 0.0594 1.4969 0.9876 1.0093 1.1171 0.4876 2.6140 1012.6058 0.0263 0.6638 0.9945 1.0023 1.1093 -0.3385 1.7731 116.3029 0.0066 0.1663 0.9986 0.9982 1.1047 -0.8319 1.2711 1200 01.0 0.9968 1.1032 -0.9968 1.1032 注：第2栏由拱桥附录（III）表(III)-1查得 第4栏由拱桥附录（III）表(III)-20（3）查得2、 拱上构造尺

30、寸1） 立柱从拱跨中线向两侧延伸28.5m后对称各布置五组立柱，每两组立柱间间隔10米。每组立柱由横向两根组成，五组立柱的截面尺寸分别为：1#立柱1.2×0.9m，2#立柱1.0×0.9m，3#立柱0.8×0.9m，4#立柱0.8×0.9m，5#立柱0.8×0.9m。座落在宽为1.4m，高为0.7m的钢筋混凝土底梁上。承台高为1.5m。承台顶边缘和主拱拱顶的拱背在同一标高。立柱中线的横坐标lx以及各立柱底梁顶线至承台底线的高度h=y1y上×（1-）-0.7-1.5。其计算过程及其数值见表3-2表3.2 立柱高度计算表 项目 lx(m)

31、(m)H(m)1×立柱68.50.90570.734220.4710.62431.178920.2932×立柱58.50.77350.627014.7510.52071.127514.6243×立柱48.50.64120.519910.0360.42311.08589.95084×立柱38.50.50900.41276.27200.33041.05326.21905×立柱28.50.37680.30553.41510.24151.02883.3864空、实腹段分界线18.50.24460.19831.43250.15541.01201.4206

32、3.2.2 恒载计算恒载分主拱圈、拱上结构两部分进行计算。不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈的影响。图3.1 恒载结构图1、主拱圈恒载 2、 拱上结构恒载图 3.2 拱顶实腹段1)路面重每延米栏杆重：g1=3.493kN/m每延米人行道重：g2=51.9008kN/m空腹段路面层重：g3=4.64426×23=106.82kN/m则每延米路面重：ga=g1g2g3=162.21kN/m2）立柱重承台重：g=(11.3×1×1.20.3×0.3×1.2-1.25×0.6×2×1.2)×25=311.7kN底梁重：

33、g=8.2×0.7×1.4×25=200.9kN3)集中力P1=10×162.21311.7200.9977.002115.2=3226.902 kNP2=10×162.21311.7200.9559.08876.8=2741.888 kNP3=10×162.21311.7200.9279.02838.4=2394.728 kNP4=10×162.21311.7200.9144.685=2221.010 kNP5=10×162.21311.7200.942.710=2120.010 kN实腹段旁横墙：P6=10&#

34、215;162.21/242.710=849.405kN3、拱上实腹段的恒载1）拱顶填料及路面重 图 3.3拱顶填料悬链线曲边三角形部分重量：式中：重心位置：4、横隔板箱肋的轴线弧长为S=（1502y下×sin）×0.53697×2=162.01m, 箱肋分5段吊装合拢，每段箱肋轴线弧长为32.4m,横隔板沿每段箱肋中轴线均匀设置，取板间间距为4.5m,设8道横隔板。端横隔板到接头中线的距离为0.45m。横隔板板厚均为0.15m。靠拱脚的一块为实心板，其余的均为空心板。接头处两相邻的横隔板之间以及拱脚截面至第一块横隔板之间的箱底板和两侧板均加厚0.1m。1)横隔板

35、重空心的：P=（1.67××1.194×0.5×0.12）×0.154×0.5×0.142×1.67×25×6 =27.5145kN实心的：P=（1.67154×0.5×0.142×1.67）×6×25=46.3425 kN中接头加强段：P=2×0.1×0.75×1.670.1×0.75××2）-4×0.5×0.142×1.67×6×25

36、=52.86 kN拱脚加强段P=0.5×52.86=26.43 kN下面列出横隔板的横坐标lx及各集中力对l/4和拱脚截面的力臂。表3.3 横隔板的横坐标和力臂计算表编号Sxlx(m)(m)(m)12.250.02970.02281.724536.09373.91026.750.08920.08936.750431.067 68.884311.250.14870.147011.11826.69964.516415.750.20820.207015.65622.16159.978616.650.22010.220016.64021.17858.995721.150.27960.2784

37、21.05716.76154.578825.650.33910.339125.64812.17049.987930.150.39860.394229.8158.002145.8191034.650.45810.456034.4893.327941.1451139.150.51760.509038.49837.1371243.650.57710.560042.35533.2791348.150.63660.618046.74228.8921549.050.64850.629047.57428.0601653.550.70800.680051.43124.2031758.050.76750.746

38、056.42319.2111862.550.82700.791059.82715.8081967.050.88650.850064.28911.3452071.550.94600.890067.3158.31982176.051.00550.930070.3405.2944177.457729.9502280.551.06500.998375.5060.1286中接头段16.20.21420.214016.18621.63159.449中接头段48.60.64260.630147.657-9.840027.977拱脚加强段81.01.07090.999975.627-37.8100.0076各

39、块恒载对拱脚及拱跨1/4截面的力矩见表3-4表3.4 半拱恒载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩项目重力(kN)L/4截面拱脚截面力臂(m)力矩力臂(m)力矩主拱圈16199.76144197.12 591866.0横隔板27.5145177.45714882.6432729.489520071.5446.34250.1285595.957752.8621.63142、1143.437159.448593142.45352.8627.977151478.871926.430.0075630.1999空腹段3226.9027.1343523021.852741.88817.1343546980.472

40、394.72827.1343564979.3812221.98537.1343582511.9792120.0109.31717519752.50647.1343599925.30849.40519.31717516408.10457.1343548530.20实腹段2725.08328.56717577847.92366.38435180902.861930.635722.08637542640.74459.90355115651.9334616.404306872.481279068.99 3.2.3 验算拱轴系数由表3-4得 ，该比值与假定拱轴系数m=1.357相应得。第四章 拱圈强度及

41、稳定性验算4.1 主拱圈截面内力计算大跨径拱桥应验算拱顶、3/8拱跨、1/4拱跨和拱脚四个截面，必要时应验算1/8拱跨截面。为节省篇幅，本例只验算拱顶，1/4拱跨和拱脚三个截面的内力。其余截面，除不计弹性压缩的内力必须在影响线上直接布载求得以外，其步骤和1/4拱跨者相同。 拱轴弹性中心及弹性压缩系数1、弹性中心 2、弹性压缩系数4.1.2 恒载内力计算计算拱圈内力时，为利用现有的表格，一般采用所确定的拱轴线进行计算。但是在确定拱轴系数时，计算得的恒载压力线与确定的拱轴线很难在“五点”完全重合，本例中二者相差0.2206-0.220.0006。当这个偏差较大时，要用“假载法”计入其影响1、用假载

42、法计算确定m系数时在“五点”存在的偏差1）求假载得:3.6386kN/m2）假载内力假载qx产生的内力可以将其直接布置在内力影响线上求得。不考虑弹性压缩的假载内力见表4-1表4.1 不计弹性压缩的假载内力项目影响线面积乘数w力或力矩MmaxMminMmaxMmin拱顶截面M0.0059-0.00530.0007l222882.214.873454.1185H0.06180.06400.1259l2/f908.003114.290415.857L/4M0.0090-0.0094-0.0004l222882.2-8.92410-32.4711H0.04040.08530.1258l2/f908.0

43、03114.199415.526拱脚M0.0175-0.01600.0015l222882.234.7810126.554H0.08710.03880.1259l2/f908.003114.281415.824V0.5151.35675.6344275.2033）计入弹性压缩的假载内力表4.2 计入弹性压缩的假载内力项目拱顶L/4拱脚cos10.951200.81820sin00.308600.57500H1415.857415.526415.824V1275.203H14.071504.068204.07110N411.785391.379495.119M154.1185-32.471112

44、6.554y8.751602.70350-16.4490M 89.7506-21.472859.58782、拱轴线恒载内力1）推力 kN2) 考虑弹性压缩的内力表4.3 考虑弹性压缩的“拱轴线恒载”内力项目拱顶L/4拱脚cos10.9512 0.8182 Hg(kN)51168.4851168.4851168.48（1-)Hg 50667.5150667.5150667.51N (kN)51168.48 53793.61 62541.69 N (kN)500.94 476.49 409.84 N (kN)50667.54 53317.11 62131.84 y8.75 2.70 -16.45

45、M (kN.m)4384.02 1354.27 -8239.95 3）考虑确定m系数偏差影响的恒载内力考虑m系数偏差影响的恒载内力相当于“拱轴线m的恒载”内力减去“假载的内力，计算结果见表4-4.表4.4 考虑五点偏差的恒载内力项目拱顶L/4拱脚拱轴线恒载假载qx合计拱轴线恒载假载qx合计拱轴线恒载假载qx合计水平力Hg (kN)51168.50411.7950756.7051168.48411.4650757.0251168.48411.7550756.73轴力Ng (kN)50667.54411.7950255.7653317.12391.3852925.7462131.84495.126

46、1636.72弯矩Mg(kN.m)4384.0289.754294.271354.27-21.471375.74-8239.9559.59-8299.544) 恒载内力线偏离拱轴线的影响计算恒载偏离弯矩Mp，首先要计算出桥跨结构沿跨径各等分段的分块恒载对各截面的力矩，再算各截面压力线的线坐标，然后才能求得偏离弯矩Mp、下面按主拱圈，拱上实腹段和各集中力三部分计算歌分块恒载对各截面的力矩。a.表4.5 主拱圈自重对各截面产生的力矩M1编号S1S2×S1-S2M1(kN.m)01.0000 1.0711 0.5537 0.5174 591879.16 10.9167 0.9709 0.4

47、576 0.4323 494569.82 20.8333 0.8737 0.3726 0.3555 406678.89 30.7500 0.7791 0.2977 0.2867 327913.24 40.6667 0.6870 0.2324 0.2256 258045.68 50.5833 0.5968 0.1761 0.1721 196873.44 60.5000 0.5085 0.1282 0.1261 144193.17 70.4167 0.4215 0.0883 0.0873 99878.66 80.3333 0.3358 0.0562 0.0558 63785.75 90.2500

48、0.2510 0.0315 0.0313 35818.64 100.1667 0.1670 0.0139 0.0139 15900.20 110.0833 0.0834 0.0035 0.0035 3978.29 1200000式中M1=Ar5l2(×S1-S2)/4b. l(1-)表4.6 拱上实腹段恒载对各截面产生的力矩截面号悬链线曲边三角形矩形块M2(kN.m)kPM(kN.m)2/2M(kN.m)12000000000110.08330.067676.16 0.75071.571119.7 0.00352890.7 3010.4 100.16670.1351610.08 0.

49、75023.1481920.8 0.013911562.7 13483.5 分界点0.24460.19831930.63 0.75024.6210.0 90.25001930.63 0.75025.0309710.7 0.031226009.5 35720.2 80.33331930.63 0.750211.33321879.3 0.051642969.2 64848.4 70.41671930.63 0.750217.63634047.8 0.072059928.9 93976.7 60.50001930.63 0.750223.93846216.4 0.092476888.5 123104

50、.9 50.58331930.63 0.750230.24158385.0 0.112793848.2 152233.2 40.66671930.63 0.750236.54470553.5 0.1331110807.9 181361.4 30.75001930.63 0.750242.84782722.1 0.1535127767.6 210489.7 20.83331930.63 0.750249.15094890.7 0.1738144727.2 239617.9 10.91671930.63 0.750255.453107059.3 0.1942161686.9 268746.2 01.00001930.63 0.750261.756119227.8 0.2