拱桥手算毕业设计

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 06 指导教师 邹中权 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:06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年旦月20日开始至2011年6月日止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）指导人:指导人:（签名）年月

评阅人：（签名）年月 日日期： 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；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。ABSTRACTThedesignisNanZhaixiBridgeMainBridgeprelinminarytakes catenarylinewithreinforcedconcretedeckarchprograms.Thebridgelengthismeters,andthedesignedspanis150mainarchisthereinforcedconcretecrosssectionboxsection.Thedesignincludestwoaspects:Thefirstpart:allbridgesinthedesign;arch,column,pilecap,bridgedeckandbridgedeckpavementmaterialandsizewasdetermined;mainbridgedesigncalculations.Bridgedesigncalculationswhichincludethemainparametersofthecalculations, internal forcecalculationdead load,liveloadforcecalculation, calculationofinternalforcescausedbytemperaturechanges,themainstrength checkingarchcross-section,theoverall"intensity-stable"checkinganddirectshearstrengthofthearchchecking.Thesecondpart,theconstruction phaseofthechecking. Whencalculatingtheinternalforceliftingribbox,laidoutthemainbar,andlifting theribbox,theinstallation processinthecalculationofinternalforcesandthecross-section strengthchecking.Finallycheckingtheoverallstrengthofthebarearchstability.Keywords:reinforcedconcreteboxarch;force;strength;stability.目录第一章前言. 错误!未定义书签第二章设计初步说明 错误!未定义书签工程概况. 错误!未定义书签设计规范. 错误!未定义书签主要技术标准. 错误!未定义书签构思宗旨. 错误!未定义书签主要建筑材料. 错误!未定义书签桥型总体布置. 错误!未定义书签横断面形式. 错误!未定义书签施工方式. 错误!未定义书签第三章设计计算 错误!未定义书签设计资料及基本数据. 错误!未定义书签设计标准. 错误!未定义书签材料数据. 错误!未定义书签确定拱轴系数m 错误!未定义书签拟定上部结构尺寸. 错误!未定义书签恒载计算. 错误!未定义书签验算拱轴系数. 错误!未定义书签第四章拱圈强度及稳定性验算 错误!未定义书签主拱圈截面内力计算. 错误!未定义书签拱轴弹性中心及弹性压缩系数. 错误!未定义书签恒载内力计算. 错误!未定义书签活载内力计算. 错误!未定义书签温度内力计算. 错误!未定义书签拱圈作用效应汇总. 错误!未定义书签主拱圈截面强度验算. 错误!未定义书签拱圈整体“强度-稳定”验算. 错误!未定义书签拱脚截面直接抗剪验算. 错误!未定义书签

第五章施工阶段的验算 槽型箱肋吊运内力验算. 箱肋几何要素. 箱肋吊装内力计算. 箱肋吊运、安装过程中的强度验算裸拱强度及稳定性验算. 参考文献 错误!错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签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第二章设计初步说明工程概况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7C,—月份平均气温为-2C,七月份平均气温为30C。极端最低气温-4C,极端最高气温39.2C；年平均降雨量1279mm降雨多集中在4~8月份，多年平均日（日雨量》0.1mm为；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~3.0m/s之间，瞬时最大风速28.6m/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，SEZ25°~30°，445.00m高程以上有少量残坡积层，厚~2.0m,强风化带厚5~15m中风化带厚10~20m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）层分别为残坡积层（ Qel+dl），崩塌堆积体（Qc），及清水江组第一段（Rbq1）。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~3.20m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（Q）为巨石、块石、碎石及风化土组成，分选性差，厚~0.5m,主要分布在黎平岸。清水江组第一段（Ptbq）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。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）》，三板溪水电站库区内地震基本度为6度。设计规范1、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）;2、《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)；3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)；4、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)；5、《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)。主要技术标准1设计荷载：公路-II级，人群荷载：/卅。2、通航标准：不考虑。3、设计洪水频率：1/100。3、桥面宽度：净+2X1.5m。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。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。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＜10mn者采用HRB235R钢筋，其技术标准必须符合GB50010-2002有关规定。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：（栏杆）+（人行道）+（车行道）+（人行道）+（栏杆） ，桥面总宽11.0m。桥型布置图见图横断面形式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，拱轴系数为，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120cmx90cm100cmX90cm80cmX90cm三种类型。沿排架柱高度增设截面尺寸为40cmx80cm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： 4.84m+20m+6X10m^37m（拱顶实腹段）+6X10m+20n+10n+4.84m=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 2书180cm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。图箱型截面图（单位cm）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：吊装一端段的［I］段就位，为便于合拢，将靠跨中一端较设计高程抬高15~20cm上部用扣索扣好，下部用缆风索拉好，然后松去吊索；吊运次端段的［n］段拱箱就位，亦将靠跨中一端较设计高程相应抬高，并与［I］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［I］段和［n］段就位固定；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20~30cm时，即停止下降，然后徐徐对称放松［I］、［n］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作用，使［I］、［n］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 15°C~20°C之间进行；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［I］段扣索、［n］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。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：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），并扣挂好吊装另一端的一号段（也同时吊装两片拱箱），并扣挂好吊装另一端的2号段（也同时吊装两片拱箱），并扣挂好吊装拱顶合拢段形成裸拱连接横向联接构造浇注拱上立柱和盖梁，同时预制钢筋混凝土空心板和 T形梁架设空心板和T形梁最后浇注桥面铺装、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。第二章设计计算设计资料及基本数据设计标准1、跨径及桥宽净跨径IO=15Om,净矢高f0=25m,净失跨比卫1/6。桥面净宽为净+2X1.5m,B9.6m。材料数据主拱圈为C40钢筋混凝土箱型截面，丫1=25kN/m立柱、盖梁、底梁为C30钢筋混凝土材料，丫2=25kN/m箱拱拱顶实腹段为20号片石混凝土，丫3=23kN/m桥面空心板为C40钢筋混凝土，丫4=25kN/m。确定拱轴系数m-跨的恒载对丄跨截面形心的弯矩4 4i。其比值4| y-跨的恒载对丄跨截面形心的弯矩4 4i。其比值4| yi4= 4j=fm值，定出拱轴线，j和自拱顶至yl求得;值后，可由则应以求得的m值作m」(f2)2 1中反求m值，若求出的m值与假定的m值不符,y,4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、主拱圈几何尺寸截面特性截面高度d=(L°/100+a)k=(15000/100+60)X1=210cm，取d=2.1m主拱圈横桥向计算，横面面积A=m2;截面回转半径W0.7549m。

截面回转半径W0.7549m。2）计算跨径和计算失咼yl假定m=相应的-2=o查“拱桥”表（III）-20（8）得fsinj=,cosj= ,j=.计算跨径ll02y下sin1502*1.10320.57500151.2687m;计算失高f f。y下(1cosj)251.1032(10.81815)25.2006m。3）拱脚截面的投影水平投影xHsinj1.2075m竖向投影yHcosj1.7181m将拱轴沿跨径24等分，每等分长/匸丄=6.3029m,以拱顶截面的形心为坐标原点每24等分点拱轴线的纵坐标y1,相应的拱背曲面坐标y「=y1———，拱腹曲面坐标y''=y1+cos-y^。结果见表3-1:cos表主拱圈截面坐标表y1+Xyy1y上y下y上y「y下截面号cos0coscos1cos(m)f(m)cos(m)(m)(m)(m)012345678910注：第2栏由《拱桥》附录（山）表（山）-1查得第4栏由《拱桥》附录（山）表（III）-20 （3）查得2、拱上构造尺寸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x0.9m,2#立柱x0.9m,3#立柱x0.9m,4#立柱x0.9m,5#立柱x0.9m。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=y1+y上x（1--^）。COSj其计算过程及其数值见表3-2表立柱高度计算表项目 Ix(m)f(chk-1)m1tg项目 Ix(m)f(chk-1)m1tg2fkshk(m1)!1costain 1H(m)(m)1x立柱2x立柱x立柱x立柱5立柱空、实腹段分界线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恒载结构图M1/4Mj42、拱上结构恒载图恒载结构图M1/4Mj42、拱上结构恒载图拱顶实腹段5 0.517387.999151.2687225/4591865.9898kN?m1、主拱圈恒载p012 ［表(III)19(8)值］A5l0.535537.999151.26872516199.76016kNA1219(8)值］—^0.126057.999151.2687225/4144197.1250kNmAl21）路面重每延米栏杆重：g1=m每延米人行道重：g2=m空腹段路面层重：

g3=x23=m则每延米路面重：ga=g1+g2+g3=mPc10*162.21 1622.1kN2） 立柱重承台重：g=x1x+xx底梁重：g=xxx25=1#立柱P1.2*18.0926*0.9*2*25 977.002kN系梁3*0.4*0.8*4.6*25115.2kN2#立柱P1.0*12.4242*0.9*2*25559.088kN系梁2*0.4*0.8*4.6*25 76.8kN3#立柱P0.8*7.7508*0.9*2*25279.028kN系梁1*0.4*0.8*4.6*25 38.4kN4#立柱P0.8*4.0190*0.9*2*25 144.6855#立柱P0.8*1.1864*0.9*2*25 42.7103） 集中力P1=10X++++=kNP2=10X++++=kNP3=10X++++=kNP4=10X+++=kNP5=10X+++=kN实腹段旁横墙：P6=10X2+=3、拱上实腹段的恒载1）拱顶填料及路面重图拱顶填料

Pi618.5(3.49351.90080.345*11.1*24)2725.0833kN悬链线曲边三角形部分重量：P7 ―—(shKoKo)4B2(m1)K1930.6357kN式中：t1f,fy上(1- ) 24.9817mcosj重心位置：K0(shK0 0)(chK01)/K0lx 2 lx(shK0K0)15.7308m4、横隔板箱肋分5段吊装合取板间间距为4.5m,接头处两相邻的0.1m。箱肋的轴线弧长为S'=(150+2y'下xsinj)xx2=162.01m,箱肋分5段吊装合取板间间距为4.5m,接头处两相邻的0.1m。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。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横隔板重空心的：P={(x)x+4xxx}x25x6实心的：P=(+4xxx)x6x25=kN中接头加强段：P={2xxx+xx()-4xxx}x6x25=kN拱脚加强段P=x=kN下面列出横隔板的横坐标lx及各集中力对I/4和拱脚截面的力臂。表横隔板的横坐标和力臂计算表

编号 s2Sl编号 s2Slx(m)1肋(m) J肋(m)123467891011121315161718192021刀22中接头段中接头段拱脚加强段各块恒载对拱脚及拱跨1/4截面的力矩见表3-4表半拱恒载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩重力项目(kN)L/4截面 拱脚截面力臂 力矩 力臂 力矩(m) (kNm) (m) (kNm)主拱圈横隔板空腹段实腹段323 验算拱轴系数306872 .4823，该比值与假定拱轴系数由表3-4得Ml/MJ 0.239918，该比值与假定拱轴系数" 1279068 .99m=相应得y/f0.24十分接近，故可确定1.357为设计拱轴系数。4第四章拱圈强度及稳定性验算

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。4.1.1 拱轴弹性中心及弹性压缩系数1、 弹性中心y［表（山）3值］f0.34727625.20068.75156m2、 弹性压缩系数1 0.0098750.00839—0.0097911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。当这个偏差较大时，要用“假载法”计入其影响1、用假载法计算确定m系数时在“五点”存在的偏差1）求假载qj"321）求假载qj"32qxlM1/40.24Mj-8M1/4 0.24*Mj0.240.242）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表不计弹性压缩的假载内力项目影响线面积乘数力或力矩M^axMninM^ax+IV^inMl2拱顶截面H12/fMl2L/4H12/fMl2拱脚 H12/fV3）计入弹性压缩的假载内力表计入弹性压缩的假载内力项目 拱顶 L/4 拱脚COS01sin00HVHi COS0 1COS0 1H'g(kN)(1- -)Hg'N'(kN)1NMyM2、拱轴线恒载内力1）推力qxl251168.48004kN2）考虑弹性压缩的内力表考虑弹性压缩的“拱轴线恒载”内力项目 拱顶 L/4"N(kN)N(kN)y"M3）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.表考虑五点偏差的恒载内力项目拱顶拱轴线恒载L/4假载qx合计拱脚拱轴线恒载假载qx合计拱轴线恒载假载qx合计水平力Hg(kN)轴力Ng(kN)弯矩Mg4）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.表主拱圈自重对各截面产生的力矩 M编号 £S S2 £XS1-S2 M012345678

1112000002式中M=ArT(;b.lE(1-n)ExS-S2)/4表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E l(1 ) 2 MEk P n M E72 M2121100000000010分界点98765432c.表横隔板、立柱对各截面的力矩 M截面号M310120111098d.计算偏离弯矩M上部结构荷载对拱圈各截面重心的弯矩M=M+M+M压力线的纵坐标Miyi=-Hg各截面上“恒载压力值”偏离拱轴线的值/y=y「y1式中Hg为不计弹性压缩的恒载水平推力偏离弯矩M=HX(yi-yi)具体数值见表4-8表偏离弯矩截面号M M M截面号yi yi "y00012000111098765432e.计算偏离弯矩产生的赘余力

截面"y121110由上表得:"X1=魁HgX1X21P12COS()1112cos2P22cos$2l截面"y121110由上表得:"X1=魁HgX1X21P12COS()1112cos2P22cos$2l0y(ysyJ12cosH(1 )［表(III) 5值］lf2g赘余力"X1、"X2计算表1/cos$"y/cos$“恒载压力线”偏离拱轴线的附加内力()"y(ys-y1)/cosys-y1$/M=dX-/X?(ys-y1)+MpNX2cos()X2sin()拱顶、1/4截面、拱脚三个截面产生的附加内力见表表压力线偏离拱轴线的附加内力项目拱顶截面l/4截面拱脚截面cos$1sin$0y"N(kN)"Q(kN)0Mp00"X1"Mg.空腹无铰拱的实际恒载内力空腹式无铰拱的实际恒载内力等于计入拱轴系数 m的偏离影响的内力与“压力线”与拱轴线偏离的附加内力之和。其结果见表 4-11表无铰拱的实际恒载内力项目 拱顶截面 L/4截面 拱脚截面~水平力(kN)轴力(kN)弯矩活载内力计算1、汽车荷载效应公路II级汽车荷载加载于影响线上，其中均布荷载为q=X=kN/m；集中荷载Pk=360X=270kN拱圈宽度为9.6m，承载双车道公路II级汽车荷载。按《规范》第条,拱上建筑及活载横桥向布置不超过拱圈以外，可考虑活载均匀分布于拱圈全宽。I) 汽车荷载冲击力按《通规》条文说明公式(4-7按《通规》条文说明公式(4-7)(4-8)，自振频率计算如下:225.4 50f105* 216.45334f1867f式中：f1一自振频率;w一频率系数;

l0一计算跨径；E一结构材料弹性模量;IC一结构跨中截面惯矩；mc一结构跨中处的单位长度质量，以kN计;f一拱矢跨比。131=105*5.450*(—31=105*116.45334*(石)21867*f1=；按《通规》第432条，当wf<14时，冲击系数：卩=据此：汽车均布荷载为：x2X=m,集中荷载：X2X270=,以上荷载用于拱全宽。2）汽车荷载为了加载公路一II级均布荷载，拱顶截面考虑弹性压缩的弯矩及其相应的轴向力影响线面积，可自《1994年手册》附表（III-14）查得，其值为：弯矩影响线面积M=［表值］l02;相应的轴向力影响线面积N=［表值］1°。各截面不考虑弹性压缩的弯矩影响线坐标及与其相应的轴向力 （拱顶即为水平推力）的影响线坐标可自《1994年手册》附表（III）-13（36 ）和附表（III）-12（8）查得,其影响线如图图。 拱顶处弯矩M影响线拱顶处弯矩M影响线图4.2图拱脚处弯矩M影响线图轴向力H影响线1.5-1」图剪力V影响线分别查取最大正负弯矩（绝对值）影响线坐标和相应的水平推力影响坐标，其值为:

弯矩影响线坐标M'=［表值］I。；相应的水平推力影响线坐标H=［表值］10/f00拱脚反力影响线坐标V=［表值］上述计算数据见表4-12o表汽车荷载的弯矩、轴向力的影响线面积与坐标项目拱顶正弯矩 负弯矩l/4正弯矩 负弯矩拱脚正弯矩 负弯矩弯矩影响线均布何载考面积虑弹性压缩相应轴向力面积集中荷载不考虑弹性压缩弯矩影响线坐标水平推力影响线坐标汽车荷载作用弯矩及力按下式计算：均布荷载下的Mnax/min=X［相应弯矩影响线面积］均布荷载下的N=X［相应轴向力影响线面积］集中荷载下的Max/min=X［相应弯矩影响线坐标］集中荷载下的H=X［相应水平推力影响线坐标］上述计算数据及考虑弹性压缩的公路II级内力见表4-13表计入弹性压缩的公路II级汽车荷载项目拱顶l/4拱脚项目拱顶l/4拱脚qk下的Mnax、Mminqk下的NR下的Mmax、MminH下的HPk相应V"H=-Hi——1ys-yiH(kN)Miax、MninCOS0 1 1sin0 0 0N(kN)注：初拱脚截面外，其余截面的轴向力用 N=Hjcos作近似计算。表汽车效应标准值汇总值拱顶 l/4 拱脚荷载效应正弯矩 负弯矩 正弯矩 负弯矩 正弯矩 负弯矩轴向力(kN)弯矩注：1、轴向力=［表］均布荷载下的N+Ho、弯矩=［表］均布荷载下MLax+MLx、按《规范》第条，汽车荷载产生的拱各截面正弯矩，拱顶至拱跨 1/4点，乘以折减系数；拱脚乘以折减系数。2、人群荷载效应人群荷载分布于拱圈宽度以外，按《规范》 第条，应考虑人群荷载的不均匀分布当人群荷载在桥的两侧布置时，因对称加载，全拱宽每米长度荷载强度为 2X=m当人群荷载仅在一侧布置时，因偏心荷载，拱圈外缘受力强度较高，以偏心受压方面，近视地计算如下：取拱圈顺桥向单位长度，拱圈受压面积：A=7.999m.截面弹性抗力矩：W=K、/6=15.996m3。竖向力：V=.偏心距：M=X=o边缘最大压力强度：F=+=kN平均压力强度：fa==；x=m>m采用.人群荷载效应，可利用汽车均布荷载效应数值乘以=0El5110 3.251054.55806El5110 3.251054.55806［表（Ill） 5值］（1t24.1356tkN表人群荷载效应标准值荷载效应正弯矩拱顶 1/4 拱脚负弯矩 正弯矩 负弯矩 正弯矩 负弯矩轴向力(kN)弯矩项 目拱顶温度上升l/4截面拱脚拱顶温度下降1/4截面拱脚△tH=H'ttcos©y=ys-y1N=Hxcos©(kN)M=-HtXy11注：1.温度下降时的内力与温度上升的内力符号相反;2.当砂浆为小石子混凝土时，应酌情计入徐变的影响。拱圈作用效应汇总1、拱圈整体“强度-稳定”验算按《规范》第条第2款进行。1） 永久作用的水平推力，由计入弹性压缩的自重水平推力：Hg=kN,则轴向力：H=cos©kN,其中©m=tan-1（2fo/lo）=2） 汽车均布荷载的水平推力，则取1/4拱跨处，与Mnax相应的H影响线面积和与Mnin相应的H影响线面积之和。汽车均布荷载的水平推力为：H=x=。轴向力：阳==kN。3） 汽车集中荷载的水平推力，取拱顶不考虑弹性压缩的水平推力影响线坐标， 汽车集中荷载不考虑弹性压缩水平推力为： H=X=。汽车荷载考虑弹性压缩水平推力为：H=（1——）H1=，轴向力N==kN14） 《规范》公式（5.1.4）内，其中人群荷载的水平推力，可利用上述第 2）项汽车均布荷载计算的影响线面积。人群荷载水平推力为： HP=x=，轴向力"==。5） 《规范》第条第2款，轴向力偏心距可取水平推力计算时同一荷载布置的拱跨114处弯矩设计值除以轴向力设计值。假定永久荷载不考虑弹性压缩的自重压力线与拱轴线符合，永久荷载产生的弯矩为弹性压缩水平推力厶 Hg产生的弯矩。M=.。6） 按《规范》第条第2款，轴向力偏心距可取水平推力计算时同一荷载布置的拱跨114处弯矩设计值除以轴向力设计值。汽车均布荷载作用下，拱跨 1/4处正负弯矩影响线总面积，为。汽车均布荷载弯矩为： M=X=。汽车集中荷载作用下，1/4跨不考虑弹性压缩的在拱顶的弯矩影响线坐标为：，弯矩为：X=；考虑弹性压缩的弯矩为：。汽车荷载弯矩合计为：M=-+=人群荷载弯矩合计为：M=X=温度上升赘余力H仁kN,温度下降赘余力为kN,温度作用轴向力为：温度上升：N==kN温度下降：N==kN温度作用下的1/4跨弯矩为：温度上升M=x=温度下降M=x=其作用效应标准值见表表拱圈整体“强度-稳定”验算用作用标准值(全拱宽)轴向力(kN)弯矩永久何载汽车荷载人群何载温度上升温度下降2、拱圈强度验算按《规范》第条第1款进行，其作用效应标准值见表表拱圈强度验算作用效应标准值(拱全宽)作用作用效应拱顶正弯矩 负弯矩1/4正弯矩负弯矩拱脚正弯矩 负弯矩永久何载轴向力(kN)弯矩汽车荷载轴向力(kN)弯矩人群何载轴向力(kN)弯矩温度上升轴向力(kN)弯矩温度下降轴向力(kN)弯矩3、拱脚截面直接抗剪强度验算按《规范》第条计算。l)自重剪力自重产生的左拱脚反力，自表及第3款第2)项•拱上建筑与拱圈自重合计为Rj=,自重产生的左拱脚考虑弹性压缩的水平推力，自第 6款第1）项，Hg=自重剪力为：Vg=Hgsin©-Rjcos©=2）汽车荷载剪力汽车荷载考虑弹性压缩的水平推力影响线面积按《1994年手册》附表（III）-14（59），可取拱顶处，与Mmax相应的水平推力的影响线面积和与MLin相应的水平推力H的影响线面积之和，即。汽车均布荷载产生的考虑弹性压缩的水平推力为：X=0汽车集中荷载不考虑弹性压缩的水平推力影响线坐标，按《 1994年手册》附表（川）-12（8），其最大值为：。汽车集中荷载产生的不考虑弹性压缩的水平推力为： H=X=；考虑弹性压缩的水平推力为：H=（1-卩/1+卩1）Hj=（卩及卩1，见第5款）。汽车荷载考虑弹性压缩的水平推力为：H=+=汽车均布荷载左拱脚的反力影响线面积， 按《1994年手册》附表（山）-14（59），可取拱顶处，与MMax相应的左拱脚影响线面积和与MU相应的左拱脚影响线面积之和，即：X=，汽车均布荷载产生的左拱脚反力为：X= 0汽车集中荷载左拱脚反力影响线坐标， 在跨中截面（集中荷载设于跨中截面，为的是与求水平推力时一致）坐标按《1994年手册）附表（III）-7（8）为°由汽车集中荷载产生的左拱脚反力为：R=XX=（按《通规》第431条，集中荷载计算剪力时乘）°汽车荷载作用下的左拱脚反力为：R=+=°汽车荷载拱脚截面剪力为：V=HjSin©-Rjcos©=°）人群荷载剪力考虑弹性压缩的水平推力影响线面积，按第 2）项为，人群荷载考虑弹性压缩的水平推力为：H=X=°左拱脚反力影响线面积按2）项为，人群荷载产生的左拱脚反力为： R=X=°人群荷载剪力为：V=HjSin©-Rjcos©=°）温度作用效应温度作用效应见第9款第1）项，拱脚温度上升时剪力V=,拱脚温度下降时剪力V=°5）与剪力相应的轴向力N=Hcos©+Rsin©其作用效应标准值见表4-19.表拱脚截面剪力及其相应的轴向力标准值剪力（kN）相应的轴向力（kN）永久何载汽车荷载人群何载主拱圈截面强度验算拱圈截面强度验算按《规范》按《通规》公式（4.1.6-1）S拱圈截面强度验算按《规范》按《通规》公式（4.1.6-1）S0ud第条第1款规定进行。结构按承载能力极限状态设计的基本组合为:m（S S0 GiGik Q1Qiki1S)QjQjk丿j2式中：丫0式中：丫0Qi_丫Gi—永久作用效应分项系数，自重效应取;丫QiQi_丫Q2—人群或温度作用效应分项系数，人群作用效应取丫Q2_，温度作用效应取；书0—除汽车作用效应（含汽车冲击力、离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，人群作用和温度作用效应组合，取书0二；Soi、Si、SQj—永久作用、汽车作用、人群作用与温差作用效应标准按《规范》公式（4.0.5）计算承载力:丫0N1W©Afcd式中：丫0=；NA—轴向力设计值；A—构件截面面积；fcd—抗压强度设计值；©—偏心距。和长细比召对受压构件的影响系数，见《规范》 第条。表拱顶截面强度验算Max+温升 Max+温降 Mnin+温升 Mnin+温降roNdroMe0_Ml/Nd1-(e°)8©_y1(%2rw©AfcdMnax+温升 Miax+温降 Miin+温升 Mnin+温降roNdroMeo=M/Nd表拱脚截面强度验算Miax+温升 l\Aax+温降 Miin+温升 Mnin+温降roNd)roMeo=M/Nd1(-)2rwAfcd注：1、表中数据根据表查得。2、 roNd=x[X永久荷载轴向力+X汽车荷载轴向力+x（人群荷载轴向力+温度荷载轴向力）]；3、roM=x[X永久荷载弯矩+X汽车荷载弯矩+x（人群荷载弯矩+温度荷载弯矩） ]。[eo]==上=0.59808m；以上计算的eo值均小于容许偏心距，符合规定。拱圈整体“强度-稳定”验算拱圈整体“强度一稳定”验算应按（规范》进行。作用效应按表4-18取用。1、按《规范》验算构件温度上升时承载力YoN|W©(Afcd+fsdA)式中：丫o=；Nd―轴向力设计值；A―构件截面面积；fcd―抗压强度设计值；©—纵向弯曲系数，见《规范》 第条。其中N=X+X+XX+Xe o={x+x+x[x+1.4x]}/=-0.1675mL0/i=*=72查表得：©=所以：丫oM=x=©(Afcd+fsdAs')=*x(xx1000+280*1000**10-4)=kN>丫oM=kN符合规定。2、按《规范》公式(4.o.5)验算构件温度下降时承载力Nd=x+x+xx+xe o={x+x+x[x+1.4x]}/=-o.15oo9mLo/i=*=72查表得：©=所以：丫oNd=x=©(Afcd+fsdAs')-4=*x(xx1ooo+28o*1ooo**1o-4)=kN>丫oM=kN符合规定。拱脚截面直接抗剪验算一般是拱脚截面处的剪力最大，根据《桥规》条规定正截面直接受剪的强度,其作用效应按表4-19取用。按下式计算：1oVdAfvd fNk1.4式中 Vd 剪力设计值；A 受剪截面面积；fvd 砌体或混凝土抗剪强度设计值；摩擦系数，采用f0.7；Nk 与受剪截面垂直的压力标准值。1）温度上升：Vd=X+X+XX+X=丫oM=X=kN1Afvd fNk=X|X=kN》丫oM=kN1.4符合规定。2）温度下降：V=X+X+XXNk=I—I—IkN丫oM=X=kN1Afvd fNk=X+X=kN>丫oM=kN1.4符合规定。3）不计温度作用:V=X+X+XX=N<=+—+—+=kN丫oNfx=kN

Afvd符合规定'Afvd符合规定'vd=x+x=kN>丫oM=kN第五章施工阶段的验算槽型箱肋吊运内力验算5.1.1 箱肋几何要素1、箱肋截面积几何特性1）截面面积2A=0.4885m2） 截面重心轴y下=0.4875my上=1.4025m3） 截面对水平轴的惯性矩Ix=0.15685mi4） 截面的回转半径_117_rw—#——\A2、 箱肋分段长度的计算1） 箱肋的计算跨径L—150.9764m2） 箱肋的计算矢高f—25.6268m3） 各段箱肋轴线弧长S—32.4m3、 箱肋分段重量计算1） 每块横隔板重量P—6—kN2） 箱肋接头加重P=6—kN3） 箱肋拱脚加强重量P=6+kN4） 方头肋座得重量P=kN5） 中段箱肋重G1=XX25+X8+—6） 端段箱肋重G2=XX25+X8+2+—kN拱肋分段之后，每段箱肋两个吊点的位置应该根据该段箱肋在吊运过程中的受力情况和稳定要求来确定。箱肋在存放和吊运过程中的受力情况相当于双悬臂梁，当吊点负弯矩与跨中正弯矩相等时，悬臂长度与肋段长度的比值为 O.207。但是箱肋在安装过程中•中段拱肋有可能在某一瞬间搁置于端段拱肋的接头上，使中段拱肋处于部分简支的受力状态，此时跨中正弯矩远大于按O.207确定的正弯矩。此外，拱肋为预制的开口箱断面，下缘配置的钢