主拱圈内力计算.doc

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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章主拱圈内力计算1.1主拱截面尺寸的确定1.1.1主拱尺寸和材料主拱圈截面采用箱型板拱截面，材料采用C40混凝土。净跨径：L0=64m；净失高：f0=8m；净矢跨比：f0/L0=1/8；主拱材料容重（包括横隔板）：γ=25kN/m3。1.1.2主拱截面尺寸拟定根据经验公式：可拟定拱圈的高度；其中：，箱型拱△为0.6-0.7，则：拱圈高取顶、底板厚度一般为15～22cm，取：两外箱肋外腹板厚一般为12～15cm，取内箱肋腹板厚一般为5～7cm，取填缝宽度一般采用20～35cm，取为了保证填缝混凝土浇筑质量，，为安装缝，一般取4cm。拱圈宽度一般可为桥宽的

2、0.6～1.0倍，但为了保证其横向稳定性，拱宽不能小于跨径的1/20，所以取：，箱型拱的截面图如图5.1。图5.1箱型拱截面图（尺寸单位：cm）内蒙古科技大学毕业设计说明书1.1拱轴系数的确定1.1.1主拱圈截面特性计算图5.1可计算出主拱截面特性。由CAD查询可得主截面特性值如下：1截面积为：A=8.07(m2)2截面重心至底边的距离y=0.8(m)3截面对重心轴的惯性矩:I=2.56(m4)4惯性矩回转半径：1.1.2主拱圈立面布置中的计算图5.2拱圈坐标计算简图1初设，，由文献【6】表（III）-20（6）得：2计算跨径3计算失高4作用于拱上的外力见表5.1内蒙古科技大学毕业设

3、计说明书表5.1作用于拱上的外力汇总表P2(kN)P3(kN)P4(kN)P5(kN)上部恒载1241.151241.151241.151241.15盖梁350.26350.26350.26350.26立柱不变28.0328.7829.5030.23立柱可变153.7978.1328.053.11底梁27.3627.3627.360合计1800.591725.671676.321624.75注：立柱可变自重；，，。上部弯矩：5横隔板自重产生的内力计算横隔板从拱顶向拱脚方向设置，横隔板厚0.16m。每3.38m设置一道（共7块），全拱共设20道。每块横隔板的体积：各截面横隔板重力为：6

4、横隔板自重产生的弯矩：上述可知截面积为，，计算主拱圈内力时把横隔板均摊到主拱圈上。拱轴线弧长：横隔板总重为：主拱圈每延米重为：主拱圈换算重度为：由文献【6】表（III）-19查得半拱悬臂自重对1/4截面和拱脚截面的弯矩为：内蒙古科技大学毕业设计说明书式（5.1）故：所有半拱悬臂荷载对l/4截面和拱脚截面的弯矩为：所以由：因此取拱轴系数。1.1主拱圈截面内力计算主拱圈内力包括弹性压缩引起的恒载内力、压力线偏离拱轴线引起的内力、不考虑弹性压缩的活载内力、活载作用下弹性压缩引起的内力、附加内力。1.1.1按无矩法计算不计弹性压缩恒载水平推力1.1.2拱圈弹性中心及弹性压缩系数1弹性中心计算

5、2弹性压缩系数计算由文献【6】附录表（III）-9、附录表（III）-11计算，得：内蒙古科技大学毕业设计说明书1.1.1弹性压缩引起的恒载内力弹性压缩引起的恒载内力计算结果见表5.2。表5.2恒载弹性压缩内力计算表项目拱脚(24)L/8(18)L/4(12)3L/8(6)拱顶(0)-467.1642-467.164174-467.164-467.164-467.164(m)2.75206332.752063322.7520632.7520632.752063(m)4.43062920.6150803670.2730490.06821400.96349050.9948813360.9

6、977260.9994321-450.11-464.77-466.10-466.90-467.16-784.17998.321158.111253.801285.671.1.2压力线偏离拱轴线引起的内力1主拱圈重力作用在计算中对主拱圈按计算跨径等分48段，每段长。等分点编号从拱顶至拱脚，即0-24（节点）。等分段编号仍从拱顶至拱脚，即1-24截面如图5.3所示。各分段自重为：式（5.2）式中—节点n处的倾角；—第n段的自重。内蒙古科技大学毕业设计说明书图5.3拱圈分段重力作用在第1分段中心的垂直截面剪力和弯矩作用在第n段中心的垂直截面剪力和弯矩式（5.3）作用在拱脚的垂直截面剪力和弯

7、矩式（5.4）2拱上集中力作用（包括横隔板）对于第n分段，剪力等于该段中心点至拱顶处所有集中力之和，即；以表示单个集中力在拱轴线坐标中的横坐标，以表示第n分段中心点在拱轴线坐标中的横坐标，则弯矩为式（5.5）3压力线同拱轴线的偏离值第n分段上的两节点为n-1、n，查文献【6】表（III-1）可得各节点的纵坐标内蒙古科技大学毕业设计说明书，则各分段中心点的纵坐标可近似为。偏离值按竖直方向计，第n段中心的偏离值按下式计算式（5.6）式中：—恒载的悬臂弯矩；—不