悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算

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1、等截面悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算目录31/311设计资料…………………………………………………………………………………12主拱圈截面几何要素计算………………………………………………………………23确定拱轴系数……………………………………………………………………………34不计弹性压缩的拱自重水平推力………………………………………………………65弹性中心位置、弹性压缩系数和拱自重弹性压缩水平推力…………………………66自重效应…………………………………………………………………………………77公路—Ⅰ级汽车荷载效应………………………………………………………………88《规范》第5.1.4条第

2、1款拱的强度验算用的人群荷载效应………………………139温度作用和混凝土收缩作用效应………………………………………………………1410《规范》第5.1.4条第2款拱的整体“强度—稳定”验算…………………………1611拱脚截面直接抗剪强度验算用的荷载效应…………………………………………1812拱圈作用效应标准值汇总……………………………………………………………1913拱圈截面强度验算……………………………………………………………………2114拱圈整体“强度—稳定”验算…………………………………………………………2815拱脚截面直接抗剪验算………………………………………………………………2931/

3、311、设计资料设计荷载：公路—Ⅰ级，人群荷载2.9kN/m2桥面净宽：净15m附22.5人行道m净跨径：=70m净矢跨比：/=1/6主拱圈内横隔板重量按顺桥向每延米给定：6.0k/m拱圈材料重力密度：=25kN/参考文献：《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；《公路桥涵设计手册，拱桥（上册）》（1994年）；《桥梁工程》下册；有关拱桥设计图纸。2﹑主拱圈截面几何要素计算1.主拱圈横截面设计拱圈截面高度按经验公式估算H=/100+△=70/100+0.7=1.4m拱圈由十一个各为1.5m宽的拱箱组成，全宽B0=16.5m2．拱圈几何力学性质拱圈截面如图1所示：图1箱形拱截面（尺寸单位

4、：㎝）拱圈截面为C35混凝土与C35混凝土预制板的组合截面。假定拱轴系数m=2.24,/f=0.22(为拱轴线1/4拱跨处坐标，f为计算矢高)。拱轴线拱脚处切线与水平线交角=(4673.22/10001/6)=37.933°[1994年手册附表（Ⅲ-2）],sin=0.6145,cos=0.7889.由应用软件得箱形截面的几何性质：截面面积A=10.428㎡截面重心距底边=0.768m截面重心距顶边=1.4-0.768=0.632m31/31截面对重心轴的惯性矩I=2.521截面回转半径i=0.4917m则：计算跨径l=+2ybsin=70+20.7680.6145=70.94m计算矢高f=+

5、(1-cos)=70/6+(1-0.7889)0.76=11.829m计算矢跨比f/l=11.829/70.94=0.16673拱轴线长度==1.0739470.94=76.185m[v1见《1994年手册》附表Ⅲ-8]。拱圈几何性质见表1。3、确定拱轴系数拱轴系数按假定尺寸验算，先假定拱的自重压力线在拱跨1/4的纵坐标与矢高f的比值/f.如该值与假定值0.22（m=2.24）符合，则可确定作为拱轴系数；否则，另行假定拱轴系数，直至验算结果与假定相符。/f可按下式求得：/f=/式中：：拱的自重作用下，半拱自重对拱跨1/4点的弯矩；：拱的自重作用下，半拱自重对拱脚的弯矩；计算见以下说明和图2。图

6、2立墙布置图（尺寸单位：m）1）立墙及以上结构自重对1/4跨、拱脚的弯矩a）立墙位置按表1和图2查取、计算，如表2所示。31/31表2立墙号距拱脚(㎜)位置(截面号之间)相应(㎜)相应距拱脚(㎜)相应/cos(㎜)P16220#2～#37801～61785912～8868734～709P212720#4～#54784～359811823～14779689～673P319220#6～#72602～178417735～20691661～651P425720#8～#91129～63023647～26603644～638P532220#10～#11278～6929558～32514635～633b)立

7、墙处计算P1=7801-(7801-6178)/(8868-5912)(6220-5912)=7632㎜P2=4784-(4784-3598)/(14779-11823)(12720-11823)=4424㎜P3=2602-(2602-1784)/(20691-17735)(19220-17735)=2191㎜P4=1129-(1129-630)/(26603-23467)(25720-23467