等截面悬链线无铰拱结构拱桥设计计算说明书

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1、目录目录一、设计背景1（一）概述1（二）设计资料11、设计标准12、主要构件材料及其参数13、设计目的及任务24、设计依据及规范2二、主拱圈截面尺寸3（一）拟定主拱圈截面尺寸31、拱圈的高度32、拟定拱圈的宽度33、拟定箱肋的宽度34、拟定顶底板及腹板尺寸3（二）箱形拱圈截面几何性质4三、确定拱轴系数5（一）上部结构构造布置51、主拱圈52、拱上腹孔布置6（二）上部结构恒载计算71、桥面系72、主拱圈7（三）拱上空腹段71、填料及桥面系的重力7目录2、盖梁、底梁及各立柱重力73、各立柱底部传递的力8（四）

2、拱上实腹段81、拱顶填料及桥面系重82、悬链线曲边三角形8四、拱圈弹性中心及弹性压缩系数10（一）弹性中心10（二）弹性压缩系数10五、主拱圈截面内力计算11（一）结构自重内力计算111、不计弹性压缩的恒载推力112、计入弹性压缩的恒载内力11（二）活载内力计算111、车道荷载均布荷载及人群荷载内力112、集中力内力计算13（三）温度变化内力计算 141、设计温度15℃下合拢的温度变化内力142、实际温度20℃下合拢的温度变化内力15（四）内力组合151、内力汇总162、进行荷载组合16六、拱圈验算17（

3、一）主拱圈正截面强度验算171、正截面抗压强度和偏心距验算17（二）主拱圈稳定性验算18目录1、纵向稳定性验算182、横向稳定性验算18（三）拱脚竖直截面(或正截面)抗剪强度验算181、自重剪力182、汽车荷载效应193、人群荷载剪力204、温度作用在拱脚截面产生的内力205、拱脚截面荷载组合及计算结果21七、裸拱验算22（一）裸拱圈自重在弹性中心产生的弯矩和推力22（二）截面内力221、拱顶截面222、截面223、拱脚截面22（三）强度和稳定性验算23八、总结24九、参考文献25正文一、设计背景（一）概

4、述在我国公路桥梁建设中，拱桥，特别是圬工拱桥得到了广泛的应用。本次设计为等截面悬链线无铰拱结构，拱桥设计在桥梁建设中应用十分重要，也较为复杂，需结合理论力学、材料力学、结构力学的基础力学知识，根据桥梁专业特点来进行设计并解决设计中遇到的各种问题。本设计任务书，主要包括了主拱圈截面的几何要素计算，确定拱轴系数，弹性中心位置以及计算弹性压缩系数，温度及混凝土收缩时产生的内力，拱圈截面强度验算，拱圈整体稳定及强度验算，拱脚截面直接抗剪验算以及它们所包含的荷载计算、拱圈内力的调整等。（二）设计资料1、设计标准(1

5、)设计荷载:公路—Ⅰ级，人群荷载按规范取。(2)桥面净空：拱顶桥面标高+50.0m(3)净跨径:=[70+（学号-10）×5]m=[70+（13-10）×5]m=85m(4)净矢跨比：，即净矢高(5)桥梁净宽:净-8+2×（0.25m栏杆+1.0m人行道）=10.5m(6)设计合拢温度为15℃，月平均最高温度40℃，月平均最低气温-5℃2、主要构件材料及其参数(1)主拱圈为C40钢筋混凝土箱形截面，33正文(1)桥面铺装为8cm的钢筋混凝土（=25）+6cm沥青混凝土（=23）(2)拱上简支梁为C30钢筋

6、混凝土，(3)拱上桥墩为C30钢筋混凝土矩形截面墩，(4)拱顶填料平均高度，拱顶填料容重(5)主拱圈截面参考图图1-1主拱圈截面参考图（单位：cm）3、设计目的及任务本设计主要是独立完成一座等截面悬链线空腹式无铰箱型板砼拱桥设计和计算，旨在通过本设计进一步熟悉拱桥的纵横断面和平面布置以及它的主要构件和各构件的主要尺寸及构造细节；进一步掌握圬工拱桥上部结构的内力计算步骤，原理和方法；熟悉有关拱桥内力计算图表的用法。本设计主要任务包括以下九点：（1）桥型布置和尺寸拟定。（2）拱轴系数的确定。（3）悬链线无铰拱

7、的几何性质及弹性中心。（4）恒载作用下悬链线无铰拱的内力计算。（5）活载作用下悬链线无铰拱的内力计算。（6）裸拱内力计算。33正文（1）温度变化、混凝土收缩和拱脚变位的内力计算。（2）拱圈强度和稳定性验算。（3）拱圈内力的调整。4、设计依据及规范[1]中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004，人民交通出版社，2004年9月。[2]中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004，人民交通出版社，2004年9月。[3]邵旭东主编．《桥梁工程

8、》，人民交通出版社。[4]公路桥涵设计手册《拱桥》上册，1994年6月，人民交通出版社。[5]公路桥涵设计手册《基本资料》，1993年7月，人民交通出版社。[6]王国鼎主编．《桥梁计算示例集——拱桥》（第二版），2000年10月，人民交通出版社。[7]向中富.桥梁工程毕业设计指南，人民交通出版社，2010，P129-142[8]有关拱桥设计图纸。[9]拱桥设计任务书。33正文二、主拱圈截面尺寸（一）拟定主拱圈截面尺寸1、拱圈的