拱桥计算EXCEL
AutoCAD和Excel在拱轴线变形量计算中的应用
AutoCAD和Excel在拱轴线变形量计算中的应用罗娟1 伍建强2(江西公安专科学校科技系南昌3301031)1(江西省交通科学研究院南昌3300382)2摘要由于拱轴线测量数据庞大,拱轴线变形量计算较为困难,通过在Excel中编辑纵桥向与高程的坐标数据组,在AutoCAD中利用这些数据多点粘贴并连成线,可以快速地完成批量拱轴线,使繁琐的工作变得简单。
关键词AutoCAD Excel 拱轴线变形中图分类号TP393.03 文献标识码A文章编号090908-5148Application on AutoCAD and Excel in theDeformation Calculation of Arch AxisLuo Juan1 Wu Jianqiang2(Jiangxi Science and Technology Department of Public SecurityCollege Nanchang 3301031)1(Transportation Research Institute of Jiangxi Province2 Nanchang 3300382)2Abstract As the arch axis measurements of a large,arch axis deformation calculation is more difficult,by the bridge to Excel,edit the longitudinal coordinates and elevation data sets,the use of these data in the AutoCAD paste and connected into a multi-point line,it can quickly complete the bulk arch axis,so that it makes the cumbersome task easyily.Keywords AutoCAD Excel Deformation of arch axis在桥梁长期运营期间,由于频繁承受荷载,甚至超载;再加上自然界乃至自然灾害的侵袭(如地震、洪水),会造成桥梁损伤或局部破坏,而拱桥中的拱轴线变形是桥梁病害检测内容之一。
§9.3拱桥的计算
y1ds ∫s EI (9.21) ys = ds EI f (chξk − 1) (6) y1 = m −1
dx l1 = = dξ = l 1 + tg 2ϕ dξ ds cos ϕ cos ϕ 2
l = 1 + η 2 sh 2 kξ dξ 2
f ys = ⋅ m −1
∫0 (chkξ − 1)
2
−1
(
)
(7 )
(2)若已知m,则y1由(6)求得,换言之,当跨径和矢 高确定后, y1仅随m而变化,故有不同的m可得到不同的 拱轴线形状。其线形特征可用1/4点纵坐标的大小表示:
y1 =
4
f ⎛ k ⎞ ⎜ ch − 1⎟ m − 1⎝ 2 ⎠
k chk + 1 m +1 Q ch = = 2 2 2
y1 ∴
4
f
=
m +1 −1 1 2 = m −1 2(m + 1) + 2
(8)
可见,随m 增大,拱轴线抬高
(3)一般的拱桥中,
g j > gd
故 m>1(悬连线拱的拱轴系数,宜采用2.814~1.167, 随跨径的增大或矢跨比的减小而减小); 当m=1时,表示恒载压力均布,压力线为二次抛物 线,
9.3 拱桥的计算
拱桥计算包括成桥状态受力分析和强度、刚度、稳定验 算以及必要的动力分析,施工阶段结构受力分析和验算。
9.3.1 悬链线拱的拱轴方程及几何性质
(一)实腹式悬链线拱 采用恒载压力线(不计弹性压缩)作为拱轴线
M d = 0 Qd = 0
Hg
1、悬链线拱轴方程
Mx 对任意截面取矩: y1 = Hg
' 22
拱桥设计实用计算表2
重力
底梁重力
P1=号[0立.5柱*0重.5
力2号:立P=柱3*重(
力3号:立P=柱3*重(
4号腹拱座 力: P=3*(
重(力3):腹P孔=(
集中力
P13 =
P14 =
P15 =
5.拱上实 P16 =( 腹段(1()如拱顶 填料及桥 P17=Lxhd
(2)悬链 γB =
线曲边三 f1=f+y上
(1-1/cosφ
m^2
0.6512 0.6508
0.79641
m m
0.60476 0.79641
y1/f
主拱圈几何特性表
1 0.821783 0.665442 0.52911 0.411164 0.310395
6.000 7.000 8.000 9.000 10.000 11.000 12.000
2.拱上腹 孔布置
y
3.824
△M
36.435
20.458
Mp
1331.124 1353.853
考虑弹 性压缩的
项目 cos 与Ms相in应的 与M相H1应的 V N △H △N Np M y △M Mp
拱顶截面
Mmax
Mmin
1.000
0.000
105.952
97.384
105.952
97.384
1.855
1.705
公路1级
相应的H1 公路1级
拱脚截面 相应的V1 公路1级
不计弹性 压缩的人
截面
拱顶截面
l/4截面
考拱虑脚弹截性面 压缩的汽
项目 cos 与Ms相in应的 与M相H1应的 V N △H △N
项目 Mmax 相应的H1 Mmin 相应的H1 Mmax 相应的H1 Mmin 相应的H1 Mmax 相应的H1 相应的V1 Mmin 相应的H1 相应的V1
交岔点、三心拱及圆弧拱excel计算程序(完整)
(m)
(m2)
(m2)
1/4
3.7989 0.7255 53.130102 63.434949 5.129
3.50 11.06
2/5
2.9627 1.7298 77.319617 51.340192 7.098
7.86 7.86
2/5
3.2482 2.0211 78.801321 50.599339 8.037 10.12 26.92
1/3
2.0757 0.7829 67.380135 56.309932 3.980
2.36 2.36
1/3
2.0757 0.7829 67.380135 56.309932 3.980
2.36 2.36
1/4
3.6180 0.6910 53.130102 63.434949 4.885
3.17 3.17
=90°-φ/2。(本表中浅青绿色填充的单元格由使用者填写,其他单元格的不要动)
注意:当巷道有
支护,为保持巷道支护厚度不变,当采用墙和拱向外平移的方式时,外部线条围成的就不是标准的三心拱。因此,采用本表计算的拱部弧长和
拱部面积就会稍微偏小,但作为工程量计算影响甚微。
1
R
2
1 4
f
2
1 4
f
2
B
(本
半圆拱参数计算
序号
巷道名称
拱部半 墙高 径(m) (m)
巷宽 拱部弧长 拱部面积 全断面积
(m)
(m)
(m2)
(m2)
1
2.1 1.72 4.2
6.60
6.93
14.15
2
1
2
3.14
1.57
拱桥计算程序 EXCEL公式嵌套,设计计算模板
1261.32 1277.99 1338.82
Mg=μ1/(1+μ)*Hg'*y
38.50
32.70
14.25
l/8截面 -1.42 0.85238 1247.12 1479.77 -20.21
拱脚 -5.42 0.71319 1247.12 1768.57 -76.96
1、活载内力计算
(1)、汽车、挂车和人群荷载的内力
5200000
拱圈设计 温差(0C)
20
(一)确定拱轴系数
1、拟定上部结构尺寸
(1)、主拱圈几何尺寸
截面高度 d'(m)
0.9143
采用截面 横截面面积 高度d(m) A(m2)
0.9
0.9000
惯性矩 I(m4) 0.0608
二、主拱圈计算
截面抵抗 截面回转 假定拱轴 矩W(m3) 半径γw(m) 系数m
2 1.000000 0.810048 0.647289 0.508471 0.390820 0.291988 0.210000 0.143218 0.090308 0.050213 0.022133 0.005506 0.000000
y1
3 8.1291 6.5849 5.2619 4.1334 3.1770 2.3736 1.7071 1.1642 0.7341 0.4082 0.1799 0.0448 0.0000
6.9298 3.4982
截面 拱顶 l/4截面
拱脚
不计弹性压缩的汽车和人群内力计算表
项目
Mmax
相应的H1
Mmin
相应的H1
Mmax
相应的H1
Mmin
相应的H1
Mmax
公路桥梁技术状况评定分值计算EXCEL表格(梁桥-拱桥)
评价部件
河床 调治构造物 桥面铺装 伸缩缝装置 人行道 栏杆、护栏 排水系统 照明。标志
权重
0.07 / 0.47 0.29 / 0.12 0.12 /
桥面系
88.86 80.52 100.00
14 15 16
入,若存在且无病害,在后端输入“1” 扣分 3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 总扣分 值 25.00 58.84 45.00 0.00 0.00
——> 构件最终 得分 75.00 41.16 55.00 0.00 0.00 ——> 构件最终 得分 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 ——> 构件最终 得分 同类病害 构件数 同类病害 构件数 同类病害 构件数 4 1 1
<—— 比例 (%) 66.67 16.67 16.67 0.00 0.00 <—— 比例 (%) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 <—— 比例 (%) 平均得分 构件总数 数n #DIV/0! 对应t值 #N/A 平均得分 构件总数 数n 77.35 平均得分 构件总数 数n 9 对应t值 8.300
梁式桥各部件权重及得分 类别
1 2 3 4 5 6 7 8
评价部件
上部承重构件 上部一般构件 支座 翼墙、耳墙 锥坡、护坡 桥墩 桥台 墩台基础
权重
0.85 / 0.15 0.02 0.01 0.31 0.31 0.29
得分
41.16 / 84.22 91.12 91.12
部位
下部结构
类别
9 10 11 12 13
同类病害 构件数 2
比例 (%) 33.33 0.00 0.00 0.00 0.00
拱桥工程量计算
拱桥工程量
净跨径L0 拱矢比(f0/L0)
f0
内半径r
5.00
0.25
1.25
3.13
2 拱上侧墙
①
1/2拱
②
1/3拱
净跨径L0
拱角x
参数l
侧墙体积
5.00
0.28
5.56
6.13
③
1/4拱
5.00
0.28
5.56
6.13
④
1/5拱
8.50
0.24
8.98
16.46
3 U型桥台
①
台身
涵长
桥台顶宽W 桥台底宽a1 拱角x
11.00
1.50
1.98
0.28
8.00
1.20
2.47
0.46
②
侧墙 桥台底宽a1 桥台顶宽W
拱角x
拱角y
1.98
1.50
0.28
0.21
侧墙底宽C1
襟边dd
基础侧边长A 基础厚度D
1.69
0.10
2.29
0.60
4 桥台护拱
护拱尖角至拱圈 顶部水平距离S’
外半径R
拱圈厚度d 0.35
外半径R 拱半内角φ0
3.48
0.93
拱角x 0.28
拱角y 0.21
拱轴长度S 6.12
拱角y 0.21 0.19 侧墙高H 4.35 基础宽度 1.89
桥台高h 1.90 4.88
桥台高h 1.90
基础体积 5.19372
台身体积V 40.00 74.08
侧墙边坡m' 4.00
1.50
3.70
混凝土简支桥梁计算书—计算表格
1.2549 1.2549 1.2549
表5-1 内力值 153.31 181.86 -54.11 -6.01 -21.32 -19.91 80.79 79.81 57.26
3411.97
2559.02 1.4 1.4 0.8 3216.64 2412.52 2993.40 2245.09 表4-10 弯矩效应①×②× (③×④+⑤×⑥) 94.67 87.28 87.98
:kN) la 19.68
lb 5.28
a
b
7.76
4.72
表4-12 剪力效应 170.43 147.04 174.27
kN·m)
表4-8 弯矩效应 ω0 ①×②× ③ ③ 75.03 115.47 56.27 75.03 56.27 75.03 56.27 86.60 74.62 55.96 67.53 50.65 表4-9
γ Qj
γ Q1
ψc
γ 0 (γ Gi S Qik +ψ c γ Qj S Qjk +γ Q1 S Q1k )
γ0
γ Gi
1(5)
M 1/2
1(5) 2(4) 3
M 1/4 M 1/2 M 1/4 M 1/2 M 1/4
1002.46 1391.38 1043.53 1391.38 1043.53
86.60 74.62 55.96 67.53 50.65
899.34 1045.30 784.00 891.51 668.66 1.0 1.2
主梁截面尺寸及参数 表4-1 平均板厚h 1 重心位置a x 惯性矩I x 截面尺寸/cm cm 翼板宽 翼板厚 端部 根部 160 8 14 160 18 11 53.8 11780672
圬工拱桥设计计算表
Mj=[表(Ⅲ)-19对应m的值]*A*γ *ι 表值 0.52303 A 1 γ 25 ι
2
/4 Mj
50.70097 8403.092684
(2)拱上空腹段的恒载
腹拱圈外弧跨径 腹拱内弧半径 ①腹孔上部 腹拱圈重 腹拱侧墙护拱重 填料及路面重
两拱之间起拱线以上部分的重量
ι
'
外=ι
+2*d'*sinw0 4.413793
R0所对应 Pa所对应 Pb所对应 0.725001 1.522024 0.11889
2*d'*sinw0 3793 2.900004 33.42369087 28.0010428 44.13793 14.7957229 120.3583866 103.1935109 48.04454845 4.361449925 223.5518975 168.402935 57.14278176 l1 9.82397 118.940735 141.7704762 9.94232955 f1 m 例题 j0 K
2、恒载计算——(1)主拱圈恒载
P0~12=[表(Ⅲ)-19对应m的值]*A*γ *ι 表值 0.55288 A 1 γ 25 ι P1~12 50.70097 700.7888073
M1/4=[表(Ⅲ)-19对应m的值]*A*γ *ι 表值 0.12614 A 1 γ 25
2
/4
M1/4 ι 50.70097 2026.587597
'
'
R0=0.725001*ι
'
=
Pa=1.522024*(R0+d /2)*d'*24 P b=0.11889*(R0+d')2*23= Pc=ι
拱涵计算方法及表格
拱圈内半径R 0 =(B 2+4f 02)/8f 0半圆心角θ按下式计算:tan -1θ=B/(2(R 计算跨径:L=L 0+dsin θ计算矢高:f=f 0+d/2-d/2*cos θ计算矢跨比:f/L1拱函为例进行计算,该涵洞顶部填土最大高度H=2.855m,拱圈等效为等1作用于拱圈的均布垂直土压力:q 1=a γg γH d =420.0KN/m2作用于拱圈的水平均布荷载:q 2=a γt γH d tan 2(45-φ/2)=160.0KN/m3作用于拱圈的水平三角形荷载最大强度:q 3=a γt γh tan 2(45-φ/2)=11.718 KN/m 4作用于拱背的填充料重力:W 1=0.03γg γ1L 2=17.86 KN 5拱圈自重:W 2=0.57γg γdL=32.85 KN 6汽车荷载其中,重力系数查截面无铰圆拱内力系数表得到。
荷载类型及数值内力名称系数VA(KN)0.5垂直均布荷载HA、NC(KN)0.63782(KN/m)MA(KN/m)0.00414162.5608MC(KN/m)0.00158VA(KN)1拱背填料土重HA、NC(KN)0.55637(KN)MA(KN/m)-0.0220693.80269939MC(KN/m)-0.01033VA(KN)0均布水平荷载HA(KN)-0.56746(KN/m)MA(KN/m)-0.0223724.05333333NC(KN)MC(KN/m)-0.01317VA(KN)0均布三角形荷载HA(KN)-0.75857(KN/m)MA(KN/m)-0.03795序号27.06NC(KN)MC(KN/m)-0.01038VA(KN)1自重力HA、NC(KN) 1.20645(KN)MA(KN/m)0.00582457.7937546MC(KN/m)0.0019822拱脚截面轴力N A=H A cosθ+V A sinθ=1435.9偏心距e0=∑M A/∑N A= 0.037 m塑性影响系数K=1+1.5e0/y=弯曲压应力σa=∑N/A+∑M/W= 4140.763 KN/m2允许弯曲压应力K[σa]= 14528.795 KN/m2σa< K[σa],截面受压满足要求。
拱桥设计实用计算表
H=1.2h1=60L0=F0/L0=F0=一.截面几何特性计算拱圈由二个拱箱组成(如图),整个设计按全宽进行 1.截面积m^2 2.绕箱底边缘的静面矩S=m^33.主拱圈截面重心轴 y下=S/A=m y上= 1.2=4.主拱圈截面绕重心轴的惯性矩Ix=m^4Rw=(Ix/A)^(1/2)= 二.确定拱轴系数(一)上部结构构造布置1.主拱圈k=ln(m+(m^2-1)^(1/2))=cos φj=则主拱圈的计算跨径和计算矢高:L=m F=m 拱脚截面的水平投影和竖向投影:X= 1.2*Y= 1.2*将拱轴沿跨径24等分,每等分长△L=L/24=截面号xy 1/fy 10.00025.411 1.00010.1841.00023.2940.8188.3302.00023.2940.659 6.7163.00019.0590.522 5.3194.00016.9410.404 4.1195.00014.8230.304 3.0976.00012.7060.220 2.2407.00010.5880.151 1.5358.0008.4700.0950.9729.000 6.3530.0530.54210.000 4.2350.0240.24011.000 2.1180.0060.06012.0000.0000.0000.0002.拱上腹孔布置 从主拱两端起拱线向外延伸2.15m后向跨中对称布置四对圆弧小拱50.8228110.183980.59310.438假定m=2.24,相应的Y/F=0.220.730570.20.60251.8623A= 3.091-0.6498主拱圈几何特性0.730570.68284排架式腹拱墩支承的宽为0.6m的钢筋混凝土盖梁上。
腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一拱线的高度h=y 1+y 上*(1-1/cos φ)-(d'+f 0'),分别计算如下表:项目Lx ξ=2*Lx/L k ξ1号立柱21.5000.846 1.2232号立柱16.9000.6650.9613号立柱12.3000.4840.7004号腹拱座7.9680.3140.453空实腹段分界线7.8850.3100.449由F 0'/L 0'=sin φ0=腹拱拱脚的水平投影和竖向投影:x'=d'sin φ0=y'=d'cos φ0=(二)上部结构恒载计算恒载计算,首先把桥面系换算成填料厚度,然后按主拱圈、横隔板、拱上实腹段、拱上空腹段1.桥面系拱顶填料及沥青表处面层重力1/2*(0.56+.63)*2*7/2*23=则换算容重γ=23KN/m^3的计算平均填料厚度为24h d =(9.4+95.795)/9.8/23=2.主拱圈P 0-12=M l/4=M J =*3.横隔板横隔板的设置受箱肋接头位置的控制,必须先确定接头位置后载按箱肋轴线等弧长(1)箱肋有关几何要素1)箱肋截面积A′=3.02*0.1+3.16*0.1+4*1/2*2)箱肋截面静矩J′=3.02*0.1*(+=3)截面重心距箱底的距离y F ′=J′/A′=4)箱肋计算跨径L′=L 0+2*y F ′*sin φj =5)箱肋轴线弧长S′=(2)确定箱肋接头、设置横隔板1)确定接头位置箱肋分三段吊装合拢,接头宜选在箱肋自重作用O.O870.5240.126腹拱0.1250.552S x ′=2)布置横隔板横隔板沿箱肋中轴线均匀设置,取板间间距△L′S 11/2=1/2*(则接头位置刚好在ε= 端段箱肋弧长S 1=1/2*( 端段箱肋设(3)横隔板与接头加强部分的重力横隔板厚均为0.06m。
拱桥计算1
= ξL1
令
2 2 d 2 y1 L1 L1 g d 2 则有: K 2 y1 = gd 则有: K = (m 1) 2 Hg dξ Hg f
一般解为: 一般解为:
y10 = c1e Kξ + c 2 e Kξ
2 L1 g d f = 特解为: 特解为:Y1 = 2 m 1 K Hg
故原方程解为: y1 = y + Y1 = c1e 故原方程解为:
4,m ,
g d = d d γ + hd γ 1
=
gj gd
查表Ⅲ 相比, 查表Ⅲ-2求 j ,与假定 j 相比,如不符
重复以上计算. 重复以上计算. 空腹拱 拟订主拱L 和主拱截面高d (等 变截面) 1,拟订主拱L0,f0和主拱截面高d (等,变截面); y1 假定m 2,假定m,相应有 4 值 f 3,查表定 j , d j dd 计算出: 计算出:L=L0+djsin j , f = f 0+ cos
第三章
拱桥的计算
拱轴公式
拱轴任意截面斜率为: 拱轴任意截面斜率为:
dy tg = dx
任意截面恒载压力线斜率为: 任意截面恒载压力线斜率为: 0 Qx ' tg = Hg
0 x
而 Q = V g x g x dx 因压力线与拱轴线相吻合,则有: 因压力线与拱轴线相吻合,则有: Q x0 dy = dx H g 微分一次,则得合理拱轴微分方程为: 微分一次,则得合理拱轴微分方程为:
2
2
j
4,进行拱上建筑布置,计算∑M1/4,∑Mj; 进行拱上建筑布置,计算∑ y1 ∑ M 14 4 = 5,将计算值 与前假定值比较, , 与前假定值比较, f M j ∑ 相符为度. 相符为度. 两种试算不同: 两种试算不同: y1 ∑ M 14 gj 4 = 1,实腹式计算按公式 m = , ,空腹: 空腹: f gd ∑Mj 2,当计算值与假定值不符时, 实腹:变动 ,当计算值与假定值不符时, 实腹:变动m 空腹: )变动m 空腹:1)变动 2)变动拱上布置 )
excel圆弧拱桥计算
5
5.000
1.721
0.012
924.547
6
6.000
2.646
0.008
923.618
7
7.000
4.000
0.004
8 (拱脚)7.500Fra bibliotek5.000
0.001
922.260 921.257
输入拱腹 半径
(m)
输出包含圆心角 的弧度值
输入拱顶预拱 度
(m)
输入拱腹顶高 程
(m)
输入计算 跨径
59°29′23″
1.176005207
67.38013505
67°22′48″
21°40′05″
0.479728638
27.48642625
27°29′11″
0.514739007
29.49237268
29°29′33″
0.662873824
37.97987244
37°58′48″
0.830785915
47.60052664
47°36′02″
1.038292228
59.48976259
excel圆弧拱桥计算
输入点编号
输入计算 点的X(m)
输出计算点 的Y(m)
输出计算点预 拱度 (m)
输出拱腹点高程 (加相应预拱度后)
(m)
备注
0 (拱顶)
0.000
0.000
0.020
1
1.000
0.062
0.020
2
2.000
0.250
0.019
3
3.000
0.574
0.017
3-1 (四分之一跨)
拱桥计算
(二)主拱稳定性验算
1、纵向稳定性验算(面内) 2、横向稳定性验算(面外)主拱圈宽跨比小于1/20时,必须验算主 拱圈的横向稳定性。 3、验算方法:将拱肋换算为相当长度的压杆,按平均轴向力计算, 以强度校核的形式控制稳定。横向稳定性与纵向稳定性相似计算。
(三)主拱动力性能验算
计算结构的自振频率和振型分析
三、拱桥内力计算
(一)手算法计算拱桥内力 1、等截面悬链线拱恒载内力计算 2、等截面悬链线拱活载内力计算 3、等截面悬链线拱其它内力计算 4、内力调整 5、考虑几何非线性的拱桥计算简介 (二)有限元法计算简介 (三)拱在横向力及偏心荷载作用下的计算 (四)拱上建筑计算
4、内力调整
• 悬链线无铰拱在最不利荷载组合时,常常 出现拱脚负弯矩或拱顶正弯矩过大的情况, 为了减小它们,可从设计、施工方面采取 措施调整拱圈内力。
实腹拱的内力调整 • 调整前: • 调整后:
m
m' g' j g 'd
gj gd
g j qx g d qx
• qx是虚构的,实际上并不存在,仅在计算过 程中加以考虑,所以称为假载。假载值 qx 可根据 m’ gd gj求得 q m'm g
x
1 m'
d
(1)假载法调整内力
(四)拱上建筑的计算
(四)拱上建筑的计算
(2)梁板式拱上建筑与主拱联合作用计算
主拱活载弯矩折减近似计算:拱上建筑简化为一根弹性支撑 连续梁,可推得:
Eg I g 1 j ,m 0.35 El I l 1 Cn m
1 / 4
1 0.68 1 2m /(1 n) 0.29
1 e0 2 1 [1 1.33( ) ] rw
1-100m钢筋混凝土拱桥0#台桩基计算_secret
1-100m钢筋混凝土拱桥0#台桩基计算一、桥台及承台自重的作用力(顺时为+,反之为-)桥台形式见附图一:二、计算主拱圈作用于拱座的力对承台重心O的力1.根据有关标准图知,作用于拱座上的控制力为:垂直力:V=17450KN水平力:H=23740KN(往河岸)弯矩:M=10480KN*M2.对承台重心O产生的弯矩:M V=4.95*17450=86377.5(KN*M)M H=-9.58*23740=-227429.2(KN*M)3.对承台重心O产生作用合力:垂直力=17450KN水平力=23740KN(往河岸)弯矩=86377.5+10480-227429.2=-130571.7(KN*M)三、计算桥台后静土压力及土抗力1.静土压力计算E j=0.5*ξ*γ*H2*B其中:ξ=0.50(自然土体)γ=20kn/m3h1=13m;h2=10.24mB=5.5m所以:E1=0.5*0.5*20*132*5.5=4647.5(KN)E2=0.5*0.5*20*10.242*5.5=2883.6(KN)平均静土压力=(4647.5*2+2883.6)*0.5=6089.3(KN) 作用力到承台底距离:h=(4647.5*10.24*0.5*10.24+2883.6*0.5*10.24*10.24/3)/((4647. 5*2+2883.6)*0.5*10.24)=294057.41/62354.43=4.72(m) M静=6089.3*4.72=28741.5(KN*M)2.土抗力计算(1)计算土抗力根据桥梁工程(公路与城市道路工程专用)P404知,p k=Mc/(B*h2/3*(h2+f)+K0/K*I0/h2)其中:h2=9.58(m)f=0(偏安全、可不考虑)K0/K =1.25I0=6.8*11.83/12=931.1D=B*h2/3*(h2+f)+K0/K*I0/h2=5.5*9.582/3+1.25*931.1/9.58=289.75Mc=-227429.2+25553.4+86377.5+10480+28741.5=-76276.8(KN*M)台口处的抗力强度p k=76276.8/289.75=263.3(KN*M2)土抗力Pk=0.5*B*p k* h2=0.5*5.5*263.3*9.58=6936.6(KN)(2)对桥台变位的限制a.水平位移:Δ=p k/k=263.3/(120*9.81*103)=0.22mm<6mm,满足要求b.台后填土稳定性的保证Kc=P b/(P j+P k)其中:P b=20*13*tg2(45+35/2)=959.4(KN*M2)P j=0.5*20*13=130(KN*M2)所以Kc=959.4/(263.3+130)=2.44>1.4,满足要求四、作用于承台重心O处的合力垂直力∑Ni=28112.8+17450=45562.8KN水平力∑Hi =23740-6089.3-6936.6=10714.1KN(往河岸)弯矩Mo =Mc-Mp k=-76276.8+1/3*5.5*263.3*9.582=-31974.8KN*M五、桩基计算1.系数计算(1)自由长度:Lo=0m(2)E*I=0.67*E h*I h=3.0*104*3.14*1.84/64=10357530(kn*m2)(3)桩的计算宽度:b1=0.9*(d+1)*K其中:h1=3*(d+1)=3*(1.8+1)=8.4(m)L1=4.5-1.8=2.7<0.6*h1=5.04(m)K=b’+(1-b’)/0.6* L1/ h1=0.5+(1-0.5)/0.6*2.7/8.4=0.768 所以b1=0.9*2.8*0.768=1.935(m)(4)m=(m1*h12+m2*(2*h1+h2)*h2)/h m2=50000(KN/M4)其中:h m=2*(d+1)=5.4(m)(5)变形系数α:α=(m*b1/EI)0.2=(50000*1.935/10357530)0.2=0.3927h’=α*h=0.3927*30=11.78>2.5,可按弹性桩计算(6)EA=3.0*107*1.82/(4*3.14)=7734930(7)单桩面积Ao=4.52/4*3.14=15.904(m2)备注:0.25*35°=8.75°,2*25*tg8.75°=7.70>4.5,取4.5m计算(8)Kc=0.5(摩擦桩)(9)地基系数:Co=mo*b=50000*30=1500000(KN/M4)2.钻孔灌注桩基的计算采用桥梁博士2.9和桥梁大师计算,结果另见。
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拱高 f (m) 3.25 拱跨度 L 矢高比 (D=f/L) 桥宽 (m) 拱顶桥 拱顶填 拱圈厚度 面与拱 料厚度 d 脚桥面 hs (m) 的高差 (m) ▽ 0.5 0.59 0.2 sinφ cosφ
0
0
13
0.25
6.5
0.8
0.6
拱脚处填 拱脚处拱 拱顶荷载 拱脚处填 拱脚荷载 料荷载强 圈自重荷 强度qs 强度qk 料厚度 度 载 24.712 3.473333 69.46667 20 90.37867
备注 50号砂浆砌300号 块石[σ ]=1.7mpa
最大拱推力及相应的竖直反力
活荷载作用下 恒荷载作用下 较小坚直 最大水平 坚直反力 水平推力 反力 推力 Va Ha Va Ha 59.6 119.2 1968.9 1274.3 拱脚对桥台的竖 直反力 Va (kn) 2028.5 拱脚对桥台的水 平推力 Ha (kn) 1393.5
根据<<农桥>>一书中拱桥章节编写。P74
侧向土压力计算
静止土压 力系数 £ 0.45 拱高 f (m) 3.25 填土容重 r (kN/m3) 17 拱顶填 料厚度 hs (m) 0.59 拱顶桥 拱圈厚度 面与拱 拱顶土 拱脚土 d 脚桥面 压力 压力 (m) 的高差 q1 q2 ▽ 0.5 0.2 6.43 29.76
注:静止土压力系数£:砂土:0.25,亚砂土:0.35,亚粘土:0.45,粘土0.55.
15.38462 7.6923
注:1、拱顶填料厚度小于50cm时,后轴荷载作用在拱顶要计入冲击系数 2、跨径L<20米时,冲击系数=1.2 3、跨径L≤8米时,不布置前轴荷载。
拱圈内力组合及截面强度验算
项目 拱顶Ns 拱脚Nk 恒载 254.8 360.0 活载 21.4 13.8 拱顶截面强度 拱顶截面强度 (σ a=N/(0.4A)) (σ a=N/(0.57A)) 备注 恒载+活载 (Mpa) (Mpa) 1.38 276.3 50号砂浆砌300号 块石[σ ]=1.7mpa 1.31 373.8
缘石重 二侧栏杆 填料荷 (按 拱圈荷 重(按 载(按 0.15*0. 载 1.2kn/m 20kn/m3 3尺寸计 (r=24) 算) 算) 算) 0.48 0.432 11.8 12
计算
拱顶水平 拱脚水 拱脚坚 拱脚轴 推力 平推力 向反力 向力 Hs(KN) Hk Vk Nk 254.8 196.0 302.9 360.0
主拱圈恒载内力计算
拱高 f 3.25 拱跨度 L 13 矢高比 拱顶荷载 拱脚荷载 强度qs 强度qk (D=f/L) 0.25 24.712 拱顶土 拱脚土 压力 压力 q1 q2 29.76 sinφ 0.8 cosφ 0.60 Nhomakorabea0
90.37867 6.43
主拱圈活荷载内力计算
汽车后轴 汽车前轴 重(kn) 重(kn) 100 50 桥宽 (m) 6.5 冲击系数 后轴荷载 P后 (1+u) 1.2 前轴荷 拱顶轴 拱脚轴 载 向力 向力 P前 Ns Nk 21.4 13.8