设计计算说明书

摘要本桥是双跨，净跨径60m的等截面悬链线无铰拱拱桥。

按照设计资料的各种数据采用空腹式拱上结构，在主拱上两侧布置3孔净跨径为3.6m的腹拱。

各孔矢跨比基本一致，拱圈采用板拱截面，拱座采用两铰拱形式，拱上建筑为空腹式，下部结构为重力式桥墩和U形桥台,均置于非岩石土上。

通过对此悬链线板形拱桥的设计，我对桥梁营运阶段的设计有了总体的了解，掌握了拱桥中主拱圈截面几何要素的计算、拱轴系数的确定、主拱圈正截的强度验算、主拱圈稳定性验算、裸拱圈强度和稳定性验算以及荷载计算等。

本设计主要对该桥的主拱进行设计。

先根据地质条件对正桥的跨径和矢高进行拟订，计算主拱圈的弹性中心和弹性系数，验算恒载和活载对拱顶、1/4截面和桥墩产生的内力，重点考虑了用“假载法”计入“五点”存在的偏离的影响拱，再计算温度和混凝土收缩产生的内力。

然后对主拱圈的强度和稳定性进行验算。

最后进行桥墩和桥台的尺寸拟定，及其荷载计算，强度计算和稳定性验算。

【关键词】拱桥等截面悬链线无铰拱拱轴系数腹拱AbstractIt is，two-span ,a uniform cross section catenary fixed arch bridge。

It is 60m of clear span。

According to the different kinds of design data adopt open spandrel upper structure，both sides disposaled three hole clear span diameter for 3.6m on the abdomen of main arch upper.The same to each hole ratio of rise to span substantial，arch ring adopt U rib multichamber case compound section，and skewback adopt double-hinged arch form，arch upper construction be blank abdominal type. Through designing the medium of withal catenary box ribbed arch bridge，I had a population known with bridge transport operation phasic designed，knowing clearly arch bridge suffer main arch circle section geometric element' figure , arch axis modular ascertain, main arch circle abscissus intensity proven, main arch circle stability proven, nakedness arch ring intensity and stability proven grade up.These design mostly designed the main arch. Priority on the basis of elastic center and coefficient of elasticity，proven dead load and alive load gemel arch apex, skew back 1/4 section and bridge pier bring internal force，emphases take with "dummy propeller boss farad" number "cinephile" available off normal impact arch，recalculation temperature and concrete shrinkage procreative internal force into consideration forth from nature condition alignment pontine bay and bilge proceed drawn out，count main arch circle.Second, I proven the main arch circle 's intensity and stability proceed. At last, the count of dimension, load, strength, stability for bridge pier and abutment.【Keyword】arch bridge uniform cross section catenary fixed arch arch axis coefficient abdomen arch1 绪论拱桥外形美观，且其形状反应出桥的受力状况。

拱桥不是简单地架在基础之上，而是不断地把基础向外推。

就好像把一个拱形梁两脚着地放着，然后在拱顶加载，这个梁就会向两端伸展变平。

为了防止两边拱脚外移，要在两边设置重物来阻挡。

有了这些桥台，拱桥的承受能力要比单纯把曲线形构件拼成一跨的承受能力大的多。

这就是拱桥的原理。

拱桥在我国拥有悠久的历史。

拱桥是我国公路上使用很广泛的一种桥梁体系。

拱桥与梁桥的区别，不仅在于外型的不同，更重要的是两者受力性能有差别。

拱桥不仅可以利用钢，钢筋混凝土等材料修建，而且还可以根据拱的受力特点，充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料来修建。

本次设计为等截面悬链线无铰拱结构设计，拱桥设计在桥梁建设应用中十分重要，也是较为复杂的，需结合土力学、结构力学，岩土力学等基础力学知识，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。

它对设计人员各方面素质要求较高，在掌握土木工程基础专业知识的基础上，还要对地质学等知识熟悉了解。

在本次官塘桥设计中，对桥梁工程专业设计有了深刻了解，并在解决工程问题中掌握到大量桥梁设计专业知识，对我来说将所学的各种基础专业知识应用到该次设计中是一次非常好的实践，同时对拱桥设计有了实际全面的了解。

该次设计是对所学土木工程专业知识的综合考查，而能够很好的完成该次设计是对自己大学所学知识转向实际运用的合格检验。

2.设计资料2.1 设计标准1)设计荷载汽车-20级，挂车-100，人群3.02/kN m 。

2)主拱跨径及桥宽本桥上部结构为双跨跨径60m 的等截面悬链线石砌拱桥,下部结构为重力式桥墩和U 形桥台,均置于非岩石土上。

净跨径060l m =，净矢高010f m =，净矢跨比0016f l =。

桥面净宽为净—7+2×（0.25m +0.75m 人行道）, 09B m =。

2.2 材料及其依据1) 拱上建筑拱顶填料厚度，0.5d h m =，包括桥面系的计算厚度为0.736m ，换算平均容重2120/kN m γ=。

拱上护拱为浆砌片石，容重2223/kN m γ=。

腹孔结构材料容重2324/kN m γ=。

主拱拱腔填料为砂、砾石夹石灰炉渣黄土，包括两侧侧墙的平均容重2419/kN m γ=2) 主拱圈10号砂浆砌40号块石，容重2524/kN m γ=。

极限抗压强度326.5 6.510/j a R M Pa kN m ==⨯。

极限直接抗剪强度320.330.3310/j j R M Pa kN m ==⨯。

弹性模量62800 5.210/j a E R kN m ==⨯。

拱圈设计温度差为15C ︒±。

3) 桥墩7.5号砂浆砌30号片石，材料容重2623/kN m γ=。

极限抗压强度323.010/j a R kN m =⨯。

地基土为中等密实的卵石夹砂、碎石，其容许承载力[]20500/kN m σ=。

基础与地基间的滑动摩擦系数取0.5μ=。

4) 桥台5号砂浆砌30号片石、块石，容重2723/kN m γ=。

极限抗压强度322.510/j a R kN m =⨯。

极限直接抗剪强度320.2410/j j R kN m =⨯。

墩台基础为15号片石混凝土，2824/kN m γ=。

台后填砂砾石土，夯实。

内摩擦角35ϕ= ，填土容重2918/kN m γ=。

2.3设计任务与内容1) 构造尺寸拟定； 2) 确定拱轴系数；3) 拱圈弹性中心及弹性压缩系数； 4) 主拱圈截面内力计算； 5) 主拱圈正截面强度验算； 6) 主拱圈稳定性验算；7) 主拱圈裸拱强度和稳定性验算；8) 桥墩尺寸拟定；9) 桥墩荷载计算；10) 桥墩强度验算；11) 桥墩稳定性验算；12) 桥台尺寸拟定；13) 第一种受力情况验算；14) 第二种受力情况验算；15) 绘出总体布置图。

2.4设计依据与参考书[1] 邵旭东.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2004.[2] 交通部.公路工程技术标准[M].北京：人民交通出版社，1997.[3] 交通部.公路标准车辆等代荷载[M].北京：人民交通出版社，1981.[4] 交通部.公路桥涵设计通用规范[M].北京：人民交通出版社，2004.[5] 交通部.公路桥涵地基与基础设计规范[M].北京：人民交通出版社，1985.[6] 王国鼎.拱桥等代荷载[M].北京：人民交通出版社，1985.[7] 王国鼎.拱桥连拱计算 (第二版) [M].北京：人民交通出版社，2000.[8] 王国鼎.桥梁计算示例集-拱桥[M].北京：人民交通出版社，2000.[9] 顾懋清,石绍甫.公路桥涵设计手册-拱桥（上册）[M].北京：人民交通出版社，1994.[10] 顾安邦,孙国柱.公路桥涵设计手册-拱桥（下册）[M].北京：人民交通出版社，1994.[11] Buchholdt.H.A.,1985, An Introduction to Cable RoofStructures . Cambridge University Press. London .[12] P.86-70 Chen Baochun , 1996. Design and Construction ofCon2crete Filled steel Tubular Arch Bridge . The People's communication Press , Beijing , P.129-158 .3.主拱圈计算3.1 确定拱轴系数拱轴系数m 值的确定，一般采用“五点重合法”，先假定一个m 值，定出拱轴线，拟定上部结构各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯矩jM∑和自拱顶至4l 跨的恒载对4l 跨截面形心的弯矩4l M ∑。