桥梁工程课设计算书

四川大学土木工程CAD期末作业

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学号年级

指导教师

二O 年月日

建环学院土木工程彭浩13级

目录

初步确定拱圈截面尺寸 (1)

确定拱轴系数 (1)

确定弹性中心 (3)

恒载内力计算 (3)

活载内力计算 (5)

内力组合及截面强度验算 (11)

主拱圈稳定性验算 (13)

主拱圈抗剪强度验算 (14)

1.初步确定拱圈截面尺寸。 对于空腹式悬链拱：

a.主拱圈横截面设计

拱圈截面高度按经验公式估算

H = 0l /100 + △ = 60/100 +0.5 = 1.1m

拱圈由9个各为0.99m 宽的拱箱组成，全宽B0=8.91m b ．拱圈几何力学性质

假定拱轴系数m=2.24, 1/4y /f=0.22(1/4y 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s ϕ=1tan - (4673.22/1000⨯1/6)=37.933° [查附表（Ⅲ-2）],sin s ϕ=0.6145,cos s ϕ=0.7889. 由应用软件得箱形截面的几何性质：

截面面积 A=2996.39)86.075.01.199.0(m =⨯⨯-⨯

绕箱底边缘距离的静距 220.29)55.086.075.055.01.199.0(m S =⨯⨯⨯-⨯⨯= 截面重心距底边 b y =m A S 55.0996.320.2== 截面重心距顶边 t y =1.1-0.55=0.55m

截面对重心轴的惯性矩 I=43363.0)1286.075.0121.199.0(9m =÷⨯-÷⨯⨯ 截面回转半径 i=2397.0996.363.0m A I == 则：计算跨径 l=0l +2ybsin s ϕ=60+2⨯0.55⨯0.6145=60.68m 计算矢高 f=0f +(1-cos s ϕ)b y =10+(1-0.7889)⨯0.55=10.12m 计算矢跨比 f/l=10.12/60.68=0.16678

2.确定拱轴系数。

8442420

,00

04

4

4

4

4

4

，得由拱脚弯矩为零，即处弯矩为零，即由l

d d d j g g j

A l

l

g l g l B y l l g f l

l g f

l

l g f M H f H M

M y M

H y H M M l

⨯⨯=⨯

⨯⨯⨯===-==

=-=∑∑∑∑∑∑

式中：1/4M ：拱的自重作用下，半拱自重对拱跨1/4点的弯矩； A M ：拱的自重作用下，半拱自重对拱脚的弯矩；

假定拱轴系数240.2=m 由五点重合法可得

0.240

m , 240.02397.01)2(21m

220.024

4===--==与假定相同，故取l l y f f

y

拱上腹拱布置：

从主拱两端起拱线起向两端延伸后向跨中对称布置五对圆弧小拱，腹拱圈厚0.6m ，矢跨比1/4，净跨度3.2m ，净矢高0.8m ，坐落在宽度为0.5m 的钢筋混凝土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背在同一标高上，腹拱拱墩中线横坐标为x l ，以及各墩中线自主拱拱背到腹拱起拱线的高度

)()cos 1-1'0'1f d y y h +-÷⨯+=ϕ（上，分别计算如表一

446.1)1ln(2=-+=m m k

表一

项目

x l （m ） l

l x 2=ξ

ξk

1

y

ϕ

tg

ϕ

cos 1

h

一号立柱 26.89 0.886 1.281 7.663 0.646 1.190 6.263 二号立柱

23.19

0.764

1.105

5.511

0.501

1.118

4.111

三号立柱 19.49 0.642 0.928 3.774 0.379 1.069 2.574 四号横墙 15.79 0.520 0.752 2.418 0.276 1.037 1.218 五号腹拱座 12.34 0.407 0.588 1.452 0.185 1.017 0.252 空、实腹段分界线

12.09

0.398

0.575

1.387

0.178

1.016

0.187

4/1/'

0'0=l f 由查表，85784.0cos ,513918

.0sin ==ϕϕ 腹拱拱脚水平投影和竖向投影

m

d y m d x 515.085784.06.0cos 308.0513918.06.0sin '

'=⨯===⨯==ϕϕ

3.确定弹性中心。 由m=0.240，且

6

1

=l f ，查表(Ⅲ)-3, 可得弹性中心系数332068.01=α 32068.310332068.01=⨯=⨯=f y s αm 4.恒载内力计算。 a. 桥面系 g=95KN/m

计算平均填料厚度d h =95/9/23=0.46m b.主拱圈横载

m

KN l A M m KN l A M KN

l A P j l .96.475094

68.6025996.351664.04.94.11574468.6025996.312587.0408.325568.6025996.353697.02

22240=⨯⨯⨯=⨯==⨯⨯⨯=⨯==⨯⨯⨯=⨯=γγγ表值表值表值

C.拱上空腹段横载 腹拱拱圈外弧跨进

817.3513918.06.022.3sin 2'

0=⨯⨯+=+=ϕd l l 外m

腹拱拱圈内弧半径

113.3513918

.022

.3sin 2'

00=⨯==φl R m

腹拱圈重

KN B Rd P a 58.59391.8256.0)2/6.0817.3(180/92.30220=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==πγϕ 腹拱侧墙护拱重