110m下承式拱桥

8
0
0
6
7 22.91 0.46793 10.339 0.8703
5
2
0
2
8 18.33 0.41116 9.138 0.8856
2
4
0
3
9 13.74 0.35863 7.970 0.8999
9
7
0
7
1 9.166 0.31019 6.894 0.9133
0
5
0
2
1 4.583 0.26569 5.905 0.9255
3
1
0
6
2 45.83 0.82178 18.263 0.7803
0
3
0
6
3 41.24 0.74100 16.468 0.7999
7
1
0
7
4 36.66 0.66544 14.789 0.8188
4
2
0
4
5 32.08 0.59488 13.221 0.8368
1
2
0
9
6 27.49 0.52911 11.759 0.8540
1.0×0.02×24×2=0.96 kN /m b.人行道板、缘石 =25 kN /m3
（0.08×1.3＋0.1×0.2×2＋0.1×0.30）×25×2=8.7 kN /m c.人行道下填砂层 =18 kN /m3
1.0×0.02×18×2=0.72 kN /m d.人行道块件内水管铸铁容重为 78.5 kN /m3，水的容重为 10 kN /m3，水管内径
吊杆纵向间距为 5 米，所以，每根吊杆所承受的压力为 5034.84 555=457.713 kN （7）、主拱圈
P012 [表（III）-19(5)值]Ar5l 0.52381 3.6 25=47.079
图 4 盖梁、立柱构造图(尺寸单位：cm)
2 计算活荷载 横向分布系数：
1.32 汽
。具体数值见表
1，具体位置见图
3。
y1' y1 y1" yb yt
y1
图 3 拱轴坐标示意图
截
面
x
y 1
号
f
y 1 cos
y上
cos
y下
cos
y1
y上 cos
y1
y下 cos
12
3
4
5
6
7
8
9
0 54.99 1.00000 22.224 0.7391
6
0
0
5
1 50.41 0.90803 20.180 0.7600
0.02211+0.10492=0.12703
乘数 l2 l2 / f l2 l2 / f
20.3330 70.7506
力或力矩 （ qx ） 1027.1743
3574.1505
-17.9773 -908.1700
70.7506 3574.1505
0.00897-0.00100=0.00797 l2
bh2
1 12
1.8
2.03
1.20
主拱圈截面绕重心轴的回转半径
rw
Ix
A
1.2 0.577 3.6
（三）计算跨径和计算矢高
d d 计算跨径: =45.03Байду номын сангаас、 =2.2m、 =1.8m
j
j
d
d L L
=
sin
0
J
90 2.2sin 45.039
j
f d d 计算矢高: f
0
2、弹性压缩系数
r2
w
f2
( 0.577 )2 0.0014 22.2240
r2
1 =[表（Ⅲ）—9 值]
w
f2
=11.0105 0.0014=0.01567
r2
=[表（Ⅲ）—11 值] w =9.12644 0.0014=0.01422 f2
1 =0.015401 1
（五）、主拱圈截面内力的验算 大跨径拱桥应验算拱顶、拱脚、拱跨 1/8、1/4、3/8、等截面的内力。
494.7996
70.7506 3574.1505 -162.1557 -8191.7168
拱脚截面 H1 V1
0.08977+0.03726=0.12703 0.5
l2 / f
70.7506 3574.1505
l
55.6735 2812.4916
c.计入弹性压缩的假载内力 计入弹性压缩的假载内力见表 4
3l 截面 8
M1 y ys y1
1022.1529 6.8568
-640.1338 2.4099
M
M1
1H1 y 1
1221.9107
-569.9317
注：L/4
截面的轴力以
N1/ 4
(1 1 ) 1 1
H1 cos1/ 4
作近似计算。
(2)“拱轴线恒载”内力 a. 推力
Hg
MJ
qxl2 8
x=Hsin j=2.0×0.67354=1.346m
y=Hcos j=2.0×0.73915=1.478m
将拱脚沿跨径 24 等分，每等分长 l l =4.583m,每等分点拱轴线的纵坐标 24
y1=[表（Ⅲ）-1
值]×f,相应的拱背曲面坐标 y1
y1
y上 cos
,拱腹曲面坐标
y1
y1
y下 cos
（一）主拱圈横截面尺寸如图 1 所示
图 1 拱圈横断面构造（尺寸单位：cm）
（二）主拱圈截面几何性质
截面积： A 1.82.0 3.6 绕肋底边缘的静面矩：
S 2.01.81.0 3.6 主拱圈截面重心轴
y 下= S =1.0m A
y 上= y 下=1.0m
主拱圈截面绕重心轴的惯性矩
I
x
1 12
j
2
j
2
cos j
三、 主拱圈的计算
（一）拱轴系数的确定 吊杆及拱圈构造如图 2
图 2 吊杆及拱圈构造图
假定拱轴系数
m=1.988，相应的
y
1 4
=0.601,f0/ l0=
1
,查《拱桥》（上册）表（Ⅲ）
f
5
-20（5）得
sin j=0.67354, cos j=0.73915
拱脚截面的水平投影和竖向投影
0.2×8×9=14.4 kN (2) 空心板： 0.5m 厚空心板，空心板折减率为 0.7
0.5×9×8×0.7×25=630 kN （3） 普通横梁：宽 0.6m,厚 0.4m 砼矩形截面梁。 =25 kN /m3
0.60.41125 66kN (4) 人行道： a.人行道铺装 =24 kN /m3
为 36cm,外径为 38cm。
[2 × 0.355 ×0.01×78.5＋ ×(0.362/4)×10]×2=3.6752KN/m 2
e.人行道块件里填砂砾石或装电缆， =18 kN /m3
[1.0×0.6－ ×(0.362/4)]×18×2=0.6575 kN /m 以上 5 项共为：0.96＋8.7＋0.72＋3.6752＋0.6575＋5.0=19.7127 kN /m (5) 栏杆：6 kN /m (6) 吊杆：DPE 护套高强度钢丝束， 5 =18kN/m3
对 l/4 点力 27.5 22.5 17.5 12.5 7.50 2.50 7.50 12.5 17.5 22.5 27.5
臂
0000
0000
对 l/4 力矩 1257 1028 799. 571. 342. 114. 342. 571. 799. 1028 1257
.02 .48 92 38 83 27 83 38 92 .48 .02 对拱脚力臂 5.00 10.0 15.0 20.0 25.0 3.00 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0
0000
00000
对拱脚力矩 228. 457. 685. 914. 1142 1371 1599 1828 2056 2285 2514 55 10 65 20 .75 .30 .85 .40 .95 .50 .05
表 2 恒载对 1 跨及拱脚截面的力矩 4
由表二知可知，
M
1 4
Mj
8113.510 13644.300
计入弹性压缩的假载内力
见表 4
项目
拱顶截面
cos
1
sin H1
0 3253.9750
V1 1H1 /1 1
29.1328
N (1 1 /1 1)* 3224.8422 H1 cos V1 sin
l 截面 8
L/4 截面 0.93872 0.34469
3253.9750
29.1328 3752.0840
0.04054+0.08650=0.12704
l2 / f
0.00847-0.00768=0.00079 l2
0.06392+0.06312=0.12704
l2 / f
0.001861-0.01494=-0.013079 l2
98.8134 70.7506
4991.8158 3574.1505
9.7946
yi 18 (22.2240 20.1800 18.2630 16.4680 14.7890 13.2210
11.7590 10.3390 9.1380 7.9700 6.8900 5.9050 5.0000) 162.215018 2919.87kN
以上所有荷载相加得： 126.73 +138.24+14.4+630+66+52.8+756.8+330+2919.87 =5034.840
qx
4
(0.22 1 )l2
50.5176kN / m
8 32
b. 假载内力
假载 qx 产生的内力可以将其直接布置在内力影响线上求得。不考虑弹性压缩 的假载内力见表 3.
不计弹性压缩的假载内力
表3
项目
M1 拱顶截面
H1
l 截面
M1
8
H1
M1 l / 4 截面 H1
3l 截面
M1
8
H1
M1
影响线面积 表（Ⅲ）-14（35）值 0.00660-0.00496=0.00164 0.06536+0.06167=0.12703 0.00335-0.00480=-0.00145
1.130 人
纵向荷载：
汽—20： 挂—100： 汽—20+人群： 挂—100： 汽—20+人群控制设计 吊杆内力总和：
0.716 挂
吊杆采用 5 高强钢丝索组成，抗拉标准强度 R=1600kP。
考虑吊杆构件在可变荷载反复作用下的疲劳强度问题，采用 0.4R 控制设计，则 需钢丝为：
P吊
n 的2 R 4
2 主要构件材料及其数据
桥面铺装：10cm 厚 C50 混凝土， 1 =25kN/m3; 2cm 沥青砼桥面铺装,材料容重
2=23kN/m3;
桥面板：0.5m 厚空心简支板，C30 级钢筋砼 3 =25kN/m3;
主拱圈、拱座：C40 级钢筋砼矩形截面， =25 kN/m3; 4
拉杆：HDPE 护套高强度钢丝束，上端为冷铸锚头，下端为穿销铰。 5 =18kN/m3
0.595
，该值与
0.601
之差为
0.0006
小于
半级即 0.0025，所以可以确定上面拟定的桥跨结构形式的设计拱轴系数 m=1.988
（四）、主拱圈截面内力计算
大跨径拱桥应验算拱顶、3/8 拱跨、1/4 拱跨和拱脚 4 个截面，必要时应验 算 1/8 拱跨截面。
1、弹性中心
y [表（Ⅲ）—3 值] f =0.342068 22.2240=7.602 s
3 计算依据 1）中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计通用规范》人民交通出版社，1985 年。 2）中华人民共和国交通部标准《公路桥涵设计手册—拱桥》上、下册，人民交 通出版社，1978 年。 3)中华人民共和国交通部标准，《公路桥涵地基与基础设计规范》，人民交通出版 社，JTJ024-85
二、 主拱圈截面几何要素的计算
0.4
b y
吊杆采用 5 高强钢丝索组成吊杆，吊杆用热聚乙烯防腐。
（三）、验算拱轴系数
恒载对 1 跨及拱脚截面的力矩见表二。 4
部位 吊 吊 竿 吊竿 吊竿 吊 竿 吊竿
项目
11 10 9 8 7
吊竿 6
吊竿 5
吊竿 4
吊竿 3
吊竿 2
吊竿 1
(kN)
45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 45.7 11111111111
1、结构自重内力计算 在确定 m 系数时，其实算得的数值很难与选定的拱轴系数“五点”重合，对 于大跨径拱桥必须用“假载法”计入“五点”存在的偏离影响。 1.用假载法计算确定 m 系数时在“五点”存在的偏差 (1)假载内力 a. 求假载 由式
M1
4
qxl 2 32
M
j
qxl 2 8
0.22
得
M 1 0.22 M j
1
3
0
6
1 0 0.22500 5.000 0.9370
2
0
0
1
表 1 主拱圈几何性质表
(二)、桥面结构恒载计算 1.桥面系 (1) 桥面铺装: 2cm 厚沥青砼铺装， =22 kN /m3
0.08×9×8.5×22=126.73 kN 8cm 厚现浇 C50 砼， =25 kN /m3
0.08×9×8.5×24=138.24 kN 1cm 防水层， =0.2 kN /m2
下承式拱桥设计计算书
一、 设计资料
1 设计标准 设计荷载：汽车-20 级，挂车-100，人群荷载 3.0kN/M2。桥面净宽：净-9m+ 和附 2 1.0m 人行道拱肋为等截面悬链线矩形拱,矩形截面高为 2.2m,宽为 1.0m 。 净跨径： l =110m
净矢高： f =22m
净矢跨比:
f l
= 1/5