空腹式等截面悬链线箱形无铰拱桥课程设计说明书

《桥梁工程》课程设计

桥梁工程课程设计任务书

一、 设计题目

空腹式等截面悬链线箱形无铰拱桥设计 二、 设计资料

1. 设计标准

设计荷载：公路——I 级，人群荷载3.52

/kN m 桥面净空 净—8+20.75m+0.25m ⨯（）人行道+安全带 净跨径0:70L m ；净失高0:14f m ；净跨比00/:1/5f L 2. 材料数据与结构布置要求

拱顶填料平均厚度（包括路面，以下称路面）0.5d h m =；材料容重31=22.0/kN m γ 主拱圈材料容重（包括横隔板、施工超重）32=25.0/kN m γ 拱上立柱（墙）材料容重3

2=25.0/kN m γ

腹空拱圈材料容重33=23/kN m γ 腹孔拱上填料容重34=22/kN m γ 钢筋混凝土简支板材料容重32=25/kN m γ

主拱圈实腹段填料容重3

1=22/kN m γ

人行道板及栏杆重3

52.0/kN m

混凝土材料：

强度等级为C40，主要强度指标为：

强度标准值26.8, 2.65ck tk f MPa f MPa == 强度设计值18.4, 1.65cd td f MPa f MPa ==

弹性模量4

3.2510c E MPa =⨯

普通钢筋

1） 纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为

抗拉强度标准值 400sk f MPa = 抗拉强度设计值 330sd f MPa =

弹性模量 5

2.010s E =⨯

相对界限受压区高度 0.53,0.1985b pu ξξ==

2)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为

抗拉强度标准值 335sk f MPa = 抗拉强度设计值 280sd f MPa = 弹性模量 52.010s E MPa =⨯

本桥采用支架现浇施工方法。主拱圈为单箱六室截面的钢筋混凝土拱圈，由 C30混凝土现场浇筑而成。拱上建筑可采用简支板形式或圆弧拱形式，净跨为5～7m 左右，拱脚至拱顶布置4～6跨左右 (主拱圈的具体几何参照指导书实例修改自定)。

3．设计计算依据

交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004) 交通人民出版社

交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62－2004) 交

通人民出版社

交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005) 交通人民出版社 《公路设计手册-拱桥(上)》 人民交通出版社，2000.7

三、 主拱圈截面几何要素的计算

（一） 主拱圈横截面设计

拱圈截面高度按经验公式估算

070

(

)(0.6) 1.3100

l H a K m b =+=+= 拱圈由6个各为1.5m 宽的拱箱组成，全宽09.0B m = （二） 箱形拱圈截面几何性质

截面积

21

(13002002110015022501004)6/1000 5.42

A m =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=

绕箱底边缘的静面矩

93

13001300

13001500(13001502)(15002002)22100100

100250(1300150)100250(150)6/10 3.5133S m =⨯⨯

--⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯--+⨯⨯+⨯=

主拱圈截面重心轴：

3.51

0.65,=1.30.650.655.4

S y m y m A =

==-=下上 主拱圈截面绕重心轴的惯性矩：

332232324

1 1.31

9 1.39 1.3(0.65) 1.1(1.320.15)612212

1.31

6 1.1(1.320.15)(0.65)12(0.10.250.50.10.25)236

211

(0.650.150.1)0.250.10.50.250.1(0.650.150.1) 1.1593363

x I m =

⨯⨯+⨯⨯--⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯

--⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯--⨯= 拱圈截面绕重心轴的回转半径：

0.463

x

I r m A

ω=

= 四、 确定拱轴系数

（一） 上部结构构造布置

1. 主拱圈

假定

2.24m =,相应的

/4001

0.22,5

L y f f l ==,查《拱桥》

（上册）表〈III 〉-20（6）得： sin 0.68284,cos 0.73057,43.07j j j ϕϕϕ===o

主拱圈的计算跨径和计算失高：

02sin 7020.650.6828470.888j l l y m ϕ=+=+⨯⨯=下 0(1cos )140.65(10.731)14.175j f f y m ϕ=+-=+⨯-=下

拱铰截面的水平投影和竖向投影：

sin 1.30.6630.888cos 1.30.7310.9497j j x H m y H m

ϕϕ==⨯===⨯=

将拱轴沿跨径24等分，每等分长=

2.9224

l

m ∆=,每等分点拱轴线的纵坐标 1[)1]y f =III -⨯表(值，相应的拱背面坐标：'11cos y y y ϕ

=-

上

,拱腹曲面坐标'11cos y y y ϕ

=+

下

，

具体数值见下表：