圬工拱桥课程设计报告全解

等截面悬链线空腹式圬工拱桥

设计计算书

专业：道路与桥梁工程

课程：《桥梁工程》课程设计

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指导教师：

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桥梁工程课程设计任务书

一、设计内容及要求

1、拟定各部分尺寸及所用材料

2、选定拱轴系数

3、拱圈弹性中心及弹性压缩系数

4、永久荷载内力计算（结构自重、混凝土收缩）

二、设计原始资料

跨径50米等截面悬链线圬工拱桥计算

桥面净空：净---7+2×0.75m。

设计荷载：公路I级荷载，人群3.0KN/m。

三、设计完成后提交的文件和图表

1、设计说明书

2、图纸：桥梁总体布置图，平、纵、横。

四、主要参考资料

1．《公路桥涵设计通用规范》（JIJ021一89）人民交通出版社北京

2．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JIJ023一85）人民交通出版社

3．《桥梁工程概论》李亚东，西南交通大学出版社；

4．《桥梁工程》姚玲森，人民交通出版社；

5．《混凝土简支梁（板）桥》易建国，人民交通出版社；

6. 《桥梁计算示例集》易建国，人民交通出版社。

五、课程设计成果装订顺序

1．封面

2．设计任务书

3．目录

4．正文

5．设计总结及改进意见

6. 参考文献

7. 图纸或附表

目录

1、设计资料 (5)

1.2 材料及其数据 (5)

2、主拱圈计算 (6)

2.1 确定拱轴系数 (6)

2.2 拱轴弹性中心及弹性压缩系数 (13)

2.3 主拱圈截面内力计算 (13)

2.4 主拱圈正截面强度验算 (16)

2.5主拱圈稳定性验算 (19)

2.6主拱圈裸拱强度和稳定性验算 (20)

2.6.1.弹性中心的弯矩和推力 (20)

2.6.2截面内力 (20)

1、设计资料

1.1 设计标准

1. 设计荷载

公路I 级，人群20.3m kN 。 2.跨径及桥宽

净跨径050l m =，净矢高0f 10m =，净矢跨比5

100=l f 。 桥面净空为净720.75m +⨯，B 8.5m =。

1.2 材料及其数据

1. 拱上建筑

拱顶填料厚度，m h d 5.0=，包括桥面系的计算厚度为m 736.0，平均重力密度3120m kN =γ。

拱上护拱为浆砌片石，重力密度3223m kN =γ。 腹孔结构材料重力密度3324m kN =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重力密度

3419m kN =γ。 2. 主拱圈

M10砂浆砌MU40块石，重力密度3524m kN =γ。 极限抗压强度26500m kN R j a =。 弹性模量25200000800m kN R E j a m ==

拱圈设计温差为C ︒±15。 3. 桥墩

地基土为中等密实的软石夹沙、碎石，其容许承载力[]20500m kN =σ。基础与地基间的滑动摩擦系数取5.0=μ。

2、主拱圈计算

2.1 确定拱轴系数

拱轴系数m 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∑j M 和自拱顶至

4l

跨截面形心的弯矩∑4

l M 。其比值

f y M M

l

j l

44

=∑∑。求得

f

y l 4

值后，可由1

2212

4

--=）（l y f m 中反求m 值，若求出的m 值与假定的m

值不符，则应以求得的m 值作为假定值，重复上述计算，直至两者接近为止。 1. 拟定上部结构尺寸 （1）主拱圈几何尺寸 1）截面特性

截面高

度d m K 4.8 1.298.49m=0.9849m c =⋅=⨯=，取

m d 0.1=。

主拱圈横桥向取m 1单位宽度计算，横截面面积20.1m A =；

惯性矩43

0833.012

1m d I ==

； 截面抵抗矩321667.06

1

m d w ==；

截面回转半径2887.012

==

d w γ。

2）计算跨径和计算失高

假定 3.142m =，相应的

4

0.205l

y f

=。查《拱桥》表（III ）-20（8）得

sin 0.70980j φ=，cos 0.70440j φ=。

计算跨径0j l sin 50 1.00.7098050.70980l d m φ=+⋅=+⨯=； 计算失高0 1.0(1cos )10(10.70440)10.1478m 22

j d f f φ=+

⋅-=+⨯-=。 3）拱脚截面的投影

水平投影sin 0.7098j x d m φ=⋅=； 竖向投影cos 0.7044j y d m φ=⋅=。 4）计算主拱圈坐标（图1-1）

将拱圈沿跨径24等分，每等分长l 2.112924

l

m ∆=

=。

以拱顶截面的形心为坐标原点，拱轴线上各截面的纵坐标[]f -III y ⨯=值）

表（11，相应拱背坐标j cos d y y ϕ211

-='，相应拱腹坐标j

cos d

y y ϕ211+=''。其数值见表1-1

主拱圈截面坐标表 表1-1