拱桥课程设计
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等截面悬链线圬工拱桥 设计计算书
专 业： 道路与桥梁工程 课 程： 《桥梁工程》课程设计 学 号： 学生姓名： 指导教师： 日 期：
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×。 设计荷载：公路 I 级荷载，人群 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
截面回转半径 w
d 0.2887 。 12
2）计算跨径和计算失高
yl
假定 m 3.142，相应的
4
f
0.205 。查《拱桥》表（III）-20（8）得 sin j
0.70980 ，
cos j 0.70440 。
计算跨径 l l0 d sinj 50 1.0 0.70980 50.70980m ；
拱轴线上各截面的纵坐标 y1
表（III）-1值
f
，相应拱背坐标 y1
y1
d 2cos j
，相应拱腹
坐标
y1
y1
d 2cos j
。其数值见表
1-1
主拱圈截面坐标表
表 1-1
截面号
y1 f
y1
cos
d 2cຫໍສະໝຸດ Baidus
y1
d 2cos
y1
d 2cos
x
1
2
3
4
5
6
7
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
注：第 2 栏由《拱桥》附录（III）表（III）-1 查得
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
M
j
和自拱顶至
l 4
跨截面形心的
M l yl
yl
m 1（ f 2）2 1
弯矩
M l 。其比值
4
4 4 。求得 4 值后，可由
Mj f
f
2 yl
4
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。
确定拱轴系数 ......................................... 错误!未定义书签。 拱轴弹性中心及弹性压缩系数............................ 错误!未定义书签。 主拱圈截面内力计算 ................................... 错误!未定义书签。 主拱圈正截面强度验算 ................................. 错误!未定义书签。 主拱圈稳定性验算 ...................................... 错误!未定义书签。 主拱圈裸拱强度和稳定性验算............................. 错误!未定义书签。 弹性中心的弯矩和推力................................. 错误!未定义书签。 截面内力 ............................................ 错误!未定义书签。
计算失高
f
f0
d 2
(1
cos
j
)
10
1.0 2
(1
0.70440)
10.1478m
。
3）拱脚截面的投影
水平投影 x d sin j 0.7098m ；
竖向投影 y d cos j 0.7044m 。 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 l 2.1129m 。以拱顶截面的形心为坐标原点， 24
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 3 l0 4.81.2 3 5000 98.49cm=0.9849m ，取 d 1.0m。
主拱圈横桥向取1m 单位宽度计算，横截面面积 A 1.0m2 ；
惯性矩 I 1 d 3 0.0833m4 ； 12
截面抵抗矩 w 1 d 2 0.1667m3 ； 6
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。
弹性模量 Em 800 Raj 5200000 kN m2 拱圈设计温差为 15C 。 3. 桥墩
地基土为中等密实的软石夹沙、碎石，其容许承载力 0 500kN m2 。基础与地基间的滑
动摩擦系数取 0.5 。
2、主拱圈计算
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
1、设计资料
设计标准
1. 设计荷载
公路 I 级，人群 3.0 kN m2 。
2.跨径及桥宽
净跨径 l0
50m ，净矢高 f0
10m ，净矢跨比
f0 l0
1。 5
桥面净空为净 7 20.75m ， B 8.5m 。
材料及其数据
1. 拱上建筑 拱顶填料厚度，hd 0.5m ，包括桥面系的计算厚度为 0.736m ，平均重力密度 1 20 kN m3 。
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 ............................................. 错误!未定义书签。
材料及其数据 ......................................... 错误!未定义书签。 2、主拱圈计算 ........................................... 错误!未定义书签。
拱上护拱为浆砌片石，重力密度 2 23 kN m3 。
腹孔结构材料重力密度 3 24 kN m3 。
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 4 19 kN m3 。 2. 主拱圈
M10 砂浆砌 MU40 块石，重力密度 5 24 kN m3 。
极限抗压强度 Raj 6500kN m2 。
专 业： 道路与桥梁工程 课 程： 《桥梁工程》课程设计 学 号： 学生姓名： 指导教师： 日 期：
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×。 设计荷载：公路 I 级荷载，人群 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
截面回转半径 w
d 0.2887 。 12
2）计算跨径和计算失高
yl
假定 m 3.142，相应的
4
f
0.205 。查《拱桥》表（III）-20（8）得 sin j
0.70980 ，
cos j 0.70440 。
计算跨径 l l0 d sinj 50 1.0 0.70980 50.70980m ；
拱轴线上各截面的纵坐标 y1
表（III）-1值
f
，相应拱背坐标 y1
y1
d 2cos j
，相应拱腹
坐标
y1
y1
d 2cos j
。其数值见表
1-1
主拱圈截面坐标表
表 1-1
截面号
y1 f
y1
cos
d 2cຫໍສະໝຸດ Baidus
y1
d 2cos
y1
d 2cos
x
1
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12
注：第 2 栏由《拱桥》附录（III）表（III）-1 查得
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
M
j
和自拱顶至
l 4
跨截面形心的
M l yl
yl
m 1（ f 2）2 1
弯矩
M l 。其比值
4
4 4 。求得 4 值后，可由
Mj f
f
2 yl
4
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。
确定拱轴系数 ......................................... 错误!未定义书签。 拱轴弹性中心及弹性压缩系数............................ 错误!未定义书签。 主拱圈截面内力计算 ................................... 错误!未定义书签。 主拱圈正截面强度验算 ................................. 错误!未定义书签。 主拱圈稳定性验算 ...................................... 错误!未定义书签。 主拱圈裸拱强度和稳定性验算............................. 错误!未定义书签。 弹性中心的弯矩和推力................................. 错误!未定义书签。 截面内力 ............................................ 错误!未定义书签。
计算失高
f
f0
d 2
(1
cos
j
)
10
1.0 2
(1
0.70440)
10.1478m
。
3）拱脚截面的投影
水平投影 x d sin j 0.7098m ；
竖向投影 y d cos j 0.7044m 。 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 l 2.1129m 。以拱顶截面的形心为坐标原点， 24
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 3 l0 4.81.2 3 5000 98.49cm=0.9849m ，取 d 1.0m。
主拱圈横桥向取1m 单位宽度计算，横截面面积 A 1.0m2 ；
惯性矩 I 1 d 3 0.0833m4 ； 12
截面抵抗矩 w 1 d 2 0.1667m3 ； 6
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。
弹性模量 Em 800 Raj 5200000 kN m2 拱圈设计温差为 15C 。 3. 桥墩
地基土为中等密实的软石夹沙、碎石，其容许承载力 0 500kN m2 。基础与地基间的滑
动摩擦系数取 0.5 。
2、主拱圈计算
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
1、设计资料
设计标准
1. 设计荷载
公路 I 级，人群 3.0 kN m2 。
2.跨径及桥宽
净跨径 l0
50m ，净矢高 f0
10m ，净矢跨比
f0 l0
1。 5
桥面净空为净 7 20.75m ， B 8.5m 。
材料及其数据
1. 拱上建筑 拱顶填料厚度，hd 0.5m ，包括桥面系的计算厚度为 0.736m ，平均重力密度 1 20 kN m3 。
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 ............................................. 错误!未定义书签。
材料及其数据 ......................................... 错误!未定义书签。 2、主拱圈计算 ........................................... 错误!未定义书签。
拱上护拱为浆砌片石，重力密度 2 23 kN m3 。
腹孔结构材料重力密度 3 24 kN m3 。
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 4 19 kN m3 。 2. 主拱圈
M10 砂浆砌 MU40 块石，重力密度 5 24 kN m3 。
极限抗压强度 Raj 6500kN m2 。