橋梁工程課程設(shè)計(jì)--拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、<p>　　拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書</p><p><b>　　一．課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　1.培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)橋梁工程理論知識(shí)，解決鋼筋混凝土拱橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算問題，掌握鋼筋混凝土拱橋結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算的理論與方法。</p><p>　　2. 強(qiáng)調(diào)規(guī)范在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)和專業(yè)規(guī)范

2、進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。</p><p>　　3. 進(jìn)一步提高學(xué)生繪制橋梁工程施工圖、使用計(jì)算機(jī)的能力。</p><p><b>　　二．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容</b></p><p>　　1. 確定主拱圈截面構(gòu)造尺寸，計(jì)算拱圈截面的幾何、物理力學(xué)特征值； </p><p>　　2. 確定主拱圈拱軸系數(shù) m 及拱上建筑的構(gòu)造布置

3、和幾何構(gòu)造尺寸； </p><p>　　3. 結(jié)構(gòu)恒載計(jì)算； </p><p>　　4. 主拱結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算(永久作用、可變作用)； </p><p>　　5. 溫度變化、混凝土收縮徐變引起的內(nèi)力； </p><p>　　6. 主拱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算；</p><p>　　7. 拱上立柱(墻)的內(nèi)力、強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算；

4、 </p><p>　　8. 繪制 1～2 張相關(guān)施工圖。</p><p><b>　　三．課程設(shè)計(jì)的時(shí)間</b></p><p>　　時(shí)間：兩周；安排在理論課結(jié)束之后。</p><p><b>　　四．課程設(shè)計(jì)的方法</b></p><p>　　1．獨(dú)力思考，繼承與創(chuàng)新&

5、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真查閱和閱讀參考資料，繼承前人的設(shè)計(jì)成果和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)課程設(shè)計(jì)的具體要求，大膽改進(jìn)和創(chuàng)新。</p><p>　　2．結(jié)合和參考本指導(dǎo)的算例，進(jìn)行拱橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，掌握拱橋的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法。</p><p><b>　　五．課程設(shè)計(jì)的步驟</b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：了

6、解設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟；通過查閱教科書和相關(guān)設(shè)計(jì)資料，了解設(shè)計(jì)的理論和方法；準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)所需資料、工具書、工具軟件；擬好設(shè)計(jì)計(jì)劃。</p><p>　　2．設(shè)計(jì)實(shí)施：根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，參考設(shè)計(jì)指導(dǎo)書和教科書，確定設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、計(jì)算順序；根據(jù)相關(guān)計(jì)算理論，計(jì)算和填寫相關(guān)圖表的內(nèi)容。使用圖表給出計(jì)算結(jié)果和結(jié)構(gòu)的相關(guān)驗(yàn)算結(jié)果。</p><p>　　3．匯總設(shè)計(jì)成果

7、：課程設(shè)計(jì)計(jì)算書，課程設(shè)計(jì)要求繪制的工程圖紙。</p><p>　　六．拱橋課程設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　空腹式等截面懸鏈線無(wú)鉸拱設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　空腹式等截面懸鏈線無(wú)鉸拱設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二．設(shè)計(jì)資料<

8、/b></p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)荷載：汽車荷載 公路－I 級(jí)， 人群荷載3.5kN/m2</p><p>　　橋面凈空 凈－7+2×(1.25m+0.25 m)人行道+安全帶</p><p>　　凈跨徑 L0＝80ｍ</p><p>

9、;　　凈高 f0＝13.3m </p><p>　　凈跨比f(wàn)0/L0＝1/6</p><p>　　2．材料數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)布置要求</p><p>　　拱頂填料平均厚度(包括路面，以下稱路面)hd＝0.5m，材料容重γ1＝22.0kN/m3</p><p>　　主拱圈材料容重(包括橫隔板、施工超重)γ2＝25.0kN/m3</p>

10、<p>　　拱上立柱（墻）材料容重γ2＝25kN/m3</p><p>　　腹孔拱圈材料容重γ3＝23kＮ/m3 腹孔拱上填料容重γ4＝22kN/m3</p><p>　　主拱圈實(shí)腹段填料容重γ1＝22kN/m3 </p><p>　　本橋采用支架現(xiàn)澆施工方法。主拱圈為單箱六室截面，由現(xiàn)澆30號(hào)混凝土澆筑而成。拱上建筑采用圓弧腹拱形式，腹拱凈跨為5m

11、，拱腳至拱頂布置6跨 (主拱圈的具體幾何尺寸參照指導(dǎo)書實(shí)例修改自定)。</p><p><b>　　3．設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)</b></p><p>　　交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60－2004) 交通人民出版社</p><p>　　交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62－2004) 交通人民

12、出版社</p><p>　　交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D61-2005) 交通人民出版社</p><p>　　《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)-拱橋(上)》 人民交通出版社，2000.7</p><p>　　二.主拱圈截面幾何要素的計(jì)算</p><p>　　(一)主拱圈橫截面設(shè)計(jì)</p><p>　　拱圈截面高度按

13、經(jīng)驗(yàn)公式估算</p><p>　　H= l0/100 + Δ=80/100+0.7=1.5m (Δ=0.6～0.8)</p><p>　　拱圈由六個(gè)各為1.5m寬的拱箱組成，全寬B0=9.0m。</p><p>　　拱圈橫斷面的構(gòu)造如圖1所示。</p><p>　　(二)箱形拱圈截面幾何性質(zhì)</p><p>　　截面積

14、： A=(1.5×1.5-1.05×1.14) ×6=6.318m2</p><p>　　繞箱底邊緣的靜面矩：</p><p><b>　　S=m3</b></p><p><b>　　主拱圈截面重心軸：</b></p><p>　　y下=S/A=0.778m y上=

15、1.5-0.778=0.722m</p><p>　　主拱圈截面繞重心軸的慣性矩：</p><p><b>　　Ix=</b></p><p>　　拱圈截面繞重心軸的回轉(zhuǎn)半徑： </p><p><b>　　三、確定拱軸系數(shù)</b></p><p>　　(一)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置

16、</p><p>　　上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造布置如圖2所示。</p><p>　　圖2上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造（尺寸單位：mm）</p><p>　　1.主拱圈 </p><p>　　假定m=2.514，相應(yīng)的，，查《拱橋》(上冊(cè))表(III)-20(7)得：</p><p>　　si

17、nφj =0.62411，cosφj=0.78133，φj=38?46'40"</p><p>　　主拱圈的計(jì)算跨徑和計(jì)算矢高：</p><p>　　l=l0+2y下sinφj=80.9711 m f =f0+y下(1-cosφj) =13.470 m</p><p>　　拱腳截面的水平投影和豎向投影 x=Hsinφj=0.9362 m

18、 y=Hcosφj=1.1720 m</p><p>　　將拱軸沿跨徑24等分，每等分長(zhǎng)Δl=l/24=3.3738 m，每等分點(diǎn)拱軸線的縱坐標(biāo)</p><p>　　y1=[表(III)-1值]×f，相應(yīng)的拱背曲面坐標(biāo)y'1=y1y上/cosφ，拱腹曲面坐標(biāo)y"1=y1+y下/cosφ。</p><p><b>　　具體數(shù)值

19、見表1。</b></p><p>　　主拱圈幾何性質(zhì)表 表1</p><p><b>　　2.拱上腹孔布置</b></p><p>　　從主拱兩端起拱線起向外延伸

20、 后向跨中對(duì)稱布置五 對(duì)圓弧小拱，腹拱圈厚d'=0.4m，凈跨徑l'0=5m，凈矢高f'0=0.625m，座落在寬為 0.5m的鋼筋混凝土排架式腹拱墩支承的寬為 0.6m的鋼筋混凝土蓋梁上。腹拱拱頂?shù)墓氨澈椭鞴肮绊數(shù)墓氨吃谕粯?biāo)高。腹拱墩墩中線的橫坐標(biāo)lx，以及各墩中線自主拱拱背到腹拱起拱線的高度 h=y1+y上×(1-1/cosφ) - (d'+f'0)，分別計(jì)算如表2</

21、p><p><b>　　1.573</b></p><p>　　腹拱墩高計(jì)算表 表2</p><p>　　由f'0/l'0=1/8，查《拱橋》(上冊(cè))表3-2得</p><p>　　sinφ0=0.513918，cosφ0=0.85784，φ0=30?55&#

22、39;35"</p><p>　　腹拱拱腳的水平投影和豎向投影</p><p>　　x'=d'×sinφ0=0.4×0.513918=0.2056m； y'=d'×cosφ0=0.4×0.85784=0.3431m</p><p>　　(二)上部結(jié)構(gòu)恒載計(jì)算</p>&l

23、t;p><b>　　三、結(jié)構(gòu)恒載計(jì)算</b></p><p>　?。ㄒ唬└鞑糠趾爿d重力</p><p><b>　　1、腹拱各部分重力</b></p><p><b>　　1）腹拱數(shù)據(jù)</b></p><p>　　由 圓弧拱算得: sinφ0=0.513918， cos

24、φ0=0.85784</p><p>　　腹拱內(nèi)弧半徑 R=5.3125m ， 拱軸線長(zhǎng)度 s=5.7394m</p><p>　　一個(gè)腹拱圈上填料面積 A=2.5</p><p><b>　　2一孔腹拱重力 </b></p><p>　　2、橫墻頂填料、路面重力</p><p>　　

25、1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)橫墻 </p><p><b>　　3、橫墻墩帽重力</b></p><p>　　1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)橫墻 </p><p><b>　　4、橫墻重力</b></p><p><b>　　1號(hào)橫墻 </b></p>

26、<p><b>　　2號(hào)橫墻 </b></p><p><b>　　3號(hào)橫墻 </b></p><p><b>　　4號(hào)橫墻 </b></p><p><b>　　5、橫墻壓力</b></p><p>　　6、拱頂實(shí)腹段路面重力

27、 </p><p>　　7、拱頂實(shí)腹段填料重力 </p><p>　　作力點(diǎn)距離拱頂 </p><p>　?。ǘ?yàn)算壓力線同拱軸線的重合度</p><p>　　以拱腳為固定端，拱頂為懸臂端，計(jì)算半跨拱各部分重力對(duì)L/4和拱腳的力矩。</p><p>　　主拱圈重力對(duì)L/4和拱腳的垂直截面剪力和彎矩

28、，查附錄表（Ⅲ）-19計(jì)算，得</p><p>　　其余各力對(duì)L/4和拱腳彎矩列入表2</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　拱腳彎矩 173180.5+133707.37=306887.87KN.m</p><p>　　L/4處彎矩 32576.387+33957.78=66534.17K

29、N.m</p><p><b>　　根據(jù)判別條件，得</b></p><p>　　（與選用的拱軸系數(shù)相符）</p><p>　　按無(wú)矩法計(jì)算，不計(jì)彈性壓縮恒載水平推力</p><p><b>　　腹拱推力</b></p><p>　　靠近主拱拱頂一側(cè)的腹拱，一般多做成兩平鉸拱

30、，在較大的恒載作用下和考慮到周圍的填料等構(gòu)造的作用，可以折中地按無(wú)鉸圓弧拱計(jì)算其推力，而不計(jì)彎矩的影響。</p><p><b>　　腹拱拱腳的水平推力</b></p><p>　　F=(C1g1+C2g2+C3g3)RB0</p><p>　　式中 g1=γ1hd=22×0.5=11kN/m2</p><p&g

31、t;　　g2=γ2{(R+d'/2)- [(R+d'/2)2-l2/4]½}</p><p>　　=23×{(5.3125+0.40/2)-[(5.3125+0.40/2)2-5.31252/4] ½}=15.690kN/m2</p><p>　　g3=γ3d'=23×0.40=9.20kN/m2</p><

32、;p>　　由f0/l'0=1/8和b=I/AR2=0.000203查《拱橋》(上冊(cè))表(I)-4得</p><p>　　C1=0.78893，C2=0.109， C3=0.8023</p><p>　　F=(0.78893×11+0.109×15.690+0.8023×9.20) ×5.3125×9.0=849.609kN

33、</p><p>　　四.拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)</p><p>　　1.彈性中心 ys=[表(III)-3值]×f =0.329011×13.470=4.43177817m2</p><p>　　彈性壓縮系數(shù) γ2w/f 2=(0.543/13.470)2=0.00162</p><p>　　1=[表(III)

34、-9值]×γ2w/f 2 =11.2581×0.00162=0.0182</p><p>　　=[表(III)-11值]×γ2w/f 2 =9.795×0.00162=0.0159</p><p>　　1/(1+)=0.0179</p><p>　　五.主拱圈截面內(nèi)力驗(yàn)算</p><p>　　(一)結(jié)構(gòu)

35、自重內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　　(1)假載內(nèi)力</b></p><p><b>　　a.求假載</b></p><p>　　由式 (∑M¼+qxl2/32)/(∑Mj + qxl2/ 8)=0.2415 得：</p><p>　　qx=(∑M¼-0.215×

36、∑Mj)/(0.215/8-1/32)l2=31.5927kN/m</p><p><b>　　b.假載內(nèi)力</b></p><p>　　假載qx產(chǎn)生的內(nèi)力可以將其直接布置在內(nèi)力影響線上求得。不考慮彈性壓縮的假載內(nèi)力見表5。</p><p>　　不計(jì)彈性壓縮的假載內(nèi)力 表5</p><

37、;p>　　c.計(jì)入彈性壓縮的假載內(nèi)力</p><p>　　計(jì)入彈性壓縮的假載內(nèi)力計(jì)算見表6。</p><p>　　計(jì)入彈性壓縮的假載內(nèi)力 表6</p><p>　　注：l/4截面的軸力以N¼=[1-1/(1+)]H1/cosφ¼作近似計(jì)算。</p><p>　　(2)“拱軸線恒載”

38、內(nèi)力</p><p><b>　　a.推力</b></p><p>　　Hg=(∑Mj+qxl2/8)/f=(440591.24 +31.5927×80.97112/8)/13.470=34631.233kN</p><p>　　b.考慮彈性壓縮的內(nèi)力</p><p>　　考慮彈性壓縮的“拱軸線恒載”內(nèi)力見表7

39、。</p><p>　　考慮彈性壓縮的拱軸線恒載內(nèi)力 表7</p><p>　　(3)考慮確定m系數(shù)偏差影響的恒載內(nèi)力</p><p>　　考慮m系數(shù)偏差影響的恒載內(nèi)力等于“拱軸線m的恒載”內(nèi)力減去“假載”的內(nèi)力，計(jì)算結(jié)果見表8。</p><p>　　考慮“五點(diǎn)”偏差的恒載內(nèi)力

40、 表8</p><p>　　2.“恒載壓力線”偏離拱軸線的影響</p><p>　　“恒載壓力線”(指空腹式無(wú)鉸拱橋不考慮拱軸線的偏離和恒載彈性壓縮影響的恒載壓力線，也就是人們所說的“三鉸拱恒載壓力線”)與拱軸線在“五點(diǎn)”以外的偏離影響可以用一般力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算，參見圖13。</p><p>　　(1)“恒載壓力線”偏離拱軸線的偏離彎矩Mp</p>

41、<p>　　計(jì)算恒載偏離彎矩Mp，首先要計(jì)算出橋跨結(jié)構(gòu)沿跨徑各等分段的分塊恒載對(duì)各截面的力矩，再算各截面壓力線的縱坐標(biāo)，然后才能求得Mp。下面按主拱圈、拱上實(shí)腹段和各集中力三部分計(jì)算各分塊恒載對(duì)各截面的力矩。 </p><p>　　a.主拱圈自重對(duì)各截面產(chǎn)生的力矩Ml(圖14)</p><p>　　在這里，對(duì)于所要求的每一等分點(diǎn)而言，積分上限ξ為常數(shù)，并不計(jì)等式前面的負(fù)號(hào)，則上

42、式為：</p><p>　　式中：可根據(jù)ξ值從《拱橋(例集)》附表1-1查得；</p><p>　　可根據(jù)ξ值從《拱橋(例集)》附表1-2查得</p><p>　　主拱圈對(duì)各截面的力矩M1的值見表9。</p><p>　　主拱圈自重對(duì)各截面產(chǎn)生的彎矩 表9</p><p>　　b.拱上實(shí)腹段恒載對(duì)各截面產(chǎn)生的彎矩

43、M2</p><p>　　計(jì)算拱上實(shí)腹段的恒載時(shí)，必須將拱頂填料及面層的矩形板塊和其下面的懸鏈線曲邊三角形塊分開才能準(zhǔn)確計(jì)算，否則只能是近似的。</p><p><b>　　(a)矩形板塊</b></p><p>　　從拱頂?shù)矫總€(gè)截面的矩形板塊的重力：</p><p>　　P1=γ1B0h’dl·ξ1/2<

44、;/p><p>　　對(duì)實(shí)腹段里每個(gè)截面的力矩： </p><p>　　Mi=Pi(l·ξ/2)/2=(l2/4)γ1B0h’dξ2i/2</p><p>　　對(duì)空腹段里每個(gè)截面的力矩：</p><p>　　Mi=Pk[l·ξi/2- (l/2)ξk/2]= (l2/4)γ1B0h’dξk(ξi-ξk/2) ( i<k)&

45、lt;/p><p>　　式中k表示空、實(shí)腹段的分界點(diǎn)，取為： l2B0h’d/4=248754.3749kN·m</p><p>　　各截面的力矩見表10。</p><p>　　(b)懸鏈線曲邊三角形塊</p><p>　　從拱頂?shù)饺我饨孛娴闹亓?參見表11)</p><p>　　Pi=l·f1γ2

46、 B0(shkξi-kξi)/[2(m-1)k]</p><p>　　每一塊Pi的重心的橫坐標(biāo)： ηi=[(shkξi-kξi/2)- (chkξi-1)/kξi]/(shkξi-kξi)</p><p>　　在實(shí)腹段里，截面重心到任意截面的力臂為l·(1-ηi) ·ξi/2，在空腹段里，整塊曲邊三角形面積的重心到每個(gè)截面的力臂為l·(ξi-ηkξk)/2

47、。每個(gè)截面的力矩見表10。</p><p>　　c.各集中力對(duì)各截面的力矩M3</p><p>　　拱上空腹段的腹孔和橫隔板等各集中力及其相應(yīng)的橫坐標(biāo)lx。在前面已經(jīng)求出，各豎向集中力到截面的力臂a=l·ξi/2-lx(取a>0)，產(chǎn)生的力矩M'3=Pa；腹拱水平推力H'g作用在第7與第8截面之間，對(duì)0~7截面產(chǎn)生的力矩M"3=H'g(y1

48、-e)。具體計(jì)算見表11。</p><p>　　d.計(jì)算偏離彎矩Mp</p><p>　　上部結(jié)構(gòu)恒載對(duì)拱圈各截面重心的彎矩： Mi=M1+M2+M3</p><p>　　壓力線的縱坐標(biāo)： yi=Mi/Hg</p><p>　　式中，Hg為不計(jì)彈性壓縮的恒載水平推力： Hg=∑Mj/f=33976.8645kN</p>

49、<p>　　拱上實(shí)腹段恒載對(duì)各截面產(chǎn)生的力矩 表10</p><p>　　各截面上“恒載壓力線”偏離拱軸線的值： Δy=y1-yi</p><p>　　偏離彎矩具體數(shù)值見表12。</p><p>　　(2)偏離彎矩Mp在彈性中心產(chǎn)生的贅余力</p><p>　　贅余力各項(xiàng)的計(jì)算見表13。<

50、/p><p><b>　　由表13得</b></p><p>　　ΔX1=-400.9854kN·m</p><p>　　ΔX2=547.3724kN</p><p>　　(3)“恒載壓力線”偏離拱軸線的附加內(nèi)力</p><p>　　“恒載壓力線”偏離拱軸線在拱圈任意截面中產(chǎn)生的附加內(nèi)力為&

51、lt;/p><p>　　ΔM=ΔX1-ΔX2 (ys-y1)+Mp； ΔN=ΔX2cosφ；ΔQ=ΔX2sinφ</p><p>　　拱頂、l/4截面、拱腳三個(gè)截面的附加內(nèi)力見表14。</p><p>　　(4)空腹式無(wú)鉸拱的恒載壓力線</p><p>　　空腹式無(wú)鉸拱橋在恒載作用下考慮壓力線與拱軸線的偏離以及恒載彈性壓縮的影響之后，拱中任意截面

52、存在三個(gè)內(nèi)力</p><p>　　Mg=[1Hg/(1+)-ΔX2](ys-y1)+ ΔX1+Mp；Ng=Hg/cosφ- [1Hg/(1+)-ΔX2]cosφ</p><p>　　Qg=[1Hg/(1+)-ΔX2] sinφ</p><p>　　這三個(gè)力的合力作用點(diǎn)的偏心距為： ei=Mg/Ng</p><p>　　拱上各集中力對(duì)各截

53、面產(chǎn)生的力矩 表11</p><p>　　所以，空腹式無(wú)鉸拱橋恒載壓力線的縱坐標(biāo)： y=y1-ei/cosφ</p><p>　　空腹式無(wú)鉸拱恒載壓力線的縱坐標(biāo)值見表15。</p><p>　　3.空腹無(wú)鉸拱的實(shí)際恒載內(nèi)力</p><p>　　空腹式無(wú)鉸拱的實(shí)際恒載內(nèi)力等于計(jì)人拱軸系數(shù)m的偏差影

54、響的內(nèi)力與“壓力線”及拱軸線偏離的附加內(nèi)力之和，其結(jié)果見表16。</p><p><b>　　(二)活載內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　1.汽車-A級(jí)和人群荷載內(nèi)力</p><p>　　車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qM采用10.0KN/m，計(jì)算剪力時(shí)，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qQ采用15.0KN/m，所加集中力荷載P采用300KN</p>

55、<p>　　人群荷載 K2=2·b·g人=2×1.25×3.5=8.75kN</p><p>　　偏離彎矩Mp 表12</p><p>　　冗余力ΔX1、ΔX2計(jì)算表 表13</p><p>　　“壓力線”偏離拱軸線的附加內(nèi)力

56、 表14</p><p>　　恒載內(nèi)力匯總 表8</p><p>　　不計(jì)彈性壓縮的汽車-A級(jí)及人群荷載內(nèi)力見表17。</p><p>　　計(jì)人彈性壓縮的汽車-A級(jí)及人群荷載內(nèi)力見表18。</p><p>　　五、溫度變化、混凝土收縮徐變引

57、起的內(nèi)力</p><p>　?。ㄒ唬囟茸兓突炷潦湛s內(nèi)力</p><p>　　1、月平均最高氣溫 37℃ ； 月平均最低氣溫 3℃ ； 拱圈合攏溫度 15℃</p><p>　　規(guī)范規(guī)定，考慮混凝土徐變影響，溫度變化內(nèi)力應(yīng)乘以折減系數(shù)0.7。</p><p>　　溫度升高值 =（37℃-15℃）0.7=15.4℃； 溫

58、降值 =（3℃-15℃）0.7=-8.4℃</p><p>　　主拱圈分5段預(yù)制，然后吊裝合攏成拱，因此混凝土收縮內(nèi)力按溫降8℃考慮。規(guī)范規(guī)定，考慮混凝土徐變影響，拱圈混凝土的收縮內(nèi)力應(yīng)乘以折減系數(shù)0.45.</p><p>　　=-8℃0.45=-3.6℃</p><p><b>　　內(nèi)力計(jì)算</b></p><p&g

59、t;　　單位溫變引起彈性中心的贅余力</p><p>　　拱圈采用30號(hào)混凝土，彈性模量</p><p><b>　　查附表（Ⅲ）-5，</b></p><p><b>　　(2）內(nèi)力計(jì)算表</b></p><p>　?。┲鞴敖Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算</p><p>　　根據(jù)

60、橋規(guī)(JTJ022-85)的規(guī)定，構(gòu)件按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的原則是：荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。即</p><p>　　Sd(γs0ψΣγslQ)≤Rd(Rj/γm，αk)</p><p>　　注：荷載安全系數(shù)的取值：結(jié)構(gòu)自重彎矩與汽車荷載彎矩同號(hào)時(shí)恒載系數(shù)取1.2，異號(hào)時(shí)取0.9，其余荷載系數(shù)取值見表中。</p><p>　　(一)正截面受壓

61、強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p><b>　　1.荷載組合</b></p><p>　　根據(jù)橋規(guī)(JTJ021-89、JTJ022-85))的規(guī)定，本設(shè)計(jì)得如下兩種組合：</p><p>　　SI=γs0ψΣγslS=1.03×1×[+1.4(+))</p><p>　　SII=γs0ψΣγslS=1.03&

62、#215;0.8×[SI/1.03+1.4St]</p><p>　　每種荷載組合的設(shè)計(jì)值見表23。</p><p><b>　　2.拱圈截面抗力</b></p><p>　　主拱圈為30號(hào)鋼筋混凝土，抗壓極限強(qiáng)度Rja=21MPa，安全系數(shù)γm=1.54，根據(jù)橋規(guī)(用 022-85)第3.0.2條規(guī)定，拱圈截面抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值<

63、;/p><p>　　RN=ARja/γm=×6.318×21×103/1.54=84508.28kN</p><p>　　具體數(shù)值計(jì)算見表12。</p><p>　　注：①正彎矩的容許偏心距[e0]=0.6y上=0.6×0.722=0.4332m；</p><p>　?、谪?fù)彎矩的容許偏心距[e0]=0.6y

64、下=0.6×0.778=0.4668m。</p><p>　　表23和表24說明，荷載效應(yīng)的最不利組合設(shè)計(jì)值Nj均小于拱圈截面抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值RN，且軸向力的偏心距e0。也都小于橋規(guī)(JTJ022-85)表3.0.2-1的規(guī)定值。</p><p>　　(二)正截面受剪強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　主拱圈的抗剪強(qiáng)度驗(yàn)度，一般只需考慮拱腳截面。橋規(guī)(JTJ02

65、2-85)第3.0.7條指出，其驗(yàn)算公式為： Qj≤ARja/γm+Nj</p><p>　　式中： Qj—荷載剪力的最不利組合設(shè)計(jì)值；</p><p>　　Nj—與Qj相應(yīng)的設(shè)計(jì)值。</p><p>　　每種荷載的剪力Q和軸力N無(wú)等代荷載可查，</p><p>　　需按下式計(jì)算(圖15)：</p><p>　　

66、N=Hcosj+Vsinj=0.78133H+0.62411V</p><p>　　Q=Hsinj -Vcosj =0.62411H-0.78133V</p><p>　　1.活載推力H和反力V的計(jì)算</p><p>　　由上式可知，要Q為最不利，則推力H必須為最大。Hmax和相應(yīng)的V值計(jì)算如表13。</p><p>　　活載推力Hmax與相

67、應(yīng)反力V 表13</p><p><b>　　2.徑向受剪驗(yàn)算</b></p><p>　　拱腳徑向截面面積A=6.318m2，材料抗剪極限強(qiáng)度Rjj=4.7×103kPa，受剪安全系數(shù) γm =2.31。材料的摩擦系數(shù)當(dāng)無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，暫時(shí)可以采用實(shí)心磚實(shí)砌體的摩擦系數(shù)，即 = 0.7，則上式為 <

68、;/p><p>　　Qj－0.7Nj≤ARjj/γm=6.318×4.7×103/2.31=12854.905kN</p><p>　　荷載剪力與相應(yīng)軸力及其組合的設(shè)計(jì)值以及拱圈抗剪效應(yīng)的設(shè)計(jì)值的計(jì)算見表14。</p><p>　　荷載剪力與相應(yīng)軸力及其組合表 表14</p><p>　　表23

69、表明，拱圈徑向抗剪的能力很大。</p><p>　?。ㄈ┲鞴叭Ψ€(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　本設(shè)計(jì)擬采用無(wú)支架施工，拱上建筑合攏前拱的穩(wěn)定和強(qiáng)度可根據(jù)橋規(guī)(JTJ022-85)第</p><p>　　3.0.2條和第3.0.3條提供的公式計(jì)算</p><p>　　Nj≤ARja/γm</p><p>　　式中：

70、 =1/{1+β(β-3)[1+1.33(e0/rw)2]}</p><p>　　其中β值計(jì)算如下： </p><p>　　38.918m （查表得0.5759）</p><p>　　β=l0/hw=38.918/1.50=25.945</p><p>　　β(β－3)=0.002×25.94