圬工拱桥课程设计全解

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+2×0.75m。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.............................................................................................................................41.2材料及其数据................................................................................................................42、主拱圈计算.........................................................................................................................52.1确定拱轴系数................................................................................................................52.2拱轴弹性中心及弹性压缩系数..................................................................................112.3主拱圈截面内力计算..................................................................................................112.4主拱圈正截面强度验算..............................................................................................142.5主拱圈稳定性验算.......................................................................................................162.6主拱圈裸拱强度和稳定性验算...................................................................................172.6.1.弹性中心的弯矩和推力........................................................................................172.6.2截面内力................................................................................................................171、设计资料1.1设计标准1.设计荷载公路I级，人群20.3mkN。2.跨径及桥宽净跨径050lm，净矢高0f10m，净矢跨比5100lf。桥面净空为净720.75m，B8.5m。1.2材料及其数据1.拱上建筑拱顶填料厚度，mhd5.0，包括桥面系的计算厚度为m736.0，平均重力密度3120mkN。拱上护拱为浆砌片石，重力密度3223mkN。腹孔结构材料重力密度3324mkN。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3419mkN。2.主拱圈M10砂浆砌MU40块石，重力密度3524mkN。极限抗压强度26500mkNRja。弹性模量25200000800mkNREjam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20500mkN。基础与地基间的滑动摩擦系数取5.0。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jM和自拱顶至4l跨截面形心的弯矩4lM。其比值fyMMljl44。求得fyl4值后，可由122124）（lyfm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330dmKl4.81.2500098.49m=0.9849mc，取md0.1。主拱圈横桥向取m1单位宽度计算，横截面面积20.1mA；惯性矩430833.0121mdI；截面抵抗矩321667.061mdw；截面回转半径2887.012dw。2）计算跨径和计算失高假定3.142m，相应的40.205lyf。查《拱桥》表（III）-20（8）得sin0.70980j，cos0.70440j。计算跨径0jlsin501.00.7098050.70980ldm；计算失高01.0(1cos)10(10.70440)10.1478m22jdff。3）拱脚截面的投影水平投影sin0.7098jxdm；竖向投影cos0.7044jydm。4）计算主拱圈坐标（图1-1）将拱圈沿跨径24等分，每等分长l2.112924lm。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-IIIy值）表（11，相应拱背坐标jcosdyy211，相应拱腹坐标jcosdyy211。其数值见表1-1主拱圈截面坐标表表1-1截面号fy11ycoscosd2cosdy21cosdy21x1234567801.00000010.14780.70980.70449.443410.85225.35510.8060178.17930.75890.65887.52058.838123.24220.6410986.50570.80840.61855.88727.124221.12930.5014795.08890.85190.58694.50205.675819.01640.3839713.89650.88890.56253.33404.459016.90350.2858912.90120.91940.54392.35733.445014.79060.2050002.08030.94380.52981.55052.610112.66770.1394511.41510.96290.51930.89581.934410.56580.0877480.89040.97730.51160.37881.40218.45290.0487090.49430.98770.5062-0.01201.00056.339100.0214450.21760.99470.5027-0.28510.72034.226110.0053310.05410.99870.5007-0.44660.55482.113120.0000000.00001.00000.5000-0.50000.50000.000注：第2栏由《拱桥》附录（III）表（III）-1查得第4栏由《拱桥》附录（III）表（III）-20（3）查得出现的[表（III）-Δ值]或[表（III）-Δ（Δ）值]均为《拱桥》下册相应表格的数值。（2）拱上构造尺寸1）腹拱圈腹拱圈为M10号砂浆砌M30粗料石等截面圆弧拱，截面高度md3.0，净矢高mf6.0，净矢跨比51lf。查《拱桥》上册表3-1得689655.00nsi，724138.00cos；水平投影msindx2069.00；竖向投影mcosdy2172.00。2）腹拱墩腹拱墩采用M7.5砂浆M30块石的横墙，厚m8.0。在横墙中间留出上部为半径mR5.0的半圆和下部高为R宽为2R的矩形组成的检查孔。腹拱的拱顶拱背和主拱圈的拱顶拱背在同一水平线上，从主拱圈拱背至腹拱起拱轴线之间横墙中线的高度)()11(21fdcosdyh，其计算过程及其数值见表1-2腹拱墩高度计算表表1-2注：横墙高度也可根据表1-1的有关数据内插计算得到。2kln11.8116mm2.恒载计算恒载分主拱圈、拱上实腹和腹拱三部分进行计算。不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈的影响。其计算图示见图1-2.项目）（mx2lxk)1(11kchmfykshlmfktan)1(2112tancosh1号横墙21.91500.86431.56587.09570.7747880.7905146.69572号横墙18.11500.71451.29434.55410.5711280.8683574.15413号拱座14.61110.57631.04402.82470.4211670.9215742.4247空、实腹段分界线14.50710.57221.03652.78120.4171630.9229352.3812（1）主拱圈恒载0125()19(9)A0.553421.050.709824673.5316PIIIlkN表值22514AM()19(9)0.126681.050.70982441954.5334Nm4lIIIk表值225jAM()19(9)0.522781.050.70982448065.9219Nm4lIIIk表值（2）拱上空腹段的恒载1）腹孔上部（图1-3）腹拱圈外弧跨径msindll4138.320外；腹拱圈内弧半径mlR1750.2725001.00腹拱圈重kNddRPa4786.25)2(52202.130腹拱侧墙护拱重kNdRPb7504.16)(11889.0220以上三个系数依次分别查《拱桥》上册表3-1、表1-10、表1-9）填料及路面重kNhlPd2510.501外两腹拱之间起拱线以上部分的重量（图1-4）kNxhydfyxPdd8421.142069.028.020736.0232172.03.06.0242172.02069.08.028.0)()8.0(123一个腹拱重kNpPda3221.1078421.142510.507504.164786.252）腹拱下部#2#2#1[6.6957(0.50.5/2)/9]0.824126.65342[4.1541(0.50.5/2)/9]0.8