等截面悬链线空腹式无铰拱(石拱桥)设计

目 录

一、课程设计任务书 ……………………………………… 2

二、设计说明书

1、主要尺寸的拟定 ……………………………………… 4

2、拱轴系数m的确定 ……………………………… 5

3、计算跨径和计算矢高 ……………………………

4、主拱圈拱轴线、拱背和拱腹坐标 …………………… 5

5、各部分结构重力及其拱脚和拱跨1/4处的距离 ……… 7

6、拱轴系数m值验算 ……………………………………… 14

7、结构重力内力 ……………………………………… 15

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课程设计任务书

一、设计题目

等截面悬链线空腹式无铰拱（石拱桥）设计

二、设计资料

1.设计荷载：汽车-20；挂车-100；人群荷载3.5KN/m2; ⒉桥面净宽：净—9＋(2×0.25+2×0.75 ) m； ⒊标准跨径：40m； ⒋净跨径：40m； ⒌净矢高：8m；

⒍拱顶填土平均厚度（包括路面）为0.7m； ⒎人行道及栏杆等折算厚度为0.06m； ⒏拱圈材料容重γ1=24KN/m3； ⒐拱上建筑材料容重γ2=22KN/m3； ⒑人行道及栏杆的材料容重γ3=23KN/m3； ⒒路面及填料的平均容重γ4=18KN/m3； ⒓侧墙顶宽度取C=0.8m；

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13.最高月平均温度为30℃，最低月平均温度为0℃，主拱圈合拢温度为15℃； 14.采用拱架施工；

15.拱圈材料的弹性模量E=7200Mpa。

三、设计内容

1.拟定主拱圈的主要尺寸；

2.假定拱轴系数m，确定计算跨径和计算矢高； 3.计算主拱圈拱轴线、拱背和拱腹坐标；

4.计算各部分结构重力及其拱脚和拱跨1/4处的距离；

5.验算假定的拱轴系数m，如果符合，进行下一步；如果不符合，

须重新假定m值，由第二步开始再次进行计算； 6.结构重力内力计算； 7.活载内力计算。

四、参考资料

1.《桥涵设计》（材料）；

2.《公路桥涵设计手册》拱桥分册； 3.相关图纸。

五、注意事项

1.计算书要求用钢笔或圆珠笔书写；

2. 计算过程所用参考图，用铅笔手工绘制或CAD绘制； 3. 用CAD完成部分用A4纸打印；

4. 资料和图纸装订成册上交，要求设计封面、目录。

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设计说明书

一、主要尺寸的拟定

（一）主拱圈尺寸的拟定 1.主拱圈厚度

d?m1k(L0?20)?0.016?1.2(40?20)?1.152 m 取d=116cm

式中：d ——拱圈厚度（m）；

Lo ——拱桥净跨径（m）；

m1——系数，一般取0.016-0.02，本设计取0.016； k ——荷载系数，按规范规定选取1.2

2.主拱圈宽度（即桥面宽度）

B?9?2?1.0?11.0m

（二）拱上建筑主要尺寸的拟定 ⒈小拱净跨径

由于腹拱跨径不宜大于主拱圈的 l0??l0—

181l0= 5.0 — 2.67， 1511—，所以 815 （因为考虑每边各个腹拱的长度不宜大于全桥净跨径的 1/4=40/4=10m，所以综合考虑取l0??2.7m。） ⒉小拱总跨径

每边设置3孔 则：?l0'?3?2.7?2?16.2　　m ⒊腹拱圈厚度取0.3m （采用石砌拱圈）

⒋腹拱墩宽度取0.8m (考虑腹拱圈的跨径和腹拱墩的高度) ⒌侧墙顶宽度取0.8m，侧墙内侧坡率取1:m1=1:0.25

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二、拱轴系数m的确定

假定拱轴系数

m?3.142　即y1/f?41?0.205

2(m?1)?2式中：m ——拱轴系数；

y1——在跨径1/4处拱轴线纵坐标；

4 f ——拱的计算矢高。

三、计算跨径和计算矢高

已知f/l取1/5，所以近似地取f/l为1/5

tan?j?5038.4f/1000l?1.00768

　?j?45.21917?,　cos?j?0.70440,　　sin?j?0.70980

　l ?l0?dsin?j?40?1.16?0.70980?40.82337m　f?f0?(1?cos?j)d/2?8?(1?0.70440)?1.16/2?8.17145m　f/l?8.17145/40.82337?1/4.99585

1f1与假定误差在5%，所以以下的计算取? 。

4.99585l5

四、计算主拱圈拱轴线、拱背和拱腹坐标

⒈首先要建立坐标系(拱轴线)，然后将拱轴线在水平投影12等分见如下图进行计算：

xo1

y1

l1l5

l1

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