拱桥的设计与计算

拱桥设计计算内容及方法拱桥实用计算——计算内容需要计算的部位：主拱、拱上建筑；组合体系拱：主拱圈、系梁、吊杆；桁架拱：上下弦杆、斜杆；主要荷载：结构重力、预应力、活载、常年及日照温差、拱脚水平位移推力；计算项目：主拱强度设计、验算；拱上建筑强度设计、验算；系梁、吊杆强度设计、验算；横梁、桥面板强度设计、验算；主拱稳定性验算；主拱变形计算、预拱度计算；关键局部应力验算；主拱内力调整计算。

拱桥实用计算——计算方法合理拱轴线：按照拱轴线的形状直接影响主拱截面内力大小、分布的原则选取拱轴线。

尽可能降低由于荷载产生的弯矩值，使拱轴线与拱上各种荷载的压力线相吻合，也就是合理拱轴线。

有推力主拱自重内力：无支架施工拱桥：按实际结构尺寸计算恒载集度，按施工方法确定各种荷载作用的体系与截面。

有支架施工拱桥：按一次落架计算，常采用弹性中心法。

有推力拱活载内力:利用弹性中心法公式查表计算，利用影响线加载计算。

多肋式主拱以及拱上建筑为排架的双曲拱必须考虑横向分布作用，箱形截面应作箱梁应力析。

有推力拱温差及拱脚水平位移内力：利用弹性中心法公式查表计算，或利用有限元结构计算程序进行。

拱上建筑计算：进行拱上建筑的计算时应该考虑联合作用的影响，否则是不安全的。

联合作用的计算必须与拱桥的施工程序相适应。

若是在拱合拢后即拆架，然后再建拱上建筑，则拱与拱上建筑的自重及混凝土收缩影响的大部分仍有拱单独承受，只有后加的那部分恒载和活载及温度变化影响才由拱与拱上建筑共同承担；如果拱架是在拱上建筑建成后才拆除，那么全部恒载和活载以及其它影响力可考虑都由拱与拱上建筑共同承受；拱与拱上建筑的联合作用计算是解高次超静定问题，可以应用平面杆件系统程序进行计算。

组合体系拱桥恒载内力：高次超静定结构必须采用有限元结构程序进行计算。

最优吊杆张拉力:通过吊杆张拉力和系梁内预应力大小的调整可以使主拱与系梁基本处于受压状态。

组合体系拱活载内力计算：采用影响线加载计算包络图，拱肋也必须用横向分布系数考虑车列的偏载。

目录等截面悬链线圬工拱桥上部构造设计 (1)一设计资料 (1)1.1总体布置 (1)1.2拱上建筑 (1)1.3主拱圈 (1)1.4设计荷载 (1)1.5采用规范 (1)二拱轴系数确定 (2)2.1五点重合法 (2)2.2拟定上部构造尺寸 (2)2.3 自重恒载计算 (4)2.4验算拱轴系数 (7)三主拱圈恒载内力计算 (8)四主拱圈活载内力计算 (10)五主拱圈温度内力计算 (13)六主拱圈强度验算 (14)6.1主拱圈截面受压强度验算 (14)6.2 主拱圈截面直接受剪强度验算 (16)七主拱圈整体强度-稳定性验算 (17)八裸拱强度及稳定性验算 (18)8.1 裸拱截面强度验算 (18)8.2 裸拱整体强度-稳定性验算 (19)九附录 (20)附录1 恒载内力计算结果 (20)附录2 内力影响线结果 (21)附录3 裸拱内力计算结果 (23)等截面悬链线圬工拱桥上部构造设计一设计资料1.1总体布置上部构造采用石砌板拱，净跨径l0=35m，净矢高f0=7m，净矢跨比f0l0=15。

桥面净空：净 7+2x0.75m 人行道，桥梁全宽 9m，主拱圈宽度 B=8.5m。

1.2拱上建筑拱顶侧墙为浆砌片石，实腹段拱腔填料为砂砾夹石灰炉渣黄土，平均重力密度为γ1= 19kN/m3。

桥面系按此重力密度和主拱圈宽度折算的厚度为ℎq=0.28m。

腹拱圈护拱为浆砌片石，包括侧墙平均重力密度为γ2=25kN/m3.腹拱圈为10号砂浆砌30号粗料石，腹拱墩为7.5号砂浆砌30号块石，两者重力密度均为γ3=25kN/m3。

实腹段拱腔填料为砂砾夹石灰炉渣黄土，包括侧墙、护拱、平均重力密度为γ4=19kN/m3。

1.3主拱圈材料为M10砂浆砌MU50块石，重力密度γ5=24kN/m3。

主拱圈设计温度差为±16℃；岩石地基，不考虑基础的非均匀沉降。

主拱圈材料轴心抗压强度设计值f cd=3.85MPa,直接抗剪强度设计值f vd=0.073MPa,弹性模量E m=7300MPa。

拱桥预拱度的计算与设置一、拱桥预拱度的定义和作用拱桥预拱度是指在桥的设计和施工阶段，在未施加任何荷载时，为了满足设计要求，在拱轴线上设置的一定曲率的曲线形状。

预拱度的作用是使桥梁在后期承受活荷载时能够得到理想的内力分布和形态，提高桥梁的工作性能和安全性。

二、拱桥预拱度的计算1.弹性计算方法：（1）找出转换微分方程在Euler-Bernoulli梁的弹性基础上建立转换微分方程：EIy''''=fx，其中E为杨氏模量，I为截面惯性矩，y为瞬时挠度，f为单位长度集中力。

（2）建立拟定解方程根据实际情况拟定解方程，并带入转换微分方程，建立微分方程的边界条件。

常见的边界条件有：刚性左支座和右支座的位移和旋转角度均为零。

（3）求解拟定解方程求解得到拟定解方程的解，即为拱桥的挠度方程，并利用该挠度方程可以计算出各点的差异度。

2.弹塑性计算方法：（1）建立中间截面的平衡条件通过建立拱桥中间截面的平衡条件，即获得拟定解方程，常用的平衡条件有：弯矩平衡条件、弯矩和剪力平衡条件等。

（2）求解拟定解方程求解得到拟定解方程的解，即为拱桥的挠度方程，并计算出各点的差异度。

（3）校核与调整根据计算结果，进行校核和调整，使得拟定解方程满足实际要求，并满足拱桥的结构和荷载性能。

三、拱桥预拱度的设置1.设计要求：（1）满足桥梁的运行、使用和验收要求；（2）保证桥梁的结构安全可靠，并考虑荷载效应；（3）尽可能减小桥梁的变形和挠度。

2.施工工艺：在设计和施工时，通常会考虑以下因素：（1）荷载效应：根据桥梁设计荷载的特点和分布，确定桥梁的最大挠度和最小挠度。

（2）构造特点：根据桥梁的结构特点和形态，考虑拱桥的几何特性。

（3）建筑机构：考虑拱桥的实际施工工艺和施工条件，避免施工过程中的困难和工程风险。

四、常见的拱桥预拱度设置原则1.平拱原则：在设计和施工中，拱桥的预拱度主要以平拱为原则，即拱轴线在未施加任何荷载时呈水平曲线。

拱桥设计计算内容及方法
2.拱桥整体受力计算：拱桥是一个整体结构，因此需要进行整体的受
力计算。

这包括确定整个拱桥受力的大小、方向和分布情况，以及确定拱
桥的整体稳定性。

常用的方法包括静力学平衡方法、弹性力学方法和有限
元方法等。

3.拱桥的固有频率计算：拱桥是一个动力结构，其固有频率对于设计
的安全性是非常重要的。

因此，需要计算拱桥的固有频率，以评估其在自
然频率下的抗风、抗震等性能。

4.应力和变形计算：拱桥在使用过程中会受到荷载的作用，因此需要
计算拱桥在荷载作用下的应力和变形情况，以评估拱桥的安全性能。

常用
的方法包括弹性力学法、有限元法等。

5.断面设计：根据拱桥的受力情况，进行断面设计，包括确定构件的
尺寸和材料。

断面设计需要满足强度和刚度的要求，同时还要考虑构件的
自重和施工的可行性等因素。

6.水力条件计算：对于水上拱桥来说，还需要计算水流对拱桥的冲击
力和涌浪力等水力条件，以评估拱桥的稳定性和安全性。

在进行拱桥设计计算时，常用的工具和软件包括AutoCAD、ANSYS、STAAD.Pro等。

这些工具可以帮助工程师进行受力分析、应力计算和断面
设计等。

同时，还需要参考相关的设计规范和规范，如公路桥梁设计规范、钢结构设计规范等，以确保拱桥的设计计算符合规范和标准的要求。

总之，拱桥设计计算是一项复杂而关键的工作，需要对拱桥结构进行
全面的受力、应力和变形分析，并根据工程实际要求和设计规范进行设计。

只有进行合理的设计计算，才能保证拱桥的安全性和可靠性。

拱桥高度计算公式讲解拱桥是一种古老而又美丽的建筑结构，它不仅可以承载重量，还可以起到装饰作用。

在设计和建造拱桥时，计算拱桥的高度是非常重要的一步。

拱桥的高度不仅影响着拱桥的外观美观，还直接关系到拱桥的承重能力。

因此，掌握拱桥高度的计算公式是非常重要的。

在计算拱桥的高度时，需要考虑到多个因素，包括拱桥的跨度、拱的形状、荷载等。

下面将从这些因素出发，介绍拱桥高度的计算公式。

首先，拱桥的跨度是计算拱桥高度的重要因素之一。

拱桥的跨度指的是两个支墩之间的距离，通常用L来表示。

在计算拱桥高度时，可以使用以下的公式：H = L/10。

在这个公式中，H代表拱桥的高度，L代表拱桥的跨度。

这个公式是根据经验公式得出的，对于一般情况下的拱桥设计是比较合适的。

但需要注意的是，这个公式只是一个估算值，实际设计中还需要考虑其他因素。

其次，拱桥的形状也会影响拱桥的高度。

一般来说，拱桥的形状可以分为三种，圆拱、平拱和梯形拱。

不同形状的拱桥对应着不同的高度计算公式。

对于圆拱来说，其高度计算公式为：H = L/15。

在这个公式中，H代表拱桥的高度，L代表拱桥的跨度。

与之前的公式相比，圆拱的高度计算公式系数稍大一些，这是因为圆拱的结构更加稳定，可以承受更大的荷载。

对于平拱来说，其高度计算公式为：H = L/20。

在这个公式中，H代表拱桥的高度，L代表拱桥的跨度。

平拱的结构相对较为简单，因此其高度计算公式系数相对较小。

对于梯形拱来说，其高度计算公式为：H = (L+2h)/15。

在这个公式中，H代表拱桥的高度，L代表拱桥的跨度，h代表拱的高度。

梯形拱的结构比较特殊，需要额外考虑拱的高度对整体高度的影响。

除了跨度和形状外，荷载也是影响拱桥高度的重要因素之一。

在实际设计中，需要根据拱桥所承受的荷载情况来确定拱桥的高度。

一般来说，荷载越大，拱桥的高度就需要越大。

总结一下，拱桥高度的计算公式主要与拱桥的跨度、形状和荷载有关。

对于一般情况下的拱桥设计，可以使用经验公式来进行估算。

中小跨径圬工拱桥计算书一、设计概况：1.技术标准：（1）桥面宽：净—11m+2×0.5m防撞栏杆（2）设计载荷：公路—Ⅰ级（双车道7.5m），人群3kN/m2（3.5m）2. 设计计算要点（1）拱圈按弹性无铰拱进行内力计算，不考虑拱上结构与主拱圈的联合作用；（2）拱圈计算未考虑墩台位移影响；（3）活荷载的作用效应采用影响线加载法计算；（4）主拱圈封拱后的计算温差采用±25℃。

3．计算程序：二、结构模型：全跨等分96段积分注:恒+汽K=1恒+汽+人K=2恒+汽+人+T1 K=3恒+汽+人+T2 K=4对15个设计项目分别计算如下:跨径30m、矢跨比1/5（单位：kN.m制）1. 输入文件：主拱厚H1=0.8Y上YON=0.4Y下YUN=0.4截面积FE1=9.28FE2=0 FE3=0 FE=9.28F0=9.28拱脚GJDX=0.561拱脚GJDY=0.571主拱净跨L0=30主拱净矢高F0=6拱轴系数M=2.814计算跨径L=30.56078计算矢高F=6.1151端腹拱起拱位置DL=0.6腹拱净跨L2=3腹拱净矢高F2=1腹拱拱圈厚H2=0.3横墙宽B2=0.8半跨腹拱数N=2拱圈宽B=11.6横墙实体厚BZ=11.6主拱顶填料厚HS=0.5腹拱顶填料厚HSO=0.5桥面纵坡I=0 竖曲线半径R=1切线长RIT=0横墙零星体积V0=0横墙挖空最低高度HMIN=10计算截面号差III=2 主拱圈单重C1=24横墙单重C2=24腹拱圈单重C3=24腹拱圈间填料单重C4=23主拱实腹段路面单重C5=23 实腹段路面单重C6=23主拱实腹段路面单重C7=23悬臂人行道重Q=0弹性模量E*10^7=0.73 线胀系数ALFA/10^5=.8人群荷载RN=10.5温升T1=25温降T2=-25 温变折减KT=0.7公路-IHP=1双车道KP=2公路一级DJ=12. 输出文件：……………………………………………………………………………………………………………拱轴线长S=33.7951#横墙高Y0=2.202 2#横墙边缘高Y0=0.4012#横墙高Y0=0.240实腹段填料高HH=1.540恒载推力HG=9780 恒载垂直压力VG=8413恒载弯矩MG=263活载推力HAX=1726 活载垂直压力HYV=1024活载弯矩HYM=997控制截面0~4 I=1~4I=0 恒载系数1~1.2II=1或II=2II=2控制计算弯矩+M取J=1，-M取J=2J=1见注K=1~4K=3全拱最小超强系数,截面强度/组合效应KMIN=1.665I=2 II=1 J=1 K=4 全拱最大偏心矩EMAX=0.212容许偏心矩YE=0.24 EE=-1.438E-02 AC=9.28截面极限强度KJNN=27752 F1=0.996 截面最大组效应KNN=170003. 结论：EMAX=0.212＜YE=0.24（安全）KNN=17000＜KJNN=27752（安全）2。

「悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算」悬链线混凝土空腹式箱形拱桥是一种结构简洁、承载能力较高的桥梁形式。

它由一系列采用悬链线原理分布在桥面上的箱形拱构成。

该桥型配合预应力混凝土技术，在桥梁工程中得到广泛应用。

本文将详细介绍悬链线混凝土空腹式箱形拱桥的设计与计算。

首先，需要进行桥梁的设计。

桥梁的设计分为静力分析和动力分析两部分。

静力分析主要考虑桥梁在静止荷载下的受力情况，例如自重、活载和温度等。

动力分析主要考虑桥梁在振动荷载下的受力情况，例如车辆行驶时的荷载。

在设计过程中，需要根据桥梁跨度、荷载情况和工程要求等，选取适当的拱形曲线。

接下来，进行桥梁的计算。

计算包括了弯矩、剪力和轴力等。

根据荷载以及桥梁几何形状等因素，可以求得桥梁的最大弯矩、最大剪力和最大轴力等。

这些参数将用于后续的材料选取和构造设计。

另外，需要进行悬链线的设计。

悬链线是桥梁设计的核心，采用了悬链线的原理可以降低桥梁的荷载，提高桥梁的承载能力。

悬链线的设计需要考虑最大荷载、拱形曲线和预应力混凝土等因素。

悬链线的形状和预应力混凝土的预应力力度需要通过计算确定。

最后，进行材料选取和结构构造设计。

根据计算结果，选择合适的混凝土强度等级和钢筋配筋率。

在结构构造设计中考虑桥梁的施工和维护等因素，确保悬链线混凝土空腹式箱形拱桥的可持续性和安全性。

总结起来，悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算需要考虑静力和动力分析、弯矩、剪力和轴力计算、悬链线设计、材料选取和结构构造设计等方面。

通过科学的计算和合理的设计，可以保证桥梁的可靠性和安全性，同时减少材料和施工成本，提高桥梁的承载能力。