精心整理悬链线箱形拱桥课程设计任务书1．设计资料设计荷载：公路Ⅰ级，人群荷载3.5KN/m2.矢跨比1/4桥宽1.5+9+1.5拱顶填土包括桥面的平均高度'dh＝0.5m净跨径：l=45m+3*5=60m;合拢温度：10o c最高月平均温度30o c最低月平均温度0o c2.主要构件材料及其数据桥面铺装为8cm拱顶填土材料容重1γ＝护拱及拱腔为123KN/m3334γ＝25KN/m35γ＝25.5KN/m33.设计依据1．交通部部标准《公路桥涵设计通用规范（JTGD60－2004）》；2．交通部部标准《公路圬工桥涵设计规范—JTGD61--2005》；3．交通部部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD60－2004》；二、拱圈截面的几何要素的计算 （一）主拱圈横截面设计 三、确定拱轴系数 3.1上部结构构造布置上部结构构造布置如下图所示： 图3.1上部结构构造尺寸（单位：cm ）3.1.1主拱圈假定m=2.514，相应的y ?/f =0.215，f 0/l 0得： sin φj =0.76774，cos φj =0.64076，φj 主拱圈的计算跨径和计算矢高：l =l 0+2y 下sin φj =85+2×0.8449×0.f =f0+y 下(1?cos φj x =Hsin φj =1.65×y =Hcos φj 将拱86.29733.59572424l l m ∆===，每等分点拱轴线的纵坐标y =1拱桥(Ⅲ)-1查得),相应的拱背曲面坐标ϕcos 11上y y y -='，拱腹曲面坐标ϕcos 11下y y y +=''。
具体数值见下表：表3.1主拱圈几何性质表腹孔墩支撑的宽为0.6m 的钢筋混凝土盖梁上。
腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。
腹孔墩墩中线的横坐标x l 以及各墩中线自主拱拱背到腹孔起拱线的高度'101(1(d'f )cos h y y φ=+⨯--+上，分别计算如下表： 表3.2腹孔墩高度计算表上部结构恒载计算恒载计算，首先把桥面系换算成填料厚度，然后按主拱圈、横隔板、拱上空腹段、拱上实腹端及腹拱推力共5个部分进行。
3.2.1桥面系1.桥面系桥面系包括栏杆、人行道构造和附设的管路。
栏杆每幅长3.50m，栅板分三部分预制，如图4所示。
(1)每侧栏杆的重力中栅0.041×25=1.025kN边栅2×0.0244×25=1.22kN立柱0.0852×25=2.13kN中底枋0.0144×25=0.36kN边底枋2×0.01284×25=0.642kN扶手0.042×25=1.050kN∑=6.427kN每延米桥长的栏杆重力(2)人行道构件(图1)a.人行道块件，γ=25kN/m32=32.675kN/mb.2.25×0.03×24×2=3.24kN/mc.人行道板下填砂层，γ=18kN/m32.25×0.02×18×2=2.16kN/md.人行道块件内水管铸铁容重为78.5kN/m3，水的容重为10kN/m3，水管内径为?35cm，外径为?36cm。
[π×0.355×0.01×78.5+π×0.352×10/4]×2=3.6752kN/me.人行道块件里填砂砾石或装电缆，γ=18kN/m3[1.75*0.6-π×0.362/4]×18×2=34.1356kN/m每延米桥长人行道构件重力∑=75.8858kN/m(3)拱顶填料及沥青表处面层重力（0.65×22.5+0.08×25+0.06×23）×12=216.06kN/m度为：h d=(3.493+75.8858+216.06)/(15.4×3.2.2主拱圈3.横隔板布置横隔板。
(1)箱肋有关几何要素a.箱肋截面积(图5)A'=2×0.1×1.45+1.0×0.1+2×0.1×0.1/2=0.4m2b.箱肋截面静矩J'=2×0.1×1.45×1.45/2+1.0×0.10×0.10/2+2×0.1×0.1×(0.1/3+0.1)/2 =0.2166m 3c.截面重心距箱底的距离 y'下=J'/A'=0.541md.箱肋计算跨径l '=l 0+2y'下sin φj =85+2×0.541×0.76774=85.8307me.箱肋轴线弧长S'=2×0.57823l '=99.2598m(2)确定箱肋接头、设置横隔板a.确定接头位置箱肋分三段吊装合拢，点附近，即ξ=0.35~0.37式中⎰+ξξξη022d sh 1k 值根据ξb.布置横隔板端S II/2=(3.17×10+2×232.3)/2=33.4799m ΔS=S I 23.17×1020.3=1.4799m (3)横隔板与接头加强部分的重力横隔板厚均为0.06m 。
靠拱脚的一块为实心板，其余均为空心板。
接头处两相邻横隔板之间以及拱脚截面至第一块横隔板之间的箱底板和两侧板均加厚0.10m ，加强后的断面尺寸如图7所示。
a.横隔板重力空心板P=[(1.0×1.3520.6×0.95+4×0.12/2)×0.06+4×0.5×0.052×1.35]×25×9=12.319kN实心板P=(1.0×1.35×0.06+4×0.5×0.052×1.35)×9×25=19.74375b.中接头加强部分P=[2×0.1×0.54×1.35+0.1×0.54×(1.0-2×0.1)24×0.5×0.052×1.35]×9×25=41.01kNc.拱脚加强段P=[0.1×2×1.35×1.1799 1.35]×9×25=92.1578kNd.各集中力作用线的横坐标x/2dsh122lSkx'÷=+⎰ξξξξη值从《拱桥(例集)》书后附表1l'×ξ/2求得。
l x的值和各集中力分别对l/4和拱脚截面的力臂见表3横隔板的横坐标与力臂计算表表34.拱上空腹段(1)腹孔上部(见图8)腹拱圈外弧跨径l外=l?0+2d'sinφ0=5.6+2×0.35×0.470588=5.9294m 腹拱圈内弧半径R0=l?0/(2sinφ0)=5.6/(2×0.470588)=5.95m腹拱圈重力P a=2φ0Rd'γ3B0=2×28?04'20"×π/180×(5.95+0.35/2)×0.35×24.5×15.4=792.584kN 腹拱上面的护拱重力P b=(2sinφ0-sinφ0cosφ0-φ0)R2γ2B0=(2×0.47058820.470588×0.882353-28?04'20"×π/180)×(5.95+0.35/2)2×23×15.4=479.510kN填料及桥面系重力P c=l外h dγ1B0=5.9294×0.8526×22.5×15.4=1751.698kNP d={(0.6-x')y'γ4+[(f'0+d'-y')γ2+h dγ1](0.622x')}B0={(0.6-0.1647)×0.3088×25+[(1.0520.3088)×23+0.8526×22.5]×(0.622×0.1647)}×15.4=202.7536kN一个腹拱总重力：P=∑P i(2)腹孔下部(见图10)盖梁重力P=[0.6×0.5×15.4+4×(1.5+0.5)×底梁重力P=[0.5×0.5×15.4+4×(0.7+1.3)×1号立柱重力P=4×(15.878721.5)×0.5×2号立柱重力P=4×(10.38753号拱墙重力P=[0.6×15.4+2×0.3×0.4/222×(π×0.52/2+0.3×1)]×40.1647×25×15.4=211.6165kN(3)3821.6381kNP14=3226.5456+130.5+105.125+222.1875=3684.3581kNP15=3226.5456+1201.97=4428.5156kNP16=(3226.54562202.7536)/2+211.6165=1723.5125kN5.拱上实腹段(见图11)(1)拱顶填料及桥面系重P18=l x h dγ1B0=20.6353×0.8526×22.5×15.4=6096.2025kN(2)悬链线曲边三角形P19=lf1(sh kξ2kξ)γ2B0/[2(m21)k]=86.2973×21.3521/[2×(2.514-1)×1.5729]×(sh0.752220.7522)×23×15.4=10003.506kN式中f1=f+y上(121/cosφj)=21.8035+0.8051×(121/0.64076)=21.3521m其重心距原点(拱顶)的水平距离ηl x=[(shkξ2kξ/2)-(chkξ21)/kξ]l x6.腹拱推力围的填料等构造的作用，而不计弯矩的影响。
腹拱拱脚的水平推力F=(C1式中2g2=γ222l2/4]?}=23×{(6.125+0.35/2)2[(6.125+0.35/2)225.76472/4]?}=16.0547kN/m2g3=γ3d'=24.5×0.35=8.575kN/m2由f0/l'0=1/8和b=I/AR2=0.000272查《拱桥》(上册)表(I)-4得C1=0.7769488，C2=0.1072884，C3=0.7900976F=(0.7769488×19.1835+0.1072884×16.0547+0.7900976×8.575)×6.125×15.4=2207.409kN腹拱拱脚推力作用线的纵坐标见图12所示，其距x轴的偏心距为：e=d'+f0-y'/2-y上=0.35+0.7-0.3088/2-0.8051=0.3993m腹拱推力对各截面重心产生的力矩M i=F x(y i e)6.验算拱轴系数恒载对l/4截面和拱脚截面的力矩见表4。
