等截面悬链线混凝土空腹式箱形拱桥拱圈设计课件

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 (5)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)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；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。

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10(20)0.016 1.2(4020) 1.152d m k L =+=⨯+= m 取d=116cm式中：d ——拱圈厚度（m ）；L o ——拱桥净跨径（m ）；m 1——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1.22.主拱圈宽度（即桥面宽度）92 1.011.0B =+⨯=m（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18—115，所以 0018l l '=—0115l = 5.0 — 2.67， （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0 2.7l m '=。

目录一、设计资料 (3)1.1 主要技术指标 (3)1.1.1 设计荷载 (3)1.1.2 跨径及桥宽 (3)1.2 材料及其数据 (3)1.2.1 拱上建筑 (3)1.2.2 主拱圈 (4)1.2.3 桥墩 (4)1.2.4 桥台 (4)1.2.5 基础 (4)1.3 设计说明 (4)1.4 设计依据及参考书 (5)二、主拱圈计算 (6)2.1确定拱轴系数 (6)2.1.1拟定上部结构尺寸 (6)2.1.2恒载计算 (10)2.1.3验算拱轴系数 (14)2.2拱圈弹性中心及弹性压缩系数 (14)2.2.1弹性中心 (14)2.2.2弹性压缩系数 (14)2.3主拱圈截面内力计算 (16)2.3.1横载内力计算 (16)2.3.2活载内力计算 (16)2.3.3温度内力计算 (24)2.4正截面受剪强度验算 (25)2.4.1内力计算 (25)2.4.2拱圈作用效应标准值汇总 (27)2.4.3拱圈截面强度验算 (29)2.5拱圈整体“强度——稳定性”验算 (32)2.6拱脚截面直接抗剪验算 (33)2.7主拱圈裸拱强度和稳定性验算 (35)等截面悬链线板拱桥设计一、设计资料本课程设计中，桥梁上部结构为三跨30m的混凝土预制块等截面悬链线板拱，下部结构为重力式墩和U型桥台，均置于非岩石上。

1.1 主要技术指标1.1.1 设计荷载汽车荷载：公路—II级；人群荷载：3.0kN/ m2；栏杆单侧纵向集度：5.0kN/m。

1.1.2 跨径及桥宽净跨径l0=30m，净矢高f0=5m，净矢跨比f0/l0=1/6；桥面净宽为净7+2×0.75m，主拱圈全宽B0=8.5m。

(此处word与ppt题目数据不一样PPT主拱圈7.6m，桥面宽度7+2*1m，全宽9.5m)1.2 材料及其数据1.2.1 拱上建筑拱顶填料与桥面总厚度h d=50cm，其中桥面为泥结碎石，沿横桥向等厚，为15cm，γ=21kN/ m3；拱顶填料γ=20kN/ m3。

等截面悬链线圬工拱桥设计摘要本桥是双跨，净跨径60m的等截面悬链线无铰拱拱桥。

按照设计资料的各种数据采用空腹式拱上结构，在主拱上两侧布置3孔净跨径为3.6m的腹拱。

各孔矢跨比基本一致，拱圈采用板拱截面，拱座采用两铰拱形式，拱上建筑为空腹式，下部结构为重力式桥墩和U形桥台,均置于非岩石土上。

通过对此悬链线板形拱桥的设计，我对桥梁营运阶段的设计有了总体的了解，掌握了拱桥中主拱圈截面几何要素的计算、拱轴系数的确定、主拱圈正截的强度验算、主拱圈稳定性验算、裸拱圈强度和稳定性验算以及荷载计算等。

本设计主要对该桥的主拱进行设计。

先根据地质条件对正桥的跨径和矢高进行拟订，计算主拱圈的弹性中心和弹性系数，验算恒载和活载对拱顶、1/4截面和桥墩产生的内力，重点考虑了用“假载法”计入“五点”存在的偏离的影响拱，再计算温度和混凝土收缩产生的内力。

然后对主拱圈的强度和稳定性进行验算。

最后进行桥墩和桥台的尺寸拟定，及其荷载计算，强度计算和稳定性验算。

【关键词】拱桥等截面悬链线无铰拱拱轴系数腹拱AbstractIt is，two-span ,a uniform cross section catenary fixed arch bridge。

It is 60m of clear span。

According to the different kinds of design data adopt open spandrel upper structure，both sides disposaled three hole clear span diameter for 3.6m on the abdomen of main arch upper.The same to each hole ratio of rise to span substantial，arch ring adopt U rib multichamber case compound section，and skewback adopt double-hinged arch form，arch upper construction be blank abdominal type. Through designing the medium of withal catenary box ribbed arch bridge，I had a population known with bridge transport operation phasic designed，knowing clearly arch bridge suffer main arch circle section geometric element' figure , arch axis modular ascertain, main arch circle abscissus intensity proven, main arch circle stability proven, nakedness arch ring intensity and stability proven grade up.These design mostly designed the main arch. Priority on the basis of elastic center and coefficient of elasticity，proven dead load and alive load gemel arch apex, skew back 1/4 section and bridge pier bring internal force，emphases take with "dummy propeller boss farad" number "cinephile" available off normal impact arch，recalculation temperature and concrete shrinkage procreative internal force into consideration forth from nature condition alignment pontine bay and bilge proceed drawn out，count main arch circle.Second, I proven the main arch circle 's intensity and stability proceed. At last, the count of dimension, load, strength, stability for bridge pier and abutment.【Keyword】arch bridge uniform cross section catenary fixed arch arch axis coefficient abdomen arch1 绪论拱桥外形美观，且其形状反应出桥的受力状况。

《大跨度桥梁结构》课程设计说明书题目：175m等截面悬链线空腹式无铰箱型板砼拱桥院系生态环境与建筑工程系班级2019级土木工程1班学生姓名学号指导教师目录一、设计资料 (2)（一）设计标准 (2)（二）材料及其数据 (3)（三）设计依据 (3)二、主拱圈计算 (4)（一）主拱圈截面特性 (4)（二）箱形拱圈截面几何性质 (4)三、确定拱轴系数 (4)（一）上部结构构造布置 (5)（二）上部结构恒载计算 (8)四、拱圈弹性中心及弹性压缩系数 (10)（一）弹性中心 (10)（二）弹性压缩系数 (10)五、主拱圈截面内力计算 (10)（一）恒载内力计算 (11)（二）活载内力计算 (11)六、主拱圈正截面强度验算 (16)（一）荷载组合 (17)（二）正截面抗压强度和偏心距验算 (17)七、正截面受剪强度验算 (22)(一）内力计算 (22)（二）拱脚截面直接抗剪验算 (23)八、主拱圈裸拱强度验算 (24)（一）弹性中心的弯矩和推力 (24)（二）截面内力 (24)（三）裸拱的强度和稳定性验算 (24)九、小结 (25)等截面悬链线空腹式无铰箱型板砼拱桥设计和计算一、设计资料（一）设计标准公路－II级，人群荷载按规范取值2.5kN/m2。

为了便于计算，人行道、栏杆、路缘石及横挑梁悬出拱圈部分，全桥宽平均每延米10.5kN，也可以据实计算。

主拱圈内横隔板重量按顺桥向每延米给定，6.0kN/m。

也可以据实计算。

跨径及桥宽净跨径0175l m =,净矢高为025f m=，净矢跨比为0017f l =。

桥面净空为净10+2×（0.25m+1.0m ），12.5B m =。

（二）材料及其数据主拱圈为C40钢筋混凝土箱型截面，采用5箱段预制吊装合拢，封闭拱箱，现浇填缝。

主拱圈1γ=253/m kN ；C40钢筋混凝土的极限抗压强度为28iaR Mpa =； C40钢筋混凝土的抗压强度设计值为18.4cd f Mpa =； C40钢筋混凝土的抗剪强度设计值为 2.48vd f Mpa =；拱上建筑材料取1γ=253/m kN ；主拱、腹拱的填料2γ=203/m kN ；桥面铺装为8cm 的钢筋混凝土（1γ=253/m kN ）+6cm 沥青混凝土（3γ=233/m kN ）若为拱式腹拱，腹拱圈为C30混凝土预制圆弧拱，腹拱墩为C30钢筋混凝土矩形截面排架式墩，取1γ=253/m kN 。

悬链线箱形拱桥设计一、设计资料设计荷载： 公路Ⅰ级，人群荷载3.5KN/m 2.矢跨比1/5.5 桥宽 3+11+3拱顶填土包括桥面的平均高度'd h ＝0.6m净跨径： 0l =45m+（12-10）*4 =53m;合拢温度：10o c最高月平均温度 30o c最低月平均温度 0o c二、主要构件材料及其数据桥面铺装为 8cm 钢筋混凝土（4γ＝25 KN/m 3）+6cm 沥青混凝土（2γ＝23KN/m 3）拱顶填土材料容重1γ＝22.5 KN/m 3护拱及拱腔为1号石灰砂浆砌筑片石，2γ＝23 KN/m 3腹拱圈为30号混凝土预制圆弧拱，3γ＝24.5 KN/m 3腹拱墩为30号钢筋混凝土矩形截面排架式墩，4γ＝25 KN/m 3主拱圈为40号钢筋混凝土箱形截面，5γ＝25.5 KN/m 3三、主要设计内容1. 根据布置的拱桥设计资料（拱桥跨径、矢跨比、桥面宽度、荷载等级）等拟定主拱圈截面高度和宽度及拱上建筑尺寸和布置；2. 主拱圈截面几何要素计算, 拱轴系数的确定, 拱圈弹性中心及弹性压缩系数的计算；3. 主拱圈截面内力计算(恒载内力计算, 汽车及人群、温度等活载内力计算）及荷载组合；4.主拱圈截面强度验算；5.主拱圈稳定性验算；6.桥台计算。

四、拟交成果1.手写计算书一份；2.绘图：1）绘制立面图和横断面图；2）构造详图：桥面铺装构造、排水构造，人行道构造。

五、主要参考书籍资料1.中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）.人民交通出版社，2004.2.中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）. 人民交通出版社，2004.3.中华人民共和国行业标准《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）.人民交通出版社，2005.4.袁伦一等编著《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)应用算例. 人民交通出版社，2005.5.公路桥涵设计手册《拱桥》(上册).人民交通出版社，1994.6.公路桥涵设计手册《基本资料》. 人民交通出版社，1993.7.桥梁计算示例集《拱桥》(第二版).人民交通出版社，2000.8.邵旭东主编. 桥梁工程. 人民交通出版社，2008.。

悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计与计算首先，确定桥梁的几何形状。

悬链线混凝土空腹式箱形拱桥一般选取曲线板作为主要受力面板，其几何形状由桥梁跨度、跨径长度、拱高与拱度等因素决定。

根据实际情况和要求，合理确定这些参数，以确保桥梁在使用过程中具有足够的强度和刚度。

接下来，进行受力分析。

悬链线混凝土空腹式箱形拱桥的主要受力构件是悬索线和曲线板，因此需要对这两个部分进行受力分析。

悬索线的受力分析可以采用力法或位移法进行，根据桥梁受力特点和计算要求选择合适的方法。

曲线板的受力分析则需要考虑弯矩、剪力、轴力等因素，通过对曲线板进行切割，将之视为矩形板或梁进行分析，最后得出各点的受力状态。

然后，进行结构设计和计算。

根据受力分析的结果，可以确定悬链线混凝土空腹式箱形拱桥的具体结构形式。

结构设计包括悬索线和曲线板的设计，需要考虑到材料的选择、截面形状、抗弯强度等因素，以确保桥梁具有足够的承载力和稳定性。

结构计算主要包括静力分析和动力分析两个方面，静力分析可采用桥梁静行车荷载与桥梁内力的协同作用来进行，动力分析则需要考虑桥梁的自振频率和振动特性等因素，以确保桥梁在使用过程中不发生共振和失稳的情况。

最后，对悬链线混凝土空腹式箱形拱桥进行验算和优化。

验算是对桥梁结构的设计和计算结果进行验证，包括静力强度验算、疲劳验算等。

优化是在满足设计要求的前提下，对桥梁结构进行优化设计，提高其经济性和使用性能。

总之，悬链线混凝土空腹式箱形拱桥的设计与计算是一项复杂的工程，需要综合考虑多个因素和要求，通过合理的设计和精确的计算，保证桥梁
在使用过程中安全可靠。

「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。

前言拱桥是众多桥梁中比较受欢迎的桥型。

拱桥因具有很多的优点，比如稳定性好、桥型比较美观等，同时也因为其独特的受力特点因而具有较大的跨越能力，因此拱桥在我国公路桥梁选型中被广泛采用。

随着技术的发展与施工技术的日渐成熟，拱桥的形式变得多种多样，由以前形式简单的圬工拱桥，发展到现在许多复杂的形式，比如有钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥及钢拱桥等等。

这些新型拱桥所具有的优点使得拱桥迅速发展，得到越来越多人的青睐。

我国的桥梁工程经过几十年的发展，无论是在规模上还是施工技术上都处于世界先列，修建拱桥范围也得到极大的推广。

本文的设计对象是一座净跨径为60m的等截面悬链线空腹式箱形拱桥，通过结合所学的材料力学、结构力学及桥梁工程等知识，并且查阅相关规范和其他书籍文献资料，在满足各项验算要求和精度要求下进行本桥的设计。

1 设计资料与拱圈几何力学性质1.1 设计资料汽车荷载是公路桥涵上最主要的一种可变荷载，本设计采用的汽车荷载为公路—Ⅱ级汽车荷载，采用的人群荷载标准值为2.95KN/m2。

桥面的净宽为7.0m附加2×1.0m的人行道。

拱桥的净跨径l0=60m，净矢高f0=12m，净矢跨比为f0/l0=1/5。

拱桥主拱圈的厚度d=1.5m，拱圈宽度b=7.0m，拱圈材料的重力密度γ=24KN/m2。

拱上建筑为3m的简支板。

箱形拱的主拱圈截面由单箱五室组成，箱梁顶部盖板为M10浆砌C35混凝土预制板，其余都为C35现浇混凝土，其强度设计值分别为5.47MPa和13.69MPa。

查阅资料可知砌体弹性模量E m=22000MPa，C35混凝土弹性模量E c=31500MPa。

假设拱轴系数m=2.514，查阅资料知相应的y 1/4/f =0.215，其中y 1/4为拱轴线1/4拱跨处坐标值，f 为计算矢高[ 1]。

查相关资料可得拱轴线在拱脚处的切线与水平线的交角的正弦值sin φj =0.69198，交角的余弦值cos φj =0.72191。

空腹式等截面悬链线无铰拱设计交通1001 朱天南一、设计资料1．设计标准设计荷载：汽车荷载公路－I 级，人群荷载3.5kN/m2桥面净空：净－8+2×(0.75m+0.25 m)人行道+安全带净跨径：净高：净跨比：2．材料数据与结构布置要求拱顶填料平均厚度(包括路面，以下称路面)，材料容重主拱圈材料容重(包括横隔板、施工超重)：拱上立柱（墙）材料容重：腹孔拱圈材料容重：腹孔拱上与主拱圈实腹段填料容重：人行道板及栏杆重：混凝土材料：强度等级为C30，主要强度指标为：强度标准值，强度设计值，弹性模量普通钢筋：1) 纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值抗拉强度设计值弹性模量相对界限受压区高度，2)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值------来源网络，仅供参考抗拉强度设计值弹性模量本桥采用支架现浇施工方法。

主拱圈为单箱六室截面，由现浇30号混凝土浇筑而成。

拱上建筑采用圆弧腹拱形式，腹拱净跨为5m，拱脚至拱顶布置6跨(主拱圈的具体几何尺寸参照指导书实例修改自定)。

3．设计计算依据交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004) 交通人民出版社交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62－2004) 交通人民出版社交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005) 交通人民出版社《公路设计手册-拱桥(上)》人民交通出版社，2000.7二、确定主拱圈截面构造尺寸，计算拱圈截面的几何、物理力学特征值1. 主拱圈截面尺寸拟定拱圈截面高度按以下公式估算：式中：——拱圈高度（mm）——拱圈净跨径（mm）——对多室箱取600mm故，。

又为施工方便，取主拱圈横桥向取1 m单位宽度计算，横截面积A=1.2m2拱圈由六个各为1.5m宽的拱箱组成，全宽B0=9.0m。

箱型截面挖空率可取50%~70%。

等截面悬链线空腹式石砌拱桥设计荷载 公路—I 级汽车荷载，人群荷载2/3m kN 桥面宽度 净7m 附m 75.02⨯人行道 净跨径 m l n 30= 净矢高 m f n 6= 净矢跨比 5/1/=n n l f 拱圈厚度 m d 8.0= 拱圈宽度 m b 5.8=主（腹）拱顶填土高度 m h c 5.0= 拱圈材料重力密度 31/24m kN =γ 拱上建筑材料重力密度 32/24m kN =γ路面及填料（包括路面，腹拱的护拱和填料）重力密度33/20m kN =γ 腹拱净跨径 m l n 21= 腹拱厚度 m d 3.01= 腹拱墩顶宽 m b 8.01= 腹拱墩底宽 m b 8.02=自拱脚起第1个腹拱墩平均高度 m h 8.21= 自拱脚起第2个腹拱墩平均高度 m h 15.12= 拱圈材料 M10砂浆砌MU60块石 拱圈材料抗压强度设计值 MPa f cd 22.4= 拱圈材料抗剪强度设计值 MPaf vd 073.0=拱圈材料弹性模量 MPa E m 7300= 假定拱轴系数5.3=m ,2.0/04/1=f y ,主拱圈基本特性：拱脚处切线与水平线交角s ϕ（附表（III ）-2），s ϕsin ，s ϕcos ，拱脚处拱厚的水平和竖向投影长度x ，y计算跨度0l ，计算矢高0f ，计算矢跨比；拱轴线长度0101l v L =（11v 查附表（III ）-8）说明：（1）半拱共分为12段，第2栏由《设计手册》附录（III ）-1查得，第4栏自附录（III ）表（III ）-2查得ϕtan 再确定ϕcos （2）横桥向无偏心，计算可取每米拱宽。

确定拱轴系数m拱轴系数按假定尺寸验算，先求拱的自重压力线在拱跨1/4点的纵标与矢高的比值04/1/f y，如此值与假定值符合，则可以确定作为拱轴系数。

∑∑=s M M f y //4/104/1其中4/1M —自拱顶至拱跨1/4部分的自重力对拱跨1/4点弯矩s M —自拱顶至拱脚部分的自重力对拱脚弯矩说明：（1） 拱圈部分产生的自重力P ，4/1M ，s M 可以查下面的附表B-1（2） 腹拱、腹拱墩及其上填料等自重集中传布：(a)各腹拱墩的集中荷载计算公式P=W1+W2+W3+W4，其中W1，W2和W3为腹拱墩上的拱圈、填料及路面自重，可以查下面的附表B-3，W4为腹拱墩自重。