悬链线箱形拱桥设计

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 。

等截面悬链线混凝土箱型无铰板拱桥设计与计算等截面悬链线混凝土箱型无铰板拱桥设计与计算一、设计资料1、设计荷载：公路—Ⅰ级，人群荷载按规范取值；2、跨径及桥宽：净跨径0l =70m ，0f /0l =1/6，桥面净宽为净15m 附2⨯2.5人行道m ，全宽20m3、人行道、栏杆、路缘石及横挑梁悬出拱圈部分，按每延米重量给定为19KN/m4、主拱圈内横隔板重量按顺桥向每延米给定：6.0 k/m5、钢筋混凝土材料容重253/KN m ，拱上填料去233/KN m二、主拱圈截面几何要素计算1.主拱圈横截面设计拱圈截面高度按经验公式估算 H = 0l /100 + △ = 70/100 +0.8 = 1.8m 拱圈由八个各为2.0m 宽的拱箱组成，全宽B=17.5m2．拱圈几何力学性质拱圈截面如图1所示：图1 箱形拱截面（尺寸单位：㎝）假定拱轴系数m=2.514, 1/4y /f=0.215(1/4y 为拱轴线1/4拱跨处坐标，f 为计算矢高)。

拱轴线拱脚处切线与水平线交角s ϕ=1tan - (4914.33/1000⨯1/6)=44.505 sin s ϕ=0.63364,cos s ϕ=0.77363 箱形截面的几何性质：截面面积 A=9㎡ 截面重心距底边 b y =1.154m 截面重心距顶边 t y =1.8-1.154=0.6459m 截面对重心轴的惯性矩 I=4.08764m截面回转半径 i=0.4542m则：计算跨径 l=0l +2ybsin s ϕ=100+2⨯1.154⨯0.63364=101.46m 计算矢高 f=0f +(1-cos s ϕ)b y =100/6+(1-0.0.7736)⨯0.6459=16.81m 计算矢跨比 f/l=16.81/101.46=0.16568 拱轴线长度 a L =11ν0l =1.07554⨯101.46=109.12m 拱圈几何性质见表13、确定拱轴系数拱轴系数按假定尺寸验算，先假定拱的自重压力线在拱跨1/4的纵坐标1/4y 与矢高f 的比值1/4y /f.如该值与假定值0.215（m=2.514）符合，则可确定作为拱轴系数；否则，另行假定拱轴系数，直至验算结果与假定相符。

空腹式等截面悬链线箱型无铰拱桥设计计算书一、 设计资料（自拟）设计荷载：公路-Ⅰ级，人群荷载3.5KN/m2净跨径：L 0=50+学号=50+24=74m ，矢跨比：f 0/L 0=1/5，所以f 0=14.8m ，桥宽2.5+10+2.5拱顶填土包括桥面的平均高度h d =0.6m ，材料容重1γ=22.5KN/m 3护拱及拱腔为1号石灰砂浆砌筑片石，1γ＝22.5 KN/m 3 主拱圈40号钢筋混凝土，材料容重：2γ=25 .5KN/m 3腹拱圈30号混凝土，材料容重：3γ= 24.5 KN/m 3拱上立柱（墙）材料容重：4γ＝25 KN/m 3桥面铺装为 8cm 钢筋混凝土（4γ＝25 KN/m 3）+6cm 沥青混凝土（5γ＝23 KN/m 3） 人行道板及栏杆重52.0 KN/m （双侧） 合拢温度：15o c最高月平均温度 35o c 最低月平均温度 0o c二、 设计容1、 确定主拱圈截面构造尺寸，计算拱圈截面几何特性、物理力学特征值；2、 确定主拱圈拱轴系数m ，拱轴线悬链线方程及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸；3、 拱圈弹性中心及弹性压缩系数；4、 主拱圈结构力计算（恒载、活载）；5、 温度变化、混凝土收缩徐变引起的力；6、 主拱结构的强度和稳定计算。

三、 流程图 四、 详细计算（一） 主拱圈截面构造及截面几何要素计算1、主拱横截面设计拱圈截面高度按经验公式估算D=L0/100+Δ=74/100+0.8=1.54m为方便计算，取D=1.6m拱圈由9个1.5m宽的拱箱组成，全宽B0=13.5m构造图如附图所示：2、箱型拱圈截面几何性质截面积：A=（1.6*1.5-1.2*1.2+0.1*0.1*2）*9=8.82m2绕箱底边缘的净矩：S=[1.6*1.5*0.8-1*1.2*0.8-（0.1*0.1+1*0.1）*0.8*2]*9=7.056m3主拱圈截面重心轴：y下=S/A=0.8m y上=1.6-0.8=0.8m主拱圈截面绕重心轴的惯性矩：I X=9*[1.5*1.63/12-1*1.23/12-2*0.1*13/12-4*0.5*0.1*0.1*(0.5+0.1/3)2]=3.1 108m4拱圈截面绕重心轴的回转半径rω=（I X/A）1/2=(3.1108/8.82) 1/2=0.594m (二)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∑M j 和自拱顶跨截面形心的弯矩∑。

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.。

悬链线箱形拱桥斜拉悬臂施工工艺张磊（山西省交通建设工程监理总公司，山西太原，030012）摘要：悬链线箱形拱桥，是指拱轴线为悬链线而主拱截面为箱形的拱桥。

悬链线拱用料少，重量轻。

在荷载作用下，悬链线拱的受力情况较好，所以这种拱轴线形式被广泛采用。

本文介绍了悬链线箱形拱桥的斜拉悬臂施工工艺。

关键字：悬链线、拱桥、斜拉悬臂、体系转换一、斜拉悬臂法工法原理斜拉悬臂缆索吊装箱形拱桥施工是根据施工现场的地形地势进行缆索设计、验算后，在两边架设施工塔架，主拱圈分节段从拱脚向拱顶悬臂施工，用斜拉索将悬臂的拱圈拉扣在塔架上，合拢段由主索形成天扣合拢成拱，每片拱箱可以通过扁担梁或横移索鞍吊装就位。

塔架的平衡是由背索及侧向八字缆风来维持，背索可以连接在地锚上或边跨上。

二、工艺流程工艺流程见悬链箱形拱施工工艺流程图：悬链箱形拱施工工艺流程图三、缆索吊的安装、试吊缆索设备根据设计方案进行配置和安装。

首先按照设计进行塔架、地锚施工，按照设计要求进行各种预埋件、拉环的埋设、塔架拼装、索鞍安装及穿索等工作，以完成整个缆索吊装设备。

正式吊装前，应对吊装系统各设施进行全面检查，然后进行试吊。

试吊分为空载反复运转、静载试吊和吊重运行三个步骤。

必须待每一步骤检查、观测工作完成并无异常现象后，方可进行下一步骤。

试吊重物可以是钢筋混凝土预制构件、钢轨、钢梁等，一般按设计吊重的60%、100%、130%分几次进行。

在各阶段试吊中，应连续观测塔架位移、主索垂度、主索受力的均匀程度、动力工作状态、牵引索、起重索在各转向轮之间的运转情况、主索地锚稳固情况以及检查通讯、指挥系统的通畅性能和各作业组之间的协调情况。

试吊后，应综合各种观测数据和检查情况，对各设备的技术状况进行分析和鉴定，然后提出改进措施，确定能否进行正式吊装。

四、主拱圈预制预制必须保证设计拱圈的设计线行，拱圈的坐标系统一般以拱脚断面形心为原点，横向按计算跨径等分，拱圈坐标可用于全拱施工放样，在进行拱圈分段预制施工时，必须将坐标系进行转化计算，将各段分别转到水平位置，并改变坐标原点。

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。

等悬链线拱桥课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握悬链线的基本概念和性质，理解等悬链线拱桥的数学模型；2. 学会运用相关公式计算等悬链线拱桥的主要参数，如拱高、跨度和矢距等；3. 掌握等悬链线拱桥在工程实践中的应用，了解其结构特点和优缺点。

技能目标：1. 培养学生运用数学知识解决实际问题的能力，学会运用悬链线拱桥的相关公式进行计算和分析；2. 提高学生空间想象能力和逻辑思维能力，通过等悬链线拱桥的案例分析，培养学生的创新意识。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对桥梁工程和数学建模的兴趣，激发学生探索科学奥秘的热情；2. 增强学生的团队合作意识，让学生在合作交流中学会尊重他人，提高沟通能力；3. 引导学生关注我国桥梁建设事业的发展，培养学生的民族自豪感和使命感。

课程性质分析：本课程为数学与工程相结合的综合性课程，旨在让学生在实际问题中运用数学知识，提高学生的实践能力和创新意识。

学生特点分析：学生处于高年级阶段，已具备一定的数学基础和空间想象能力，对工程实践有较高的兴趣，但可能缺乏将数学知识应用于实际问题的经验。

教学要求：1. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中掌握等悬链线拱桥的相关知识；2. 采用案例教学法，引导学生运用所学知识解决实际问题；3. 注重培养学生的团队合作意识和沟通能力，提高学生的综合素质。

二、教学内容1. 悬链线的基本概念与性质- 悬链线的定义及其几何特征- 悬链线方程的推导- 悬链线拱桥的数学模型2. 等悬链线拱桥的参数计算- 拱高、跨度和矢距的计算公式- 相关参数对拱桥结构稳定性的影响- 实例分析：等悬链线拱桥的设计计算3. 等悬链线拱桥的工程应用- 桥梁工程中的悬链线设计- 等悬链线拱桥的结构特点与优缺点- 国内外典型等悬链线拱桥案例介绍4. 数学建模与工程实践- 运用数学软件进行悬链线拱桥建模- 案例分析：实际工程中的数学建模方法- 数学建模在桥梁工程设计中的应用教学安排与进度：第一课时：悬链线的基本概念与性质，引导学生了解悬链线拱桥的数学模型；第二课时：等悬链线拱桥的参数计算，让学生掌握相关公式并进行分析；第三课时：等悬链线拱桥的工程应用，通过案例介绍，使学生了解其在实际工程中的应用；第四课时：数学建模与工程实践，培养学生运用数学知识解决实际问题的能力。