实用拱桥计算
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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。
拱桥高度计算公式教程拱桥是一种古老而美丽的建筑结构,它不仅具有实用的功能,还具有艺术价值。
在设计和建造拱桥时,确定拱桥的高度是非常重要的一步。
拱桥的高度不仅影响着桥梁的稳定性和安全性,还关系到桥梁的美观性。
因此,了解如何计算拱桥的高度是非常重要的。
在本文中,我们将介绍拱桥高度计算的基本原理和公式,希望能够帮助读者更好地理解拱桥的设计和建造过程。
拱桥的基本原理。
在计算拱桥的高度之前,我们首先需要了解拱桥的基本原理。
拱桥是一种利用拱形结构来承受桥梁荷载的桥梁形式。
拱桥的主要受力形式是受压,即桥墩和拱均受到垂直荷载的挤压作用。
因此,拱桥的高度需要能够承受这种挤压作用,保证桥梁的稳定性和安全性。
拱桥高度计算的基本公式。
在计算拱桥的高度时,我们可以使用以下基本公式:H = (L^2)/(8r) + r。
其中,H表示拱桥的高度,L表示拱桥的跨度,r表示拱的半径。
这个公式是根据拱桥的受力特点和几何形状推导出来的,可以帮助我们快速计算出拱桥的合适高度。
接下来,我们将详细介绍这个公式的推导过程和应用方法。
拱桥高度计算公式的推导。
首先,我们需要了解拱桥的受力特点。
在一座拱桥中,拱体受到的荷载主要是垂直方向的挤压力,这种挤压力是由桥面上的车辆和行人所施加的。
为了保证拱桥的稳定性和安全性,我们需要确保拱体能够承受这种挤压力,因此需要确定拱桥的合适高度。
其次,我们需要了解拱桥的几何形状。
在计算拱桥的高度时,我们通常会考虑拱桥的跨度和拱的半径。
拱桥的跨度是指两个桥墩之间的距离,而拱的半径则是指拱形的曲率半径。
这些参数可以帮助我们确定拱桥的合适高度。
根据以上受力特点和几何形状,我们可以推导出拱桥高度计算的基本公式。
通过分析拱桥的受力情况,我们可以得出拱桥高度与跨度的平方成反比,与拱的半径成正比的关系。
因此,我们可以得到上述的拱桥高度计算公式。
拱桥高度计算公式的应用方法。
在实际应用中,我们可以通过上述公式快速计算出拱桥的合适高度。
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。
实用拱桥计算
非常实用的拱桥计算
2012-3-5 14:29 | 系统分类: 经验体会
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。
桁架拱桥计算:
桁架拱桥是高次超静定结构,横载、活载以及各种次内力均必须采用有限元结构分析程序计算。
活载计算必须考虑横向布系数。
纵向稳定验算
:
细长比不大时纵向稳定性验算一般可表达为强度校核的形式,即将拱圈换
算为相当长度的压杆,按平均轴向力计算,以强度校核形式控制稳定。
细长比较大时可以按临界力控制稳定。
横向稳定验算:
板拱或肋拱可近似用矩形等截面抛物线双铰拱,在均布竖向荷载作用下的横向稳定公式来计算临界轴向力。
有横向连接系的拱的横向稳定计算是一个较复杂的问题,通常可将拱展开成一个与拱轴等长的平面桁架,按组合压杆计算其稳定性。
主拱变形计算、预拱度计算:
一般验算拱顶挠度,拱顶挠度是由恒载和静活载(不记冲击力)产生的挠度,其值不超过跨径的1/800;当用平板挂车或履带车时,上述值可增加20%。
当恒载和静活载产生的拱顶挠度不超过跨度的1/1600时,可以不设,预拱度的设置按照恒载加上1/2的活载进行计算。
关键部位局部应力验算:
对拱脚、拱肋与系梁连接处,吊杆的吊点,横梁与系梁连接处,均应进行局部应力分析。
一般采用大型有限元程序结合模型试验进行。
主拱内力调整:
是指在不改变主拱截面的情况下采用各种方法来优化主拱的受力状态,主要的方法有:
1.假载法调整悬链线拱的内力:当悬链线主拱某一控制截面的应力过大,而另一控制截面的应力有较大富余时,我们可调整拱轴线系数m,修正拱轴线;调整后的拱轴线即非恒载压力线,因此主拱截面在恒载作用下,即
使不记入弹性压缩的影响,也要产生弯矩,用此弯矩来改善主拱截面的应力状态。
2、临时铰法:修建主拱时,在拱顶和拱脚截面处设置铅板制作的临时铰,待成桥后将铰拆除。
如果临时铰偏心安装则可能起到调整主拱内应力的作用,特别可消除混凝土收缩引起的附加内力。
3、用千斤顶调整内力:将千斤顶平放在拱顶预留的空洞内,利用千斤顶对两半拱缓缓施加推力,使两半拱即分开又抬升。
由于千斤顶施力时,拱被抬升使拱架易于卸出;同时拱桥基础立即产生的变形影响亦可消除;而调整千斤顶施力点的位置和加力的大小,即可达到调整主拱应力的目的。