等截面悬链线圬工拱桥设计
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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
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. 1) 实腹式悬链线拱的拱轴线和拱轴系数如何确定(含拱轴系数公式推导)?
答:定拱轴线一般采用无矩法,即认为主拱圈截面仅承受轴向压力而无弯矩。
拱轴系数的确定:拱轴系数: djggm,
拱顶恒载分布集度dg为 : dhgdd21
(4-20)
拱脚恒载分布集度xg为: hdhgjdj321cos
(4-21)
式中: 321,,─—分别为拱顶填料、拱圈材料及拱腹填料的容重;
dh─—为拱顶填料厚度,一般为300~500mm;
d ─—为主拱圈厚度;
j─—为拱脚处拱轴线的水平倾角;
由几何关系有 jddfhcos22
(4-22)
由以上各式可以看出,尽管只有 j 为未知数,其余均为已知,但仍不能直接算出m。所以,在具体计算m值时可采用试算法确定。具体做法如下:
①先根据拱的跨径和矢高假设m,再由《拱桥》附录表(Ⅲ)-20查得拱脚处的jcos值;
②将jcos值代入式(4-21)计算出jg后,再与dg一同代入式(4-11),即可求得m值。
③再与假设的m值比较,如两者相符,即假定的m为真实值;如两者相差较大(差值大于半级,即相邻m值的差值的一半),则以计算出的m值作为假设值,重新计算,直到两者接近为止。
2) “五点重合法”如何确定空腹式悬链线拱的拱轴线和拱轴系数?
答:五点重合法:使悬链线拱轴线接近其恒载压力线,即要求拱.
. 轴线在全拱有5点(拱顶、拱脚和1/4点)与其三铰拱恒载压力线重合。
3) 为什么可以用悬链线作为空腹式拱的拱轴线形?其拱轴线与三铰拱的恒载压力线有何偏离情况(结合图说明)?
答:由于悬链线的受力情况较好,又有完整的计算表格可供利用,故多采用悬链线作为拱轴线。用五点重合法计算确定的空腹式无铰拱桥的拱轴线,仅保证了全拱有五点与三铰拱的恒载压力线(不计弹性压缩)相重合,在其他截面点上都有不同程度的偏离(图4-44b)。计算表明,从拱顶到4l点,一般压力线在拱轴线之上;而从4l点到拱脚,压力线却大多在拱轴线之下。拱轴线与相应的三铰拱恒载压力线的偏离类似于一个正弦波(图4-44c)。
表值AγιP1~120.5528812550.70097700.7888073表值AγιM1/40.1261412550.700972026.587597
表值AγιMj0.5230312550.700978403.092684
①拱顶填料及桥面重P16=ιx*hd*γ两拱之间起拱线以上部分的重量Pd=一个腹拱重∑P=①腹孔上部腹拱圈外弧跨径
Pc=ι'外*hd*20腹拱内弧半径R0=0.725001*ι'=
腹拱圈重Pa=1.522024*(R0+d'/2)*d'*24ι'外=ι'+2*d'*sinw04.413793
腹拱侧墙护拱重P b=0.11889*(R0+d')2*23=
填料及路面重
式子中的 f1=f-y1(1/cosφj-1) =②悬链线曲边三角形部分P17=(ι1*f1)/((m-1)*K)*(shKjo-Kjo)*γ②腹孔下部
③集中力P13=∑P+P1#=
P14=∑P+P2#=
P15= (∑P-Pd)/2+P3# =1#横墙P=[h1#-(0.5+3.1415926*0.52/2)/9]*0.9*242#横墙 P3#拱座 P=(h3#+0.5*y')*x'*24
(3)拱上实腹段的恒载Mj=[表(Ⅲ)-19对应m的值]*A*γ*ι2/4
(2)拱上空腹段的恒载2、恒载计算——(1)主拱圈恒载
P0~12=[表(Ⅲ)-19对应m的值]*A*γ*ι
M1/4=[表(Ⅲ)-19对应m的值]*A*γ*ι2/41.6945733ξ0=x/l=0.469185244
2.63032241Kξ0=0.795068791
shKξo=chKξo=1.333071753
ηιx=8.9516014
力矩kN*mP0-12700.788812026.588P13223.5519ι/2-X1#4.049515P14168.40294ι/2-X2#8.849515P1557.142782ι/4-X三号拱0.677720738.72685ι/2-X3#13.352963P16118.94074ι/4-X分界/26.7282058800.2577ι/2-X分界/219.403448P17141.77048ι/4-ηιx3.7236411527.9024ι/2-ηιx16.398884合计1410.59763393.475
第三章 拱桥
内容提要:在本章内主要介绍圬工及钢筋混凝土拱桥。除了介绍拱桥的基本特点适用范
围外,重点放在肋拱桥的构造和结构细节上,对其它类型拱桥(如桁架拱桥、刚架拱桥等),只介绍些构造特点
学习的基本要求:
1、了解拱桥的基本特点及其适用范围
2、掌握拱桥的组成及主要类型
3、掌握拱桥的构造
4、了解拱桥的发展趋势——轻型化
第一节 概述
拱式桥——一种既古老又年轻的桥梁型式。说拱桥是一种既古老又年轻的桥梁型式是
非常名副其实的。古代人类在拱桥的修建就已经达到很高的造诣。保留至今的古代桥梁多半是拱桥。伴随着科学技术的进步,拱桥作为六大桥型之一,至今仍然充满旺盛的活力。虽然在已经达到的跨度上,拱桥不及悬索桥与斜拉桥,但作为通行现代交通工具的桥梁型式之一,当选择大跨度桥梁的桥型时,在目前比较常遇的200~600跨度范围内,拱桥仍然是悬索桥与斜拉桥的竞争对手。而在中、小跨度领域,则只要是有民间工匠的地方,就有条件修建拱桥。因此古往今来,拱桥一直遍布世界各国大小城镇和乡村僻野。在世界各地人们所见到的数不清的大小拱桥中,有的历史印迹斑斓,有的民族与地方乡土特色浓重,有的充满现代气息。特别在中国,公路桥梁中60%为拱桥,以赵州桥等为代表的古代拱桥在世界上更享有很高的评价。中国拱桥历史之久,式样之多,数量之大,形态之美与发展之快,均为当今世界所瞩目。
一、拱桥的基本特点及其适用范围
1、 拱桥的基本特点
拱桥在竖向荷载作用下,支承处不仅产生竖向反力,而且还产生水平推力。由于这个水平推力的存在,拱的弯矩将比相同跨径的梁的弯矩小很多,而使整个拱主要承受压力。这样,拱桥可充分利用抗压性能较好而抗拉性能较差的圬工材料(石料、混凝土、砖等)来修建。又称为圬工拱桥。
2、 拱桥的适用范围
拱桥的跨越能力由几十米发展到几百米。钢筋混凝土拱桥的最大跨径为420m,钢管砼拱桥的最大跨径为360m,石拱桥的最大跨径为155m,钢拱桥的最大跨径为518m。