1、 桥梁工程课程设计计算说明书一、 上部结构布置及尺寸确定 1、主拱圈尺寸的确定（1）拱箱高度 h 采用经验公式： 00/1lh其中该设计采用多室箱，则 ，根据设计资料确定该设计净跨6cm，代入上述经验公式得083lcm830/160=43cmh（2）箱拱宽度的 B箱拱宽度取 15m，满足箱拱跨度为桥宽（ ）27.18B的 0.61.0 倍，即 10.8m16.8m 的要求，此时桥面结构外悬超出，同时 BL/20=83/20=4.15，能够保证结构的横向16.850.92稳定性。（3）箱拱的细部尺寸箱拱布置为四室箱如图 1 所示，其中顶底板厚度取 25m，腹板宽度取20cm，易得全截面面积为 2
2、25000 ,挖空面积为 136000 ，则挖空2cm2cm率为 60.4%，符合 50%70%的规定。图 12、腹拱孔数及上部结构尺寸拟定主拱肋通过拱上立柱、盖梁与桥面行车道板连接，拱上立柱共 7 根立柱，采用三柱式钢筋混凝土框架结构，截面为矩形，顺桥向尺寸及横向尺寸均为 1.0m；在立柱底部设置基座及横向垫梁，基座最矮侧为 0.5m，高侧根据位置不同变化。垫梁与基座同高，与立柱同宽。施工时要求立柱基座、垫梁与相应拱肋一同施工；桥面板采用 10m 简支预应力空心板，每片底板横向宽均为 1.25m，横向共 14 片空心板，梁高为 0.55m，中板重量为 106kN，底顶板厚 12cm，腹板厚
3、23cm；桥面铺装的厚度为 10cm 的 C40 混凝土，设双向 2%的横坡；人行道宽 1.4m，则单侧人行道及栏杆每延米重 9kN；施工方法；主拱圈采用支架现浇法进行施工，混凝土浇筑前应对支架进行预压。半拱立面图如图 2 所示，横断面图如图 3 所示：图 2图 3二、拱轴系数的确定1、主拱圈的截面特性主拱圈截面积： 212.5168.9Am由于主拱圈横断面对称，所以 5h=y=0.7下上抗弯惯性矩：333 40.811115.42.55.22xI m抵抗矩： 390xWmh回转半径： 4.1.5418xwIrA2、假定拱轴系数假定拱轴系数为 m=1.756，由设计资料可知矢跨比 ，查拱桥设计
4、05fl手册得： ；则sin0.648,cos0.746j计算跨径 j2i=5+2.083.96ly m下计算矢高 0(1cs)(174)1.jf下3、计算主拱圈几何要素将半孔均分为 12 份列表进行计算主拱圈几何性质先根据 x 和 m 查手册的得到 ，计算 ，iyfiy相应的拱背坐标 ，拱腹坐标 cosiiy上 “cosii下m=1.756 时的计算结果如表 1。 布置拱上建筑同图 1，在 CAD 中量取各支柱高度如下：1 号柱 11.2m；2号柱 5.9m；3 号柱 2.5m；4 号柱 0.845m。4 上部结构恒载计算（1）桥面系每延米桥长的栏杆及人行道： 1298/gkNm桥面铺装：
5、20.1463./g桥面板： 38k桥面系 12386.41.20./g Nm表1：主拱圈坐标表截面号 yX0 1 16.149 0.747661.003131.00313 15.14587 17.15213 41.997961 0.825583 13.33234 0.785640.9546360.954636 12.377714.2869838.498132 0.671361 10.84181 0.821470.9129970.9129979.92881111.7548134.99833 0.535885 8.654007 0.854690.8775110.8775117.7764969.5
6、3151831.498474 0.41788 6.748344 0.884910.8475440.847544 5.90087.59588827.998645 0.316237 5.106911 0.911850.8225040.8225044.2844085.92941524.498816 0.23 3.71427 0.935310.8018730.8018732.9123974.51614320.998987 0.1583 2.556387 0.955160.7852090.7852091.7711783.34159517.499158 0.1006 1.624589 0.971370.7
7、721050.7721050.8524842.39669513.999329 0.0563 0.909189 0.983940.76220.7622420.146947 1.6714310.4994942表 3：调整拱轴系数 m=1.347 后主拱圈坐标表截面号 x y 1 2 3 4 5 6 7 8 90 1 41.99796 16.149 0.76444 0.046443 0.98111 15.16789 17.130111 0.833028 38.49813 13.45257 0.79609 0.055751 0.942105 12.51046 14.394672 0.683018 34
8、.9983 11.03006 0.82675 0.067996 0.907167 10.12289 11.937223 0.549286 31.49847 8.87042 0.85603 0.084551 0.876138 7.994282 9.7465574 0.4312 27.99864 6.963449 0.88357 0.107705 0.848829 6.11462 7.8122785 0.3282 24.49881 5.300102 0.90898 0.141507 0.825101 4.475001 6.1252026 0.24 20.99898 3.87576 0.93189
9、0.19351 0.804816 3.070944 4.6805767 0.16597 17.49915 2.68025 0.95196 0.279825 0.787848 1.892401 3.4680988 0.105859 13.99932 1.709517 0.96885 0.43872 0.774114 0.935403 2.4836319 0.059388 10.49949 0.959057 0.9823 0.782018 0.763514 0.195543 1.72257110 0.026344 6.99966 0.425429 0.99208 1.762925 0.755987
10、 -0.33056 1.18141711 0.006759 3.49983 0.109151 0.99801 6.871209 0.751495 -0.64234 0.86064712 0.0000 0 0.0000 1.00000 0.7500 0.7500 -0.7500 0.7500 （2）盖梁1(7.508).1926451.GkN（3）底梁及基座.4267.k（4）立柱1 号立柱： 41.0.2631048.2GkN2 号立柱： 595.3 号立柱： 61.02.634k4 号立柱： 8579.02GN（5）主拱圈 012Al=.506.923.164.3p k2 24159MmAj
11、3l89.4.84kN6、将上部结构荷载集中作用到主拱圈模型如图 4 所示：图 4其中 120.851.87.20.3714.62PkN9853.4k420.8145.287.902745.39P kN7、计算 ，确定 检验 m 值14jM和 14yf结果如表 2 所示表2：试算弯矩汇总表分块号 恒重 力臂 力矩 拱脚力臂 力矩1 10647.61 51012.55 211541.92 3714.62 6.5 24145.033 3218.54 16.5 53105.914 2900.3 5.8 16821.74 26.5 76857.955 2754.392 15.8 43377.19 36
12、.5 100206.8合计 23235.46 111231.5 465857.60.238724理论值 0.235 差值 0.003724差值超过了半级即 0.005/2=0.0025，重新选择拱轴系数计算拱圈恒载进行检验。因 与拱轴系数为 1.347 时所对应的理论值 0.240 最接近，选1/4y0.2387f择拱轴系数为 1.347 查表计算坐标及恒载调整。m=1.347 时的计算结果如表 3012Al=.52468.9.5104.67p kN24 90158MmA2j3l.333.4k调整后数据如表表4：调整后弯矩汇总表分块号 恒重 力臂 力矩 拱脚力臂 力矩1 10614.617 5
13、1065.0287 211763.862 3714.62 6.5 24145.033 3218.54 16.5 53105.914 2900.3 5.8 16821.74 26.5 77079.955 2754.392 15.8 43377.19 36.5 100206.8合计 23202.46 111284.5 466079.490.23872 理论值 0.240 差值 0.00128满足要求，故确定此设计 m=1.347。3、内力计算计算截面取拱顶、1/4 处、拱脚，只计算弯矩和轴力。1.恒载内力水平推力： g46079.=2861.91jMHKNf拱顶：M=0g/cos./.N1/4 处
14、:M=02861.90.38970.65KN拱脚处:M=0g/cos./.4.3H2.活载内力： ks=+mqi汽 （ ） （ py）S所求截面的弯矩或剪力；车道荷载的均布荷载标准值，对于公路I 级为 =10.5KN/m；kq kq多车道桥涵的汽车荷载折减系数，4 车道时，=0.67；m对于上承式箱型拱桥，当活荷载横桥向不超出拱圈范围，一般可假定活载由主拱圈均匀承受，不考虑可变荷载横向不均匀受力影响。活载横向分布系数 m 取 1.0；车道荷载的集中荷载标准值，按以下规定选取：桥梁计算跨径小于kP或等于 5m 时， =180KN；计算跨径等于或大于 50m 时， =360KN。计算剪k kP力效
15、应时， 值尚应乘以 1.2 的系数。本次设计跨径大于 50m，取 =360KN；k使结构产生最不利效应的同号影响线面积；所加载影响线中一个最大影响线峰值。iy计算冲击系数 ：拱桥基频计算101233.69.5.42.5061.(8)6f HZ式中的 为频率系数，当主拱为等截面或其他拱桥时：1245.+0f=06437其中 f-矢跨比计算得 21 45.+0=0 3.6916.43(1/)867(1/5)（ ）10123.92f =.061.5265HZ （ 85）以拱顶处最大弯矩及相应 H、V 计算示例maxM=+=m（ .） .7（ .43.9） 36.47KN(0)1(029.2)2HV其
16、中: 222 m48.6.83.61. L039.71/901,f/089yi 活载内力计算汇总表如表 5：3.温度内力：合拢后温度升降均为 25 0C拱圈砌体线膨胀系数 5-1温度变化在水平中心产生的水平力 KNftEH 25.9830.632.0145-I 272t ）表 （ .593.0ys 142.302.96811d 72s2 EILfEI KNH4.3025.96803lt 75-t 温度内力汇总如下表温度上升时产生的内力项目 拱顶 1/4截面 拱脚1 0.93189 0.764445.709 5.7090 5.7090 983.25 916.2808 700.4417-5613.
17、37 -5613.37 -5613.37温度下降时产生的内力项目 拱顶 1/4截面 拱脚1 0.93189 0.764445.709 5.7090 5.7090 -983.25 -916.281 -700.4425613.374 5613.374 5613.3744.内力汇总及组合：组合 I： 1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.8*1.4* 人群荷载组合 II：1.2* 恒荷载+1.4*汽车荷载+0.7*（1.4*人群荷载+1.4* 温度上升）组合 III：1.2*恒荷载+1.4*汽车荷载+0.7*（1.4*人群荷载+1.4*温度下降）5.拱圈强度验算：将箱型截面等效成工字型截面，按照钢筋混凝土偏心受压构件进行计算
