拱桥设计计算内容及方法
拱桥的设计
算时拟定截面尺寸的参考
• 拱圈构造尺寸
临时性施工措施，能满足各 施工阶段的要求；
• 3、计算方法简便；
• 4、线型美观，便于施工；
压力线作为拱轴线
• 公路拱桥恒载所占比
重大，一般采用恒载
压力线作为拱轴线；
• 特殊情况，活载较大
时，如铁路拱桥，可
用恒载加一半活载的 压力线作为拱轴线。
拱桥常用的拱轴线型---能表达为拱轴线方程
①圆弧线 优点：
③悬链线
实腹拱桥的合理拱轴线----
恒载集度（单位长度的恒 重）由拱顶向拱脚连续分 布、逐渐增大；
空腹拱桥恒载压力线在腹孔 墩处有转折点，用悬链线 作拱轴线与恒载压力线有 偏离，但对拱圈控制截面 有利；
悬链线作空腹拱的拱轴线 可采用“五点重合法”即： 在拱顶、跨径1/4及拱脚处 使拱轴线与恒载压力线重 合；
悬链线、高次抛物线是目 前大、中跨径拱桥采用最 普遍的拱轴线型；
13-3 拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定
• 主拱圈：等截面及变截面型式； • 变截面：沿拱轴方向宽度不变，高度变化；或高度不变，
宽度变化；
• 增大截面 I 对降低应力不是最有效；
• 对大跨或很陡的圬工拱桥， • 根据拱厚系数确定：
•
• 一、拱轴线型
• 选择原则： • 尽可能降低由于荷载产生
的弯矩值。
• 合理拱轴： • 拱轴线与各种荷载的压力
线相吻合；拱圈截面上轴 向力，无弯矩作用，应力 均匀；
• 拱轴线选择应满足：
• 1、尽量减小拱圈截面弯矩，
使截面在附加内力影响下各 主要截面的应力相差不大， 并不出现拉应力；
• 2、对于无支架施工，不用
桥梁工程课程设计(拱桥)
2015桥梁工程课程设计任务书空腹式等截面悬链线无铰拱设计一、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L0＝50ｍ净高f0＝10m净跨比f0/L0＝1/52．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)hd＝0.5m，材料容重γ1＝22.0kN/m3主拱圈材料容重(包括横隔板、施工超重)γ2＝25.0kN/m3拱上立柱（墙）材料容重γ2＝25kN/m3腹孔拱圈材料容重γ3＝23kＮ/m3 腹孔拱上填料容重γ4＝22kN/m3主拱圈实腹段填料容重γ1＝22kN/m3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。
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、课程设计内容1. 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；2. 确定主拱圈拱轴系数m 及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸；3. 结构恒载计算；4. 主拱结构内力计算(永久作用、可变作用)；5. 温度变化、混凝土收缩徐变引起的内力；6. 主拱结构的强度和稳定计算；7. 拱上立柱(墙)的内力、强度及稳定性计算；。
桥梁工程-拱桥计算1 - 其它内力计算分享
在软土地基上修建拱桥和桥墩较柔的多孔拱桥，拱 踋变位是难以避免的。
（一）拱脚相对水平位移
采用悬臂曲梁作为基本结构
X222+2=0
拱脚相对水平位移内力计算公式
H HB HA
HA HB 为左右拱脚水平位移，右移为正，左移为负。
两拱脚发生相对水平位移在弹性中心产生的赘余力：
X 2
H
22
转角外，还引起相对水平位移和相对垂直位移，因此，在弹性中心会产
生三个赘余力：
X1
B 11
X 2
B
f ys y 2 ds
s EI
X 3
2
Bl
x2ds
s EI
11
s
M
2 1
ds
EI
s
ds EI
l EI
1
1
1 1
查《拱桥（上）》第607页表（III）-8；
y 2ds 可查《拱桥（上）》第581页表（III）-5。
（3）目前通用的有限元软件较多，如SAP2000, NASTRAN,ANSYS,ADINA等，专用于桥梁计算的软件也 不少，例如GQJS、桥梁博士、Midas/Civil等。
(二)有限元方法计算拱桥简介
2、数据准备及计算分析 （1）结构离散或单元划分 （2）组织数据文件：节点信息（节点编号和节点坐
(1)温度内力计算
例题：某钢筋混凝土拱桥，计算跨径l=90m， 计算矢高f=18m，拱轴系数=2.24，合拢温度为 20℃，现温度为10℃，试计算由此温度差在拱 顶和拱脚截面产生的附加内力。公式中可以用 δ11,δ22,δ33表示，弹性中心YS=0.32f。
(1)温度内力计算
解：根据公式：
Ht
lt
拱桥设计实用计算表2
重力
底梁重力
P1=号[0立.5柱*0重.5
力2号:立P=柱3*重(
力3号:立P=柱3*重(
4号腹拱座 力: P=3*(
重(力3):腹P孔=(
集中力
P13 =
P14 =
P15 =
5.拱上实 P16 =( 腹段(1()如拱顶 填料及桥 P17=Lxhd
(2)悬链 γB =
线曲边三 f1=f+y上
(1-1/cosφ
m^2
0.6512 0.6508
0.79641
m m
0.60476 0.79641
y1/f
主拱圈几何特性表
1 0.821783 0.665442 0.52911 0.411164 0.310395
6.000 7.000 8.000 9.000 10.000 11.000 12.000
2.拱上腹 孔布置
y
3.824
△M
36.435
20.458
Mp
1331.124 1353.853
考虑弹 性压缩的
项目 cos 与Ms相in应的 与M相H1应的 V N △H △N Np M y △M Mp
拱顶截面
Mmax
Mmin
1.000
0.000
105.952
97.384
105.952
97.384
1.855
1.705
公路1级
相应的H1 公路1级
拱脚截面 相应的V1 公路1级
不计弹性 压缩的人
截面
拱顶截面
l/4截面
考拱虑脚弹截性面 压缩的汽
项目 cos 与Ms相in应的 与M相H1应的 V N △H △N
项目 Mmax 相应的H1 Mmin 相应的H1 Mmax 相应的H1 Mmin 相应的H1 Mmax 相应的H1 相应的V1 Mmin 相应的H1 相应的V1
(完整版)14米景观板拱桥计算书
景观桥结构设计计算书设计阶段施工图部位拱圈、基础审核人校核人计算人2010年2月目录一、工程概况 (1)二、计算内容 (1)三、基本设计资料 (1)四、地质、水文资料 (2)1、地形地貌 (2)2、地基岩土的构成 (2)3、地下水 (3)4、场地及地基条件综合评价 (3)5、建议 (4)五、计算程序 (4)六、说明 (4)1、拱圈结构验算 (4)2、地基承载力、基础稳定性验算 (10)一、工程概况本桥为小区内的一座景观桥，是小区工程的一部分，主要用于小区内日常通行和消防通行。
桥梁基本尺寸和外观由景观设计人员结合小区总体情况进行拟定后，我们对此桥进行了桥梁结构设计.本桥为一座一跨14米的钢筋混凝土板拱桥。
桥梁横断面布置则为：2x0。
4m栏杆+2x1。
5m人行道+2x4.5m 车行道=12.8m。
桥梁拱圈采用等截面钢筋混凝土圆弧拱,拱圈外半径为9.1m，内半径为8.7m,拱圈夹角为105。
29°。
拱圈中心线矢高3。
5m,跨径14。
15m，矢跨比为1/4。
04。
拱圈采用等截面，截面高0。
4m,宽12。
8m。
桥台采用重力式桥台,桥台台身长12.8m。
基础为浅基础，基础长13。
8m。
桥梁轴线按道路线型近似取值进行设计，桥梁正交.二、计算内容拱圈结构验算,地基承载力、基础稳定性验算，按极限状态法设计.三、基本设计资料1、设计荷载：（1) 永久荷载:●恒载：片石混凝土容重25KN/m3,钢筋混凝土容重26KN/m3，人行道石栏杆2。
6KN/m,沥青混凝土铺装24KN/m3。
●基础变位作用:不均匀沉降0。
01m。
(2)可变荷载:●车道荷载:按双向二车道加载，荷载采用：公路-Ⅱ级，车道荷载见规范.●人群荷载： 3。
0kN/m².●温度荷载:根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004）取值。
(3）偶然荷载:地震动峰值加速度为0。
10g，建筑场地为稳定的建筑场地。
2、材料性能：1) 拱圈、拱座采用C35混凝土。
大桥拱桥拱圈纵向计算书
xx 大桥拱桥拱圈纵向计算书一、工程设计概况1. 桥梁概况XX大桥2X20+4X30+2X20m全长200m采用八跨上承式钢筋混凝土拱桥，主拱圈和边拱圈均为等截面钢筋砼板拱。
边拱拱圈L0=18.0m, f0=3.94m，矢跨比f0/ L0=1/4.57。
拱轴线为抛物线，拱圈宽度2x16.0m，拱圈厚度0.5m；主拱拱圈L0=27.64m, f0=6.1m，矢跨比f0/ L0=1/4.53 ，拱轴线为抛物弧，拱圈宽度2x16.0m，拱圈厚度0.6m。
2. 设计围及容拱桥上部结构设计，下部结构的桥台、承台、桩基础；桥梁附属设施的设计等。
3. 设计主要技术标准1、道路等级和断面城市主干道，双向四车道，设计速度V= 40km/h;2、桥梁横断面3m人行道+4n非机动车道+2.5m分隔带+15n机动车道+2.5m分隔带+4n机动车道+3m人行道，桥面全宽34m，本桥分两幅，每幅桥宽17.0m,两幅桥之间设置2cm t勺结构缝。
3、设计荷载：城-A 级。
4、设计纵坡：2.97％和-2.97％。
5、竖曲线半径：R=1600m。
6、平面：全桥位于直线段。
7、桥面横坡：双向1.5％勺横坡。
8、桥面铺装：4cm 细粒式沥青混凝土(AC-13)+ 6cm 中粒式沥青混凝土(AC-16)+ 防水层+10cm厚C40防水混凝土( W6。
9、设计基准期：100年。
10 、结构设计安全等级：一级。
11、环境类别：U类12、地震：加速度峰值为0.05g ，抗震设防烈度为6 度。
13、最大冻结深度：0.5 m 。
4. 设计采用的规1 、《工程建设标准强制性条文》 (建标[2002]99 号) ]2、《城市道路工程设计规》 (CJJ 37-2012 )3、《城市桥梁设计规》(CJJ 11-2011 )4、《城市桥梁抗震设计规》 (CJJ 166-2011 )5、《公路工程技术标准》 ( JTGB01-2003)6、《公路桥涵设计通用规》 ( JTG D60-2004)7、《公路圬工桥涵设计规》 ( JTG D61-2005)8、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTG D62-2004)9、《公路桥涵地基与基础设计规》 ( JTG D63-2007)10、《公路桥涵钢结构及木结构设计规》( JTJ 025-86 )11 、《公路桥梁抗震设计细则》 ( JTG B02-01-2008 )12、《公路排水设计规》 ( JTJ 018-97 )13、《公路桥涵施工技术规》 ( JTG/T F50-2011 )14、《公路工程基桩动测技术规程》 ( JTG/T F81-01 —2004) 其它有关道路及桥梁工程设计的规及规定。
拱桥结构计算书
B2= -12.15810
C2= -10.6084
D2= -3.7665
A2*B1-A1*B2= -32.3521
aEcI= 462424.49
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007附录P第 P.0.4第三条规定 ：
−
h =αh
13.46 m＞2.5m时， kh=0
(1)当H0=1时
Pmix= 95.6214 kN
2）、桩基最大水平位移的验算
按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007附录P表P.0.4中公式计算 x0
x0
=
δ H (0) 0 HH
+
M
0δ
(0) HM
=
0.0058 m
= 5.80 ＜6mm
φ0 值：
符合设计要求
φ0
=
−(H0δM(0H)
+
M0δ
(0) MM
所以，b1=
1.58 m
（2）、桩的变形系数
α = 5 mb1 式中EI=0.8EcI= 1099560 EI
KN/m2
承台底以下hm=2(d+1)= 4
m深度内深度内只有一层土 故m值直接查《公路桥涵地基
与基础设计规范》JTG D63-2007附录P表P.0.2-1取用，即m=
3000
则α =
0.34
根据《公路桥涵设计手册 墩台与基础》中得到：
ρ=
fcd fsd
.
Br − A(ηe0) C(ηe0) − Dgr
=
= 0.0111
1.113 %
Nu = Ar2 fcd +Cρr2 fsd = 1876.63 KN ＞ 1377.01 kN
7 拱桥构造设计
拱波 作用：主拱圈的组成部分，拱板混凝土浇筑时的模板 要求：一般用混凝土预制成圆弧形（不低于C20）， 单波：矢跨比：1/3～1/6，净跨：3～5m
箱型拱-也称箱型板拱
特点：抗弯惯性距和抗扭惯
性矩均较大，能抵抗
正负M，施工复杂 箱型拱截面组成方式 U形肋：吊装重量轻，现浇量大
工字形肋：无现浇、单肋稳定性差（少用）
先合龙一箱，在 拼顶、底、腹板
箱形肋：质量可靠（卧式预制），吊装稳定性好（目前主要采用的形式）
单箱多室截面：用于不能吊装的特大桥（施工方法：转体、悬臂浇筑、悬臂拼 装）
7.2.2 拱上建筑构造-根据拱上建筑的不同，分为实腹式和空腹式
实腹式拱上建筑 ➢组成：侧墙、拱腹填料、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面等 ➢特点：构造简单，施工方便，恒载重 ➢适用：小跨径拱桥
➢拱腹填料的做法 填充式 拱腹填料：砾石、碎石、粗砂或卵类粘土，亦可用轻质材料
侧墙：设于两侧，围护填料，按挡土墙设计，采用浆砌块、片石，也可 采用钢筋混凝土护壁式侧墙。
多肋多波：矢跨比：1/3～1/5；净跨：1.3～2.0m；厚6～8cm ；宽0.3～0.5m 拱板
作用：“集零为整”，加强拱圈整体 要求：现浇混凝土不低于C20 性 横向联系构件
作用：使拱肋变形在横桥 向均匀，避免拱波顶纵裂， 保证横向稳定
形式：横系梁和横隔板
布置：拱顶、腹孔墩下、 接头处，间距3—5米
a、将腹拱的拱脚直接支承在墩（台）上； b、跨越墩顶，使两侧腹拱圈相连
红星桥
跨越深谷，桥高达65m，主拱跨径108m，副拱跨径分别为24.5m、9m及7m， 全长155.8m。采用三铰双曲拱，左右采用8次抛物线的不对称拱线。
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拱桥设计计算内容及方法
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