长安大学拱桥课程设计报告书

桥梁工程

拱桥课程设计

学院：公路学院

班级：桥梁工程

学号：

姓名：

指导老师：

2014

计算书用office2010编写，如需利用里面的表格和公式，请安装office2010。

等截面悬链线混凝土空腹式箱形拱桥设计

一、设计资料与基本数据

1.1设计标准

(1)设计荷载：公路—Ⅰ级，人群荷载2/3m kN

(2)桥梁宽度：1.5m 人行道+8m 行车道+1.5m 人行道=11m (3)净跨径： m l 702050500=+=+=学号 (4)净矢跨比：7

1

/00=

l f ，即净矢高m f 100= (5)合拢温度C 010，最高月平均温度 C 030，最低月平均温度C 00 1.2主要构件材料及其参数

(1)桥面铺装为 8cm 钢筋混凝土（31/25m kN =γ）+6cm 沥青混凝土（32/23m kN =γ）

(2) 拱顶填土材料容重33/5.22m kN =γ

(3)拱上简支梁为C30钢筋混凝土，31/25m kN =γ (4)拱上桥墩为C30钢筋混凝土矩形截面墩，31/25m kN =γ (5)拱顶填土包括桥面的平均高度m h d 5.0'=

(6)主拱圈为C40钢筋混凝土箱形截面，34/5.25m kN =γ

1.3设计依据

1.交通部部标准《公路桥涵设计通用规范（JTGD60－2004）》；

2.交通部部标准《公路圬工桥涵设计规范—JTG D61--2005》；

3.交通部部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60－2004》；

4.《公路设计手册－拱桥》（上、下册）简称“拱桥”。

二、主拱圈截面的几何要素计算

2.1主拱圈横截面设计

（1）拱圈截面高度按经验公式估算：

m l H 5.18.0100

701000=+=∆+=

（2）拱圈拟采用7个1.4m 的拱箱组成，全宽m B 04.10604.074.10=⨯+⨯=，拱圈横断面的尺寸构造（取一半）如下图所示：

图2.1主拱圈横断面尺寸（cm ）

（3）箱形拱圈截面几何性质： 整个主拱截面的面积为：

2

2174.71.02

1

281.198.0706.0)1.19.0(2125.18.9m A =⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯⨯-⨯=绕箱底边的面积矩为：

3

223805.52)25.125.0(1.02128)2.021.1(1.198.07)2.021.1(06.02)1.19.0(25.18.921m S =+⨯⨯⨯++⨯⨯⨯-+⨯⨯+⨯-⨯⨯=

主拱圈截面重心轴为：

m A S y y 75.0174

.73805.5===

=上下 主拱圈截面对重心轴的惯性矩：

4

2233

3

3023.2)1.03

1

2.075.0(1.021281.01.0361281.198.0121706.021.19.012125.18.9121m I =⨯--⨯⨯⨯+⨯⨯⨯

+⨯⨯⨯-⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯⨯-⨯⨯=主拱圈截面绕中心轴的回转半径：

m A

I

i 531.0174

.7023

.2===

三、确定拱轴系数

3.1上部结构构造布置

上部结构构造布置如下图所示：

图3.1上部结构构造尺寸（单位：cm ）

3.1.1主拱圈

假定167.1=m ，相应的7

1

,

245.0004

1

==l f f

y ，查《拱桥》

（上册） 表（Ⅲ）-20（1）得：

86248.0cos ,50609.0sin ==j j ϕϕ

主拱圈的计算跨径和计算矢高：

m y f f m

y l l j j 1031.10)86248.0175.0210cos -127591.7050609.075.0270sin 200=-⨯⨯+=⨯+==⨯⨯+=+=（）（下下ϕϕ

拱脚截面的水平投影和竖向投影：

m

H y m H x j j 2937.186248.05.1cos 7591.050609.05.1sin =⨯===⨯==ϕϕ

将拱轴沿跨径24等分，每等分长m l l 9483.224

7591

.7024===∆，每等分点拱轴线的纵坐标f f y y ⨯⎥⎦⎤⎢

⎣⎡=11(其中⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡f y 1由(Ⅲ)-1查得),相应的拱背曲面坐标ϕcos 11

上

y y y -='，拱腹曲面坐标ϕ

cos 11下y y y +=''。具体数值见下表：

3.1.2拱上腹孔布置

从主拱圈两端起拱线起向外延伸2.5m 后向跨中对称布置五孔简支梁，简支梁桥面板厚为41cm ，座落在宽为50cm 的混凝土排架式腹孔墩支撑的宽为60cm

的钢筋混凝土盖梁上，腹孔墩盖梁顶部与主拱拱顶拱背在同一标高，腹孔墩墩中线的横坐标x l 以及各墩中线自主拱拱背到腹孔墩盖梁顶部的高度

5.0)cos 1

1(1--

⨯+=ϕ

上y y h ，分别计算如下表：

3.2上部结构恒载计算

恒载计算，首先把桥面系换算成填料厚度，然后按主拱圈、横隔板、拱上空腹段、拱上实腹端共四个部分进行。 3.2.1桥面系

桥面系各项集度：

m kN q x /39.14539.05.1292508.092306.036.0115.22=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯= 故换算成填料的平均厚度为：

m q h x

d 644.05

.2204.10=⨯=

3.2.2主拱圈

[]=⨯⨯⨯==-257591.707.1740.52706(4120l A P γ值19(1)Ⅲ)-表kN 51.6812

[]m

kN l A M ⋅=⨯⨯⨯==57.2880874

257591.707.1740.125714(2244

/1γ值19(1)Ⅲ)-表