等截面悬链线圬工拱桥设计.

2.1 设计标准

1)设计荷载

汽车-20级，挂车-100，人群3.02/kN m 。 2)主拱跨径及桥宽

本桥上部结构为双跨跨径60m 的等截面悬链线石砌拱桥,下部结构为重力式桥墩和U 形桥台,均置于非岩石土上。

净跨径060l m =，净矢高010f m =，净矢跨比

0016

f l =。 桥面净宽为净—7+2×（0.25m +0.75m 人行道）, 09B m =。

2.2 材料及其依据

1) 拱上建筑

拱顶填料厚度，0.5d h m =，包括桥面系的计算厚度为0.736m

，换算平均容重2120/kN m γ=。

拱上护拱为浆砌片石，容重2223/kN m γ=。 腹孔结构材料容重2324/kN m γ=。

主拱拱腔填料为砂、砾石夹石灰炉渣黄土，包括两侧侧墙的平均容重2419/kN m γ= 2) 主拱圈

10号砂浆砌40号块石，容重2524/kN m γ=。 极限抗压强度326.5 6.510/j a R MPa kN m ==⨯。 极限直接抗剪强度320.330.3310/j j R MPa kN m ==⨯。 弹性模量62800 5.210/j a E R kN m ==⨯。 拱圈设计温度差为15C ︒±。

3.主拱圈计算

3.1 确定拱轴系数

拱轴系数m 值的确定，一般采用“五点重合法”，先假定一个m 值，定出拱轴线，拟

定上部结构各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯矩j M ∑和自拱顶至

4

l 跨的恒载对

4l

跨截面形心的弯矩4

l M ∑。其比值∑∑M

M j

l

4=

f

y l 4

。求得

f

y l

4

值后，可由

m=1)2(2124

--l

y f

中反求m 值，若求出的m 值与假定的m 值不符，则应以求得的m 值作

为假定值，重复上述计算，直至.两者接近为止。

3.1.1拟定上部结构尺寸

3.1.1.1主拱圈几何尺寸

1)截面特性

截面高度d=β·K ·,667.10460002.18.4330cm l =⨯⨯=取d=1.05m ； 主拱圈横桥向取1m 单位宽度计算，横截面面积A =1.052m ； 惯性矩：

I=

;09647.012

143

m d = 截面抵抗矩：

W=;1838.06

1

32m d =

截面回转半径：

。m d

W 3060.012

==

γ 2)计算跨径和计算失高

假定m=2.814，则根据拱轴系数m 与

4l y f

的关系（如下表）

得知：相应的40.21l y f

=。

M

1.167 1.347 1.543 1.756 1.988

2.240 2.514 2.814

3.142 3.5

4l y f 0.245 0.240 0.235 0.230 0.225 0.220 0.215 0.210 0.205 0.2 查“拱桥”表（III ）-20（8）(即悬链线拱各点倾角的正弦及余弦函数表)得

sin j ϕ=0.63364，cos j ϕ=0.77363

计算跨径;66532.6063364.005.160sin 0m d l l =⨯+=⋅+=ϕ

计算矢高0 1.05(1cos )10(10.77363)10.1188422

j d f f m ϕ=+

⨯-=+⨯-=。 3)拱脚截面的投影

水平投影sin 1.050.633640.66532j x d ϕ=⋅=⨯= 竖向投影cos 1.050.773630.812312j y d ϕ=⋅=⨯= 4)计算主拱圈坐标（图3-1）

x

"

y

x '

y 1y 1d

y

图3-1 主拱圈坐标计算示意图

将拱圈沿跨径24等分，每等分长 2.5277224

l

l m ∆=

=。 以拱顶截面的形心为坐标原点，拱轴线上各截面的纵坐标

f III y ⨯-=]1[1值）表（，相应拱背坐标'

12cos x

j

d

y y

ϕ=-

，相应拱腹坐标

"112cos j

d

y y ϕ=+

，其数值见表3-1。

表3-1 主拱圈截面坐标表

截面号

0 1 10.11884 0.77363 0.678619 9.440221 10.79746 30.33264 1 0.810048 8.196746 0.81805 0.64177 7.554976 8.838516 27.80492 2 0.647289 6.549814 0.85706 0.612559 5.937255 7.162373 25.2772 3 0.508471 5.145137 0.89039 0.589629 4.555507 5.734766 22.74948 4 0.39082 3.954645 0.91816 0.571796 3.382849 4.526441 20.22176 5

0.291988 2.95458 0.94075 0.558065 2.396514 3.512645 17.69404