2013级桥梁工程（）课程设计重庆交通大学桥梁工程（）课程设计2016年6月目 录第一章 设计与要求11.1拱桥构造11.2设计与计算要求1第二章 拟定各部分尺寸及用料22.1主拱圈22.2腹拱2第三章 选定拱轴系数43.1上部结构几何特性43.1.1主拱圈43.1.2拱上结构53.2上部结构恒重73.2.1主拱圈73.2.2拱上空腹段73.2.3拱上实腹段93.3验算拱轴系数103.3.1半拱恒载对拱跨截面和拱脚的力矩103.3.2验算拱轴系数11第四章 拱圈弹性中心及弹性压缩系数12第五章 永久荷载内力计算135.1空腹拱的内力调整135.2不计弹性压缩的恒载推力135.3计入弹性压缩的恒载内力13第六章 可变荷载内力计算146.1基本可变荷载146.1.1荷载横向分布系数146.1.2汽车荷载的内力计算146.2人群荷载的内力计算176.3温度内力18第七章 拱圈截面强度验算207.1拱圈截面强度验算所用的荷载效应207.2拱圈截面强度验算23第八章 拱圈整体“强度稳定”性验算268.1拱圈整体“强度稳定”验算所用的荷载效应268.2拱圈整体“强度稳定”验算288.2.1验算构件温度上升时的承载力298.2.2验算构件温度下降时的承载力29第九章 拱脚截面直接抗剪强度验算309.1 拱脚截面直接抗剪强度验算所用的荷载效应309.1.1 单位拱宽自重产生的剪力与轴力309.1.2单位拱宽汽车荷载产生的剪力与轴力309.1.3人群荷载产生的剪力与轴力319.1.4温度变化产生的剪力与轴力329.1.5拱脚截面直接抗剪强度验算作用效应标准值329.2拱脚截面直接抗剪强度验算32第十章 裸拱圈的强度及稳定性验算3410.1弹性中心的弯矩和水平推力3410.2截面内力及强度、稳定性验算34参考文献37附录38附录45m跨拱桥总体布置图38第一章 设计与要求1.1拱桥构造主拱圈净跨径L0=45m，矢跨比1/5。拱上建筑采用拱式腹孔，腹拱圈厚30cm，拱上横墙厚80cm。设计荷载等级为：公路-I级，人群荷载3.0kN/m2。桥面宽度：净-7+21.5m人行道+20.25m栏杆，全宽10.5m。栏杆按5kN/m取值，也可根据设计自行确定。材料：主拱圈采用MU12.5砌筑M40料石，腹拱圈采用MU7.5砌筑M40块石。侧墙采用MU7.5砌筑M40块石。拱腔内填料采用砌体片石，容重取22.0kN/m3。拱顶填料厚40cm，含10cm厚沥青混凝土铺装层。温度：年平均最高温度30，年平均最低温度0，合龙温度取15。1.2设计与计算要求（1）根据给出的桥位断面，绘制出拱桥总体布置图和典型横断面图；（2）确定拱轴系数（用五点重合法或优化方法）；（3）自重、活载（汽车与人群）、温度变化内力；（4）根据现行桥梁规范，开展内力组合与承载力验算（取拱脚、L/4、拱顶三个截面）和稳定性验算；（5）提交课程设计报告。第二章 拟定各部分尺寸及用料2.1主拱圈主拱圈采用板式横截面，如图2-1所示，其宽度，主拱圈厚度由经验公式： 故取。主拱圈采用MU12.5砌筑M40料石，材料容重，轴心抗压设计强度，抗剪强度设计值。图2-1 主拱圈板式截面、人行道及栏杆布置图（尺寸单位：）2.2腹拱主拱圈上每半跨布置3个圆弧形腹拱，如图2-2所示。腹拱圈净跨径，腹拱厚度。径矢高，。均采用MU7.5砌筑M40料石，材料容重。腹拱墩宽，在横墙中间留出2个上部半径为的半圆和下部宽为高为的人孔，如图2-3所示。靠主拱顶一侧的侧墙宽，均采用MU7.5砌筑M40块石，材料容重。拱腔内填料采用砌体片石，容重取。拱顶填料厚，含厚沥青混凝土铺装层，容重取。人行道与栏杆布置，如图2-1所示，人群荷载，栏杆按取值。图2-2 主拱圈上之半跨（尺寸单位：cm）图2-3 人孔示意图（尺寸单位：cm）第三章 选定拱轴系数3.1上部结构几何特性3.1.1主拱圈截面积： 惯性矩： 回转半径：， 拱脚投影及倾角函数：假定，查拱桥（上册）表（）-20(3)得： 计算跨径及矢高： 主拱圈截面坐标：将拱中轴线沿跨径等分，每等分长，每等分点拱轴线的纵坐标，相应拱背曲面的坐标，拱腹曲面相应的坐标，具体位置如图3-1所示，计算见表3-1。图3-1 具体位置图表3-1主拱圈截面坐标表截面号/022.9321 1.000000 9.1729 0.72191 0.86576 8.3071 10.0387 121.0211 0.814018 7.4669 0.76969 0.81202 6.6549 8.2789 219.1101 0.653408 5.9936 0.81360 0.76819 5.2255 6.7618 317.1991 0.515405 4.7278 0.85291 0.73279 3.9950 5.4605 415.2881 0.397635 3.6475 0.88718 0.70448 2.9430 4.3519 513.3771 0.298071 2.7342 0.91630 0.68209 2.0521 3.4163 611.4661 0.215000 1.9722 0.94042 0.66460 1.3076 2.6368 79.5551 0.146992 1.3483 0.95985 0.65114 0.6972 1.9995 87.6440 0.092877 0.8520 0.97498 0.64104 0.2109 1.4930 95.7330 0.051724 0.4745 0.98624 0.63372 -0.1593 1.1082 103.8220 0.022825 0.2094 0.99398 0.62879 -0.4194 0.8382 111.9110 0.005682 0.0521 0.99851 0.62593 -0.5738 0.6781 120.0 0.0 0.0 1.0 0.625 -0.6250 0.6250 3.1.2拱上结构（1）腹拱拱脚的投影由，查拱桥表3-2得： （2）腹拱重力作用线横坐标1号横墙： 2号横墙： 3号横墙： 空实腹段界限： （3）腹拱墩高度主、腹拱圈拱顶的拱背在同一标高是，腹拱的起拱线至拱背的高度，空、实腹段分界的高度。这些高度均可利用表3-1的数值内插得到，也可以用悬链线公式直接算的。具体计算结果见表3-2。表3-2腹拱墩高度表截面号1号墩18.532505.61100.82548-0.132134.03892号墩13.732502.90400.91088-0.061151.40293号拱座9.203301.25700.96263-0.024260.2073空实腹界线9.074001.22340.96366-0.023571.1998/24.53700-0.99108-3.2上部结构恒重3.2.1主拱圈 3.2.2拱上空腹段（1）腹拱上部 图3-2 腹拱上部 图3-3 腹拱墩以上部分腹拱外弧跨径： 腹拱内弧半径： 腹拱圈重： 腹拱的护拱重： 拱顶填料及拱顶侧墙重： 人行道及栏杆自重： 腹拱墩以上部分，如图2-3所示： 一个腹拱重： （2）腹拱墩重1号腹拱墩： 2号腹拱墩： 3号腹拱墩： （3）腹拱集中荷载恒重 3.2.3拱上实腹段拱顶填料： 人行道及栏杆自重： 则， 曲边三角形块，如图3-4所示：图3-4 曲边三角形块假定，则： 重心横坐标： 3.3验算拱轴系数上部结构的恒重对拱跨截面和拱脚截面的力矩比值符合等于或接近选定的系数相应的值的条件，则选定的系数可作为该设计的拱轴系数使用。3.3.1半拱恒载对拱跨截面和拱脚的力矩半拱恒载对拱跨截面和拱脚的力矩计算结果见表3-3。表3-3半拱恒载对拱跨截面和拱脚的力矩分块号恒重截面拱脚截面力臂力矩力臂力矩6840.053817171.494871206.11631809.73644.47561.6605 1320.07429.212201.0179 524.2942.2630 1187.9775 13.72927207.3975 958.92576.9293 6280.3708 18.395516672.8810 410.95314.6531 1832.5111 16.11936348.2655 合计11864.037226549.3916122568.41623.3.2验算拱轴系数设计的拱桥在主拱圈两截面的恒重力矩比值：