橋梁畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計說明書</b></p><p>　　題目 蘇家灣大橋 </p><p>　　學院（全稱） </p><p>　　專業(yè)、年級 </p><p>　　學 生 姓 名 </p>

2、<p>　　學 號 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設計是大學本科教育培養(yǎng)目標實現(xiàn)的重要階段，畢業(yè)前的綜合學習階段，是深化、拓展、綜合和學的重要過程，是對大學期間所學專業(yè)知識的全

3、部總結。通過畢業(yè)設計，可以將以前學過的知識重溫回顧，對疑難知識再學習，對提高個人的綜合知識結構有著重要的作用。通規(guī)畢業(yè)設計，使我們在資料查找、設計安排、分析計算、施工圖繪制、口頭表達等各個方面等到綜合訓練，具備從事相關工作的基本技術素質和技能。</p><p>　　通過畢業(yè)設計這一重要的教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科畢業(yè)生正確的理論聯(lián)系實際的工作作風，嚴肅認真的科學態(tài)度。 畢業(yè)設計要求我們在指導老師的指

4、導下，獨立系統(tǒng)的完成一項工程設計，解決與之有關的所有問題，熟悉相關設計規(guī)范、手冊、標準圖以及工程實踐中常用的方法，具有實踐性、綜合性強的顯著特點。因此畢業(yè)設計對于培養(yǎng)學生初步的科學研究能力，提高其綜合運用所學知識分析問題、解決問題能力有著重要意義。積極、獨立的完成本次畢業(yè)設計也是為今后的實際工作做出的必要的準備。</p><p>　　拱橋具有跨越能力大，充分發(fā)揮污工及其他的抗原材料的性能，結構簡單受力明確，外形多

5、樣，且美觀。在能夠完美的融入自然之中，能夠發(fā)揚人與自然和諧共。所有其在未來的橋梁工程建設領域將會有很重要的地位，隨著材料和施工方法的發(fā)展其也會對大跨徑橋梁的建設做出更大的貢獻。</p><p>　　我國混凝土拱橋類型有箱形拱、桁架拱、板拱、肋拱、剛架拱、桁式組合拱、雙曲拱、系桿拱、中承式拱、鋼管混凝土拱等。其中不少橋型已居世界先進水平。拱橋目前還是受制于施工和結構自重的問題，在未來發(fā)展中拱橋的自重更輕將是發(fā)展方向

6、。系桿拱由于是無推力結構，對墩臺要求，較低，整個橋型結構簡便、輕巧，橋面視野開闊，也將會更廣泛的采用。在城市橋梁和平原地區(qū)通航河流上，中承拱往往頗受青睞因為它可降低橋高，矢跨比大，可減少推力；橋面建筑高度小，可縮短橋長；造型美觀，為城鎮(zhèn)增添景色；造價也較低，目前發(fā)展趨勢較快。鋼管砼拱橋中鋼管混凝土作為鋼—混凝土組臺材料的一種，一方面借助內填混凝土提高鋼管壁受壓時的穩(wěn)定性，提高鋼管的抗腐蝕性和耐久性，另一方面借助管壁對混凝土的套箍作用。提

7、高了混凝土的抗壓強度和延性．將鋼材和混凝土有機組合起來；在施工方面．鋼管混凝土可利用空心鋼管作為勁性骨架甚至模板，施工吊裝重量輕，進度快，施工用鋼量省。由于在材料和施工方法上的優(yōu)越性，將這種結構用于以受力為主的拱橋是十分合理的。鋼管混凝土的出現(xiàn)解決了拱橋材料和施工的兩大難題。所以鋼管混凝土拱橋目前在我國的發(fā)展勢頭迅猛。</p><p>　　本設計為蘇家灣大橋，其采用了鋼筋混凝土箱板拱，橋梁全長80m，拱圈矢跨比為

8、1：6，拱圈跨徑為72m。本設計主要對拱圈截面強度，穩(wěn)定性，拱腳的直接抗剪能力進行了驗算。本橋采用的纜索吊施工，拱圈是三段施工，在第4章進行了施工階段的驗算，驗算內容包括拱箱吊裝的配筋驗算，裸拱的強度穩(wěn)定性驗算和繞度驗算。</p><p>　　在整個設計過程中得到了孫淑紅老師等老師的悉心指導和幫助，同時也得到許多同學的熱心幫助，在此一并表示由衷的感謝。在整個設計過程中，我始終堅持積極，獨立的完成每個階段的設計任務

9、，不懂的及時向老師和同學請教，以此來檢驗自己掌握的知識和運用的水平，鍛煉自己發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。培養(yǎng)對待事情嚴謹?shù)膽B(tài)度，為以后的工作打基礎。</p><p>　　本人由于自身水平有限，又沒有設計和施工方面的任何經驗，難免存在錯誤，懇請各位老師在查閱時指出各種錯誤，本人將非常感謝，并對所指出的所有錯誤積極修正，進一步完善本設計。</p><p><b>　　目 錄</b

10、></p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p>　　ABSTRACTⅡ</p><p>　　第1章 設計資料及概述2</p><p><b>　　1.1設計要求1</b></p><p>　　1.1.1設計數(shù)據(jù)及橋面要求1</p>

11、;<p>　　1.2 水文地質情況及橋位地形1</p><p><b>　　1.3設計規(guī)范2</b></p><p>　　第2章 方案比選3</p><p>　　2.1 初選方案3</p><p>　　2.2 方案比選3</p><p>　　2.2.1第一方案3</

12、p><p>　　2.2.2第二方案4</p><p>　　2.2.3第三方案4</p><p>　　2.3方案比較表5</p><p>　　2.4推薦橋型方案5</p><p>　　第3章 拱圈計算6</p><p>　　3.1設計資料及基本數(shù)據(jù)6</p><p>

13、;　　3.1.1 設計標準6</p><p>　　3.1.2主要材料及其數(shù)據(jù)6</p><p>　　3.1.3 拱圈幾何力學性質6</p><p>　　3.1.4 確定拱軸系數(shù)8</p><p>　　3.2 成橋階段的內力計算11</p><p>　　3.2.1 不計彈性壓縮的拱直重水平推力H ‘11&l

14、t;/p><p>　　3.2.2 彈性中心位置、彈性壓縮系數(shù)和拱自重彈性壓縮水平推力11</p><p>　　3.2.3自重效應12</p><p>　　3.2.4公路一Ⅱ級汽車荷載效應12</p><p>　　3.2.5拱的強度驗算用的人群荷載效應19</p><p>　　3.2.6溫度作用和混凝土收縮作用效應

15、20</p><p>　　3.2.7拱的“整體_穩(wěn)定”驗算用的荷載效應22</p><p>　　3.2.8 拱腳截面直接抗剪強度驗算用的荷載效應24</p><p>　　3.2.8 拱圈作用效應標準值匯總26</p><p>　　3.2成橋階段內力驗算27</p><p>　　3.3.1拱圈截面強度驗算27&

16、lt;/p><p>　　3.3.2拱圈整體“強度—穩(wěn)定“驗算31</p><p>　　3.3.3拱腳截面直接抗剪驗算33</p><p>　　第4章 施工階段拱圈驗算35</p><p>　　4.1箱肋吊裝配筋驗算35</p><p>　　4.1.1箱肋截面幾何要素計算（對單箱）35</p><

17、;p>　　4.1.2 箱肋分段長度計算36</p><p>　　4.1.3 箱肋分段重力計算37</p><p>　　4.1.4拱箱吊運內力計算37</p><p>　　4.1.5拱箱安裝過程內力計算38</p><p>　　4.2 拱箱吊裝配配筋驗算41</p><p>　　4.2.1箱肋的偏心受壓強

18、度驗算41</p><p>　　4.2.2箱肋的純彎強度驗算42</p><p>　　4.3 裸拱強度及穩(wěn)定性驗算42</p><p>　　4.3.1．拱箱成拱后的強度及穩(wěn)定性驗算42</p><p>　　4.3.2拱箱在自重作用下的內力43</p><p>　　4.3.3截面強度驗算44</p>

19、;<p>　　4.3.4 澆注縱縫混凝土和箱頂時的拱肋強度與穩(wěn)定性驗算45</p><p>　　4.4 繞度計算46</p><p>　　第5章 施工組織設計47</p><p><b>　　5.1概述47</b></p><p>　　5.1.1主體工程情況47</p><p&

20、gt;　　5.1.2施工方法選擇48</p><p>　　5.2 下部結構的施工49</p><p>　　5.2.1 拱座的施工49</p><p>　　5.2.2 纜索吊裝系統(tǒng)試吊：49</p><p>　　5.2.3 松扣和卸扣：50</p><p>　　5.3 主拱及拱上建筑施工50</p>

21、;<p>　　5.3.1 拱圈的纜索吊裝順序：50</p><p>　　5.3.2 拱上建筑的施工50</p><p>　　5.4 引橋及橋臺施工50</p><p>　　5.4.1橋臺基礎的施工50</p><p>　　5.5施工注意事項：51</p><p>　　5.5.1施工控制51&l

22、t;/p><p>　　5.5.2 施工要求及安全51</p><p>　　5.5.3合攏施工注意事項：51</p><p>　　5.5.4不同季節(jié)天氣的工作安排51</p><p>　　5.5.5克服橋梁工程質量通病的措施53</p><p>　　5.5.6施工配合措施53</p><p>

23、;<b>　　結 論55</b></p><p><b>　　致 謝56</b></p><p><b>　　參考文獻57</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國經濟的持續(xù)增長，全國交通事業(yè)也高速發(fā)展，

24、橋梁在建設中的扮演著相當重要的地位，近年來，我國橋梁建設取得了豐碩的成果，橋梁跨徑不斷打破世界紀錄，施工方法不斷更新。</p><p>　　本次蘇家灣大橋的設計為一座主跨為80m的上承式鋼筋混凝土箱板拱橋，該設計書詳細地論述了這一類橋設計的基本理念和方法、施工的關鍵技術與應力控制技術等。并且嚴格遵照設計的程序，內容包括對拱橋的概述、方案的初選、方案的比選、最后的評定以及對橋梁的內力計算、結構計算和驗算、施工組織圖

25、設計、施工方法的選擇等，設計還詳細介紹了拱橋的纜索吊裝施工法。</p><p>　　關鍵詞：方案的比選，鋼筋混凝土，上承式拱橋，纜索吊裝。</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the steady increase of our country’s economy, the transportat

26、ion had gain a high development and became more and more important. The last several years have proved to be fruitfully for the brake of the world records in span and the development of methods in erection.</p>&l

27、t;p>　　A reinforced concrete of the deck type of arch bridge is designed in this paper. Its main span is 80 meters. The basic theory and conception of the deck type of arch bridge and the key technique of construction

28、and controlling stresses are described in detail. It also contains calculation of arch and internal stresses, calculation of structure internal forces. Additionally, design of construction drawings, selection of construc

29、tion method and so on are presented. It also discusses the main const</p><p>　　KEY WORDS: comparison of projects, reinforced concrete, the deck type of arch bridge, the erection with cableway construction me

30、thod, fixed arch</p><p><b>　　、</b></p><p>　　第1章 設計資料及概述</p><p><b>　　1.1設計要求</b></p><p>　　1.1.1設計數(shù)據(jù)及橋面要求</p><p>　　設計荷載：公路－II級＋人群作用，人

31、群荷載3.5kN/m2；</p><p>　　橋面寬度：行車道寬14.0米，按雙向四車道標準設計，行車道兩側各設2米寬人行道（不含拱肋結構尺寸），；</p><p>　　設計行車速度：50km/h。</p><p>　　橋梁坡度：橋面縱坡：雙向1.0%；</p><p>　　橋面標高：111.753m。</p><p>

32、;　　1.2 水文地質情況及橋位地形</p><p>　　表1.1 地面里程樁號和地面高程</p><p><b>　　地質情況：</b></p><p>　　橋位地質已經鉆探，擬建橋址位于千島湖西部，地處山前和山坡地帶，地勢變化較大?；鶐r埋藏較淺，但上部巖層較破碎。本工程在勘探深度范圍內所揭示的地層可劃分5個亞層，自上而下依次描述如：①雜填土

33、、②強風化含礫晶凝灰?guī)r、③強偏中等風化含礫晶凝灰?guī)r、④中等風化含礫晶凝灰?guī)r、⑤微風化含礫晶凝灰?guī)r。</p><p><b>　　氣象情況：</b></p><p>　　年平均氣溫17.4℃；年極端最高氣溫39.8℃，年極端最低氣溫-4.2℃，月平均最高氣溫33.5℃（出現(xiàn)在7月份）；月平均最低氣溫0.5℃。</p><p><b>　

34、　通航標準：不通航。</b></p><p><b>　　1.3設計規(guī)范</b></p><p>　　1．中華人民共和國交通部頒布標準《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTJD 60-2004</p><p>　　2. 公路橋涵設計手冊《拱橋》（上冊）</p><p>　　3. 中華人民共和國交通部頒布標準《公路鋼筋混

35、凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG D62-2004</p><p>　　4. 中華人民共和國交通部頒布標準《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》JTG D63-2007 </p><p>　　5. 中華人民共和國交通部頒布標準《公路工程技術標準》JTG B01-2003</p><p>　　6. 中華人民共和國交通部頒布標準《公路圬工橋涵設計規(guī)范》JTG D61-20

36、05</p><p>　　7．中華人民共和國交通部頒布標準《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTJ 041-2000</p><p><b>　　第2章 方案比選</b></p><p>　　橋梁的方案比選是初步設計階段的工作重點，此階段進行了五個初擬方案的對比，選出三個較優(yōu)方案，再按照橋梁 “實用、安全、經濟、美觀、環(huán)保”的原則，認真對比三個方案，最終

37、確定出最優(yōu)的方案。</p><p><b>　　2.1 初選方案</b></p><p>　　根據(jù)地形與設計要求，初步擬定六個方案如下：</p><p>　　1.方案一：跨徑組合為23.5+43+23.5m的連續(xù)剛構，主梁采用箱型截面，等截面；主墩采用雙薄壁柔性空心墩。</p><p>　　2. 方案二：主跨為72m的梁

38、式上承式拱橋，主拱圈采用箱型斷面，拱圈厚1.5m，寬18.1m，主梁采用空心板截面，拱上立柱直徑為1m，其中距為8.5m。</p><p>　　3.方案三：主跨為65m的單塔不等跨，邊跨為35m，邊中跨比為0.583，索塔高40m，跨中主纜距橋面距離為5m。</p><p>　　4.方案四：主跨為95m的下承式拱橋，失跨比為1/5，拉索間距為5m。</p><p>

39、　　5.方案五：25m+50m+25m斜腿剛構橋，中跨為50m，邊中跨比為1:2，采用變截面箱梁。</p><p>　　6．方案六：25m+40m+25m的連續(xù)梁橋，邊中跨比為5:8，采用預應力T型梁，全橋等截面。</p><p><b>　　2.2 方案比選</b></p><p>　　由于經濟和技術的要求，選定上層式拱橋、斜退剛構橋、連續(xù)梁

40、橋為比選方案。</p><p>　　方案比選主要從總體布局、環(huán)境協(xié)調、技術先進性、施工可能性、景觀要求、技術經濟等方面考慮，同時考慮要符合橋梁發(fā)展規(guī)律，體現(xiàn)現(xiàn)代新技術的成果。橋型的選擇要求在技術上可靠，在施工中切實可行。綜上所述，選出以下三個比較方案如下：</p><p><b>　　2.2.1第一方案</b></p><p>　　——上承式混

41、凝土箱板拱橋 </p><p>　?。?）總體布置：此方案為10m+80m+10m上層式混凝土箱板拱橋，主拱圈采用跨徑為72m的等截面懸鏈線拱，矢跨比為1/6，主梁為0.8+0.85的鋼筋混凝土空心板簡支梁橋，和預應力空心板簡支梁橋。</p><p>　?。?）截面特性：拱圈截面寬18m，高1.5m，采用多條箱板組成的截面。主梁采用空心板型截面高度為0.8m；跨中為20m預應力空心板高度0

42、.85m。</p><p>　　（3）施工方法和特點：主拱圈采用預制整體吊裝，這種方式可使箱型截面預制采用臥式澆筑，可采用干硬混凝土，并在振動臺上進行施工，節(jié)省大量模版，提高工效，閉合箱型截面抗彎和抗扭剛度大，吊裝穩(wěn)定性好。</p><p>　?。?）結構特點：拱橋是一種推力結構，支承拱的的墩臺和地基必須承受拱端的強大的推力，因而修建拱橋需要良好的地基，拱橋的施工進度快，后期養(yǎng)護工作少，其

43、抗風穩(wěn)定性好，造價低，維護費用低，現(xiàn)采用的鋼管混凝土拱橋，能極大地提高承載力，減輕自重，使其跨徑大幅度的提高。</p><p><b>　　2.2.2第二方案</b></p><p><b>　　——斜腿剛構橋</b></p><p>　　(1)總體布置：此方案為25m+50m+25m斜腿剛構橋，中跨為50m，邊中跨比為1

44、:2</p><p>　　(2)截面：跨中高1.5m，根部高2.75m，跨中底板20cm，根部底板30cm，腹板厚45cm厚度不發(fā)生變化，頂板厚25cm全橋厚度不發(fā)生變化，20x100的變厚度</p><p>　?。?）結構特征：結構剛度大，變形小，主梁連續(xù)無縫，行車平順又可最大限度地應用平衡懸臂施工；墩梁固結節(jié)省了大型支座的昂貴費用，減少了墩及基礎的工程量，并改善了結構在水平荷載作用下的

45、受力性能。</p><p>　?。?）施工特點：合攏順序為先邊跨合攏后跨中合攏，同時密切配合設計與施工的要求，充分利用了預應力混凝土承受負彎矩能力強的特點，將跨中正彎矩轉化為根部負彎矩。 </p><p><b>　　2.2.3第三方案</b></p><p><b>　　——連續(xù)梁橋</b></p><

46、;p>　　(1)總體布置：此方案為25m+40m+25m簡直連續(xù)梁橋，中跨為40m，邊中跨比為5:8</p><p>　　(2)全橋為等截面T型梁，梁高1.2m，全橋為預應力簡之T梁橋，下部結構為樁柱式敦，直徑為2m。</p><p>　　(3)結構特點：結構輕盈，行車舒適，線形優(yōu)美；施工技術比較成熟，占用施工場地少，施工進度易環(huán)境影響。本橋地形平坦，較適合連續(xù)梁橋型。結構受力合理，

47、結構輕盈，行車舒適，線形優(yōu)美。</p><p>　　(4)施工特點：本橋橋位處在干無水流，所以基礎采用明挖和鉆孔灌注樁施工，墩身采用翻?；蚧Ｊ┕?，箱梁施工時先將墩和梁臨時錨固，形成施工0號塊，采用掛籃懸臂現(xiàn)澆施工，跨中合龍。合龍順序為先邊跨合龍后中跨合龍最后將臨時錨固約束解除。</p><p><b>　　2.3方案比較表</b></p><p&

48、gt;　　表2.1方案的技術經濟比較 </p><p><b>　　2.4推薦橋型方案</b></p><p>　　從總體布局、環(huán)境協(xié)調、技術先進性、施工可能性、景觀要求、技術經濟等方面考慮，此橋采用上層式拱橋較為合理，簡潔、輕巧、美觀、且拱橋與地形極為相稱。由于地形和施工要求，使連續(xù)剛構橋在此地不利于修建，由于造價過高，后期的

49、養(yǎng)護工作量大，使斜拉橋也不可行。</p><p>　　因此，本設計采用方案一。</p><p><b>　　第3章 拱圈計算</b></p><p>　　3.1設計資料及基本數(shù)據(jù)</p><p>　　3.1.1 設計標準</p><p>　　設計荷載 公路-Ⅱ級汽車荷載，人群荷載3.5kN/m&

50、lt;/p><p>　　橋面凈寬凈16m附2x2m人行道</p><p>　　3.1.2主要材料及其數(shù)據(jù)</p><p><b>　　凈跨徑ln=72m</b></p><p>　　凈矢高 fn=12m</p><p>　　凈矢跨比 fn/ln=1/6</p><p>　　拱圈

51、厚度d =1.5m</p><p><b>　　拱圈寬度b=18m</b></p><p>　　拱圈材料重力密度r1=24 kN/m3</p><p>　　箱梁頂部蓋板為M10漿砌C35混凝土預制板其余均為C35現(xiàn)澆混凝土，其強度設計值分別為5.47MPa和13.69MPa。砌體的彈性模量Em=22000MPa，C35混凝土彈性模量3.15x1

52、04。拱上建筑采跨徑10m的簡支板。</p><p>　　假定拱軸系數(shù)m=2.514，y1/4/f0=0.215</p><p>　　拱軸拱角處的切線與水平線交角:</p><p>　　Φ=tan-1479268.33/1000=38.62001o</p><p>　　sinΦ= 0.6241 cosΦ= 0.7813</p>

53、<p>　　3.1.3 拱圈幾何力學性質</p><p><b>　　1) 拱圈計算數(shù)據(jù)</b></p><p>　　拱圈截面如圖3-1所示，幾何力學性質如表所示</p><p>　　拱圈截面為C35混凝土與C35預制板砌體的組合截面。拱的結構計算采用彈性材料力學方法，以C35作為標準層，預制板砌體則乘以砌體彈性模量Em與C35彈性

54、模量的比值=Em/Ec=22000/3.15x104=0.7</p><p>　　圖3.1 箱型拱截面（單位cm）</p><p>　　表3.1拱圈截面幾何力學性質計算</p><p>　　截面面積： A=8.49m2</p><p>　　截面重心距底邊： yb=S/A=6.6097/8.49=0.778m</p>

55、<p>　　截面重心距頂邊： yt=1.5-0.778=0.722m</p><p>　　截面對重心軸的慣性矩：</p><p>　　I=I0+I’-Ayb2=0.7253+5.9046-8.49x0.7782=1.4910m4</p><p>　　截面回轉半徑： i===0.4191m</p><p>　　計算跨徑：

56、 l0=la+2ybsinΦ=72+2x0.778x0.6241=72.9711m</p><p>　　計算失高： f0= fn+（1-cosΦ）yh=12+（1-0.7813）x0.778=12.1702m</p><p>　　計算矢跨比： f0/l0=12.1702/72.9711=0.1668</p><p>　　拱軸線長度： La=

57、1/v1xl0=1.07473x72.9711=78.424m</p><p><b>　　2) 拱圈截面坐標</b></p><p>　　表3.2拱圈幾何性質表</p><p>　　3.1.4 確定拱軸系數(shù)</p><p>　　拱軸系數(shù)按假定尺寸驗算，先求拱的自重壓力線在拱跨1/4點的縱坐標y1/4與矢高f0的比值y1

58、/4/f0，如該值與假定值0.21(m=2.814)符合，則可確定作為拱軸系數(shù);否則，另行假定拱軸系數(shù)，直至假定與驗算結果相符。</p><p>　　y1/4/f0可按下式求得：</p><p>　　y1/4/f0=∑M1/4/∑Ma 式（3-1）</p><p>　　式中：∑M1/4—拱的自重作用下，半拱自重對

59、拱跨1/4點彎矩;</p><p>　　∑Ma—拱的自重作用下，半拱自重對拱腳的彎矩。</p><p><b>　　計算見一下說明:</b></p><p>　　1)立柱及以上結構自重對1/4跨、拱腳的彎矩</p><p>　　a)立柱位置按表和圖查取、計算，如表所示（表3.3）</p><p>

60、<b>　　圖3.2立柱示意圖</b></p><p><b>　　表3.3立柱位置</b></p><p><b>　　b)立柱處y1計算</b></p><p>　　P1: y1=7878mm</p><p>　　P2:y1=3554-x（16000-15000）=3221

61、mm</p><p>　　P3: y1=1099-x（26000-24000）=766mm</p><p>　　c)yt/cosΦ中間插入值計算</p><p>　　P1: yt/cosΦ=840 mm</p><p>　　P2: yt/cosΦ=768- x（16000-15000）=763mm</p><p>　　

62、P3: yt/cosΦ=734- x（26000-24000）=731mm</p><p>　　d）立柱及蓋梁高度計算</p><p>　　以下計算中的750mm為跨中拱圈中線至拱圈上緣距離，立柱底至蓋梁底高度 h=y1+750-yt/Φ</p><p>　　P1: h=7878+750-840=7784mm</p><p>　　P2: h=

63、3221+750-763=3208mm</p><p>　　P3: h=766+750-731=785mm</p><p>　　e)拱上建筑自重及其對1/4跨、拱腳彎矩。每個立墻傳至拱圈的自重</p><p>　　(1)人行道、緣石、欄桿，每側7+1.44+1.25=9.69kN/m，兩側2x9.69=19.38kN/m，立柱中距為10m，每段立柱下壓力為10x19

64、.38=193.8kN/m</p><p>　　(2)每個橋面鋪裝，24kN/m3, 0.1x16x10x24=384kN</p><p>　　(3)10mm防水層，0.2kN/m2， 0.2x16x15=48k</p><p>　　(4)0.7厚空心板，空心折減率0.7, 0.7x20x10x0.8x25=2800kN</p><p>　

65、　P3上的空心板 0.7x20x10x2x0.8x25=5600kN</p><p>　　(5)蓋梁，鋼筋混凝土結構，兩端挑出。</p><p>　　1/2x（18+20）x1x1.5x25=750kN</p><p>　　(6)柱身。每段拱圈上3個立柱，柱身直徑1m，柱身高h?；炷两Y構，其自重為 3xπx0.52xhx24</p><p>

66、;　　(1) ～(5)項合計P1～P2 為3982kN。P3蓋梁及以上自重為6782kN</p><p>　　(6)項自重見表（表3.4）</p><p>　　表3.4拱上建筑自重及其對1/4跨、拱腳彎矩</p><p>　　2)拱圈半拱懸臂自重作用下，1/跨和拱腳的剪力和彎矩。拱圈截面面積應采用幾何截面面積，即不考慮不同材料的換算面積，A=8.49m2。</

67、p><p>　　自(199年手冊)附表(III)-19（7) ,拱圈半拱懸臂自重作用下1/4跨和拱腳的剪力P1/4、Pa和彎矩M1/4和Ma：</p><p>　　P1/4=Arl0表值=8.49x24x72.9711x0.25345=3768.4445kN</p><p>　　M1/4= Arl02/4表值=8.49x24x72.97112/4x0.12561=340

68、71.005kN·m</p><p>　　Pa= Arl0表值=8.49x24x72.9711x0.53736=7989.786kN</p><p>　　Ma= Arl02/4表值=8.49x24x72.97112/4x0.51646=140086.865kN·m</p><p>　　3）以上表和第2）項計算合計</p><p

69、>　　∑M1/4=54610.96+34071.005=88681.965kN·m</p><p>　　∑Ma= 270630.44+140086.865=410717.305kN·m</p><p>　　∑M1/4/∑Ma=88681.965/410717.305=0.216kN·m</p><p>　　m=2.514時相應的y

70、1/4=0.215，計算值0.216接近</p><p>　　3.2 成橋階段的內力計算</p><p>　　3.2.1 不計彈性壓縮的拱直重水平推力H ‘</p><p>　　Hb’=∑Ma/f0=410717.305/12.170=33748.341kN</p><p>　　3.2.2 彈性中心位置、彈性壓縮系數(shù)和拱自重彈性壓縮水平推力&

71、lt;/p><p>　　彈性中心離拱頂距離ya，可自(1994年手冊》附表( III)-3求得。</p><p>　　ya/f0= 0.329011,ya=0.329011f0 =0.329011x12.170=4.004m </p><p>　　按《1994年手冊》，彈性壓縮系數(shù)µ1和µ可自附表(III)-9和附表</p><

72、p>　　(III)－11求得。</p><p>　　µ1 =表值x（r/f0）2</p><p>　　=11.2581x（I/A）1/f02</p><p>　　=11.2581x（1.4910/8.49）x1/12.1702</p><p><b>　　=0.013349</b></p>

73、<p>　　µ =表值x（r/f0）2</p><p>　　=9.79500x（I/A）1/f02</p><p>　　=9.79500x（1.4910/8.49）x1/12.1702</p><p><b>　　=0.011614</b></p><p>　　=0.013349/（1+0.01161

74、4）=0.013196</p><p>　　按《1994年手冊》公式(4-18) ,彈性壓縮引起的彈心中心贅余力(推力為正，拉力為負)為</p><p>　　△Hg=-x=-0.013196x33748.341=-445.343kN</p><p><b>　　3.2.3自重效應</b></p><p><b>

75、;　　1）拱頂截面</b></p><p>　　y=y1-ya=0-4.004=-4.004</p><p><b>　　cosΦ=1.0</b></p><p>　　計入彈性壓縮水平推力</p><p><b>　　Hg=（1-）</b></p><p>　　=

76、33748.341x(1-0.013196)=33302.998kN</p><p>　　軸向力： Ng=Hg/cosΦ=33302.998kN</p><p><b>　　彈性壓縮彎矩：</b></p><p>　　△Mg=（y1-ya）△Hg</p><p>　　=（0-4.004）x（-445.343）=1783.

77、153kN·m</p><p>　　本例假定拱軸線符合不考慮彈性壓縮的壓力線，自重作用下，僅有彈性壓縮彎矩。</p><p><b>　　2）拱腳截面</b></p><p>　　y=y1-ya=12.170-4.004=8.166m</p><p>　　cosΦ=0.78133</p><

78、p>　　計人彈性壓縮的水平推力： Hg=33302.998kN (同拱頂截面)</p><p>　　軸向力： Ng=Hg/cosΦ=33302.998/0.78133=42623.473kN</p><p><b>　　彈性壓縮彎矩： </b></p><p>　　Mg =（y1-ya）△H</p><p>　　

79、=8.166 x（-）</p><p>　　=8.166 x（-0.013196x33748.341）</p><p>　　=-3636.672kN·m</p><p>　　3.2.4 公路一Ⅱ級汽車荷載效應</p><p>　　公路—Ⅱ級車道荷載的均布荷載標準值為 q＝10.5kN/m ；集中荷載標準值按以下規(guī)定選?。簶蛄河嬎憧鐝?/p>

80、小于或等于5m時， P＝180kN ；橋梁計算跨徑等于或大于50m時， P＝360kN ；橋梁計算跨徑在 5m～50m 之間時，P值采用直線內插求得。計算剪力效應時，上述集中荷載標準值P應乘以 1.2 的系數(shù)。公路—Ⅱ級車道荷載的均布荷載標準值q和集中荷載標準值P按公路—Ⅰ級車道荷載的 0.75 倍采用。本例為公路一Ⅱ級效應，4車道，橫向折減系數(shù)為0.67，跨徑為72.9711m， q＝7.875 kN/m Pk=270kN。<

81、;/p><p>　　拱圈寬度為18，承載雙車道公路-Ⅱ級汽車荷載。按《規(guī)范》第5.1 .3條，拱上建筑采用柱式墩且活載橫橋向布置不超過拱圈以外，可考慮活載均勻分布于拱圈全寬。</p><p><b>　　1）汽車荷載沖擊力</b></p><p>　　按《通規(guī)》條文說明公式（4-7）、（4-8）,自振頻率計算如下：</p><p

82、>　　f1= 式（3-2）</p><p>　　ω1=105x 式（3-3）</p><p>　　式中: f1—自振頻率(Hz) ；</p><p><b>　　ω1—頻率系數(shù)；</b></p><p>　　l0—計算跨徑，l0=72.9711m</p>

83、;<p>　　E—結構材料彈性模量（N/m2）,E=3.15x104MPa=3.15x1010N/m2</p><p>　　I0—結構跨中截面慣矩，以m4計，In=1.4910m4；</p><p>　　mc—結構跨中處的單位長度質量，以kglm計，主拱圈結構跨中處自重為8.49 x 24 = 203.76kN/m（3.1.2見第1)項），換算為質量，其值為：</p&g

84、t;<p><b>　　N/m=x1/m=</b></p><p>　　f—拱失跨比，f=1/6。</p><p><b>　　ω1 =105x</b></p><p><b>　　=105x</b></p><p><b>　　=26.238</

85、b></p><p><b>　　f1 =</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1.1913Hz</b></p><p>　　按《通規(guī)》第4.3.2條，當f1<1.5Hz時，沖擊系數(shù)=0.05,據(jù)此，汽車均布荷載為1.05x

86、4x0.67x7.875=16.54kN/m , </p><p>　　集中荷載1.05x4x0.67x270=567kN/m，以上荷載用于拱全寬。</p><p><b>　　2）拱頂截面</b></p><p>　　為了加載公路一I級均布荷載，拱頂截面考慮彈性壓縮的彎矩及其相應的軸向力影響線面積，可自《1994年手冊》附表(III)-14(

87、59)查得，其值為:彎矩影響線面積M=表值l02 =表值x72.97112；相應的軸向力影響線面積萬=表值l0=表值x72.9711。</p><p>　　為了加載公路-Ⅱ級集中荷載，拱頂截面不考慮彈性壓縮的彎矩影響線坐標及與其相應的軸向力(拱頂即為水平推力夕的影響線坐標可自考《1994年手冊》附表(Ⅲ)-13（36）和附表(III)-12（8）分別查取最大正負彎矩(絕對值)影響線坐標和相應的水平推力影響坐標，其

88、值為：彎矩影響線坐標M’=表值l0=72.9711；相應的水平推力影響線坐標H1=表值xl0/f0=表值x72.9711/ 12.1702=表值x6。 </p><p><b>　　上述計算數(shù)據(jù)見表</b></p><p>　　注:《1994年手冊》對于均布荷載.可采用影響線面積，而且考慮了彈性壓縮，它適用于老荷載標準的等代荷載，也適用于新荷載標準的均布荷載。《1

89、994年手冊》對于集中荷載.可采用影響線坐標，但此坐標值不計彈性壓縮，因此應再計人彈性壓縮。</p><p>　　表3.5拱頂截面彎矩及其相應的軸向力影響線面積和坐標</p><p><b>　　a)拱頂截面正彎矩</b></p><p>　　均布荷載作用下考慮彈性壓縮的彎矩：</p><p>　　Mmax=16.54x

90、36.666=606.456kN·m</p><p>　　相應的考慮彈性壓縮的軸向力：</p><p>　　N=16.51x29.630=489.191kN</p><p>　　集中荷載作用下不考慮彈性壓縮的彎矩：</p><p>　　Mmax=567x3.846=2180.682kN·m</p><p

91、>　　不考慮彈性壓縮的水平推力：</p><p>　　H1=567x1.405=796.635kN</p><p>　　性壓縮附加水平推力：</p><p>　　△H=H1=-0.013196x796.635=-10.512kN</p><p><b>　　彈性壓縮附加彎矩：</b></p><

92、p>　　△M=（y1-ya）△H</p><p>　　= (0-4.004)x(-10.512)</p><p>　　=42.090kN·m</p><p>　　考慮彈性壓縮的水平推力：</p><p>　　H=H1+△H=796.635-10.512=786.123kN</p><p>　　考慮彈性壓

93、縮的彎矩：</p><p>　　Mmax=max+△M=2180.682+42.090=2222.772kN·m</p><p><b>　　b)拱頂截面負彎矩</b></p><p>　　均布荷載作用下考慮彈性壓縮的彎矩:</p><p>　　Mmin=-16.54x24.585=-406.636kN

94、3;m</p><p>　　相應的考慮彈性壓縮的軸向力:</p><p>　　N=16.54x26.240=434.010kN</p><p>　　集中荷載作用下不考慮彈性壓縮的彎矩:</p><p>　　min=567x（-0.837）=-474.579kN·m</p><p>　　相應的不考慮彈性壓縮的水

95、平推力:</p><p>　　H1=567x0.647=366.849kN</p><p>　　彈性壓縮附加水平推力:</p><p>　　△H=H1=-0.013196x366.849=-4.841kN</p><p><b>　　彈性壓縮附加彎矩:</b></p><p>　　△M=（y1-y

96、a）△H</p><p>　　= (0-4.004)x( -4.841)</p><p>　　= 19.383kN·m</p><p>　　考慮彈性壓縮水平推力:</p><p>　　H=H1+△H=366.849-4.841=362.008kN</p><p>　　考慮彈性壓縮的彎矩:</p>

97、<p>　　Mmin =min+△M=-474.579+19.383=-455.196kN·m</p><p><b>　　3)拱腳截面</b></p><p>　　為了加載公路-Ⅱ級均布荷載，拱腳截面考慮彈性壓縮的彎矩及其相應的軸向力的影響線面積，可自《1994年手冊》表(III)-14（52）查得，其值為: </p><p

98、>　　彎矩影響線面積: </p><p>　　M =表值xl02=表值x72.79112，</p><p>　　相應軸向力影響線面積: </p><p>　　N=表值xl0=表值x72.7911</p><p>　　為了加載公路-Ⅱ級集中荷載，拱腳截面不考慮彈性壓縮的彎矩影響線坐標及與其相應的水平推力和左拱腳反力影響線坐標(拱腳反力

99、不受彈性壓縮影響，沒有彈性壓縮附加力)，可自《1994年手冊》附表(III)-13 (35),附表(Ⅲ)-12（8）附表（III）-7(8)分別查取最大(絕對值)正負彎矩影響線坐標、相應的水平推力影響線坐標和左拱腳反力影響線坐標，其值為:</p><p>　　彎矩影響線坐標: </p><p>　　=表值xl0=表值x72.7911;</p><p>　　相應的水

100、平推力影響線坐標:</p><p>　　H1=表值xl0/f0=表值x72.7911/12.170=表值x6；</p><p>　　左拱腳反力影響線坐標V=表值</p><p>　　上述數(shù)值計算如表（3.6）所示。</p><p>　　表3.6拱腳截面彎矩及其相應的水平推力和左拱腳反力影響線面積和坐標</p><p>

101、<b>　　a)拱腳截面正彎矩</b></p><p>　　均布荷載作用下考慮彈性壓縮彎矩：</p><p>　　Mmax=16.54x105.070=1737.859N·m</p><p>　　相應的考慮彈性壓縮的軸向力：</p><p>　　N=16.54x38.905=643.489kN</p>

102、;<p>　　集中荷載作用下不考慮彈性壓縮的彎矩：</p><p>　　max=567x3.947=2237.949kN</p><p>　　相應的不考慮彈性壓縮的水平推力：</p><p>　　H1=567x14.461=8199.387kN</p><p>　　彈性壓縮附加水平推力：</p><p>

103、　　△H=H1=-0.013196x8199.387=-108.199kN</p><p><b>　　彈性壓縮附加彎矩：</b></p><p>　　△M=（y1-ya）△H</p><p>　　= (12.170-4.004)x(-108.199)</p><p>　　= -883.553kN·m</

104、p><p>　　考慮彈性壓縮的水平推力：</p><p>　　H=H1+△H=8199.387-108.199=8091.188kN</p><p>　　考慮彈性壓縮的彎矩：</p><p>　　Mmax=max+△M=2237.949-883.553=1354.396kN·m</p><p>　　與Mmax相應

105、的左拱腳反力Vt=1.2x567x0.29189=198.602kN（《通規(guī)》第4.3.1條規(guī)定，集中荷載計算剪力時，乘以1.2）</p><p><b>　　軸向力：</b></p><p>　　N=HcosΦs+VtsinΦa</p><p>　　=8091.188x 0.7813+198.602x0.6241</p><

106、;p>　　=6445.593kN</p><p><b>　　b)拱腳截面負彎矩</b></p><p>　　均勻荷載作用下考慮彈性壓縮的彎矩：</p><p>　　Mmin=-16.54x77.465=-1281.271kN·m</p><p>　　相應考慮彈性壓縮的軸向力:</p>&l

107、t;p>　　N=16.54x27.463=454.238kN</p><p>　　集中荷載作用下不考慮彈性壓縮的彎矩:</p><p>　　min=-567x4.426=-2509.542kN·m</p><p>　　相應的不考慮彈性壓縮的水平推力:</p><p>　　H1=567x4.610=2613.87kN</p

108、><p>　　彈性壓縮附加水平推力:</p><p>　　△H=H1=-0.013196x2613.87=-34.493kN</p><p><b>　　彈性壓縮附加彎矩:</b></p><p>　　△M=（y1-ya）△H</p><p>　　= (12.170-4.004)x(-34.493)&

109、lt;/p><p>　　= -281.670N·m</p><p>　　考慮彈性壓縮的水平推力:</p><p>　　H=H1+△H=2613.87-34.493=2579.377kN</p><p>　　考慮彈性壓縮的彎矩:</p><p>　　Mmin=min+△M=-1281.271-281.670=-15

110、62.941kN·m</p><p>　　與Mmin相應的左拱腳反力Vt=1.2x567x0.93888=638.814kN（《通規(guī)》第4.3.1條規(guī)定，集中荷載計算剪力時，乘以1.2）</p><p><b>　　軸向力:</b></p><p>　　N=HcosΦs+VtsinΦa</p><p>　　=2

111、579.377x 0.7813+638.814x0.6241</p><p>　　=2413.951kN</p><p>　　4)拱頂、拱腳截面汽車效應標準值匯總</p><p>　　其中按《規(guī)范》第5.1.1條.汽車荷載產生的拱各截面正彎矩，拱頂至拱跨1/4點，乘以0.7折減系數(shù);拱腳乘以0.9，拆減系數(shù);拱跨1/4點至拱腳.用直線插入法確定。</p>

112、<p>　　表（3.7）拱頂、拱腳截面汽車效應標準位匯總</p><p>　　3.2.5 《規(guī)范》第5.1.4條第I款拱的強度驗算用的人群荷載效應</p><p>　　圖3.3 人群荷載單側布置（尺寸單位:cm）</p><p>　　人群荷載分布于拱圈寬度以外，按《規(guī)范》第S.I.3條，應考慮人群荷載的不均勻分布。</p><p&g

113、t;　　當人群荷載在橋兩側布置時，因對稱加載，全拱寬每米長度荷載強度為2 x 3.5=7kN/m</p><p>　　當人群荷載僅在橋一側布置時，因偏心荷載，拱圈外緣受力強度較高，以偏心受壓方法，近似地計算如下:</p><p>　　取拱圈順橋向單位長度，拱圈受壓面積A=1x18=18m2,截面彈性抗力矩W=1/6x1x182=54m3。豎向力V=3.5kN/m,偏心彎矩材=3.5x9=3

114、1.5kN·m/m</p><p><b>　　邊緣最大壓力強度：</b></p><p>　　f=3.5/18+31.5/54=0.78</p><p><b>　　平均壓力強度：</b></p><p>　　fa=3.5/18=0.194</p><p><

115、;b>　　f/fa=4.0</b></p><p><b>　　偏心系數(shù)4.0</b></p><p>　　4.0x3.5=14kN/m>兩側對稱分布強度7kN/m,采用14kN/m。</p><p>　　人群荷載效應，可利用汽車均布荷載效應數(shù)值，乘以14/16.54=0.846人群荷載效應標準值見表3.8</p&

116、gt;<p>　　表3.8人群荷載效應標準值</p><p>　　3.2.6溫度作用和混凝土收縮作用效應</p><p>　　1)當?shù)貧v年最高日平均溫度為39.8，最低日平均溫度為-4.2，按《通規(guī)》第4.3.1條條文說明。</p><p><b>　　結構最高溫度為:</b></p><p>　　Tc=2

117、4.14+= 24.14+=38.3；</p><p><b>　　結構最低溫度為:</b></p><p>　　To===-1.5。</p><p>　　封拱溫度預計在15-20℃之間。在合龍以后，結構升溫38.3-15=23.3，降溫20+1.5=21.5。</p><p>　　按《1994年手冊》公式(4-32 )

118、 ，溫度變化引起的彈性贅余力H1:</p><p>　　H1= 《1994年手冊》公式（4-32）</p><p>　　式中:a—混凝土線膨脹系數(shù)，按(規(guī)范)表3.3 .5-3 ,α=0.00001；</p><p>　　△t—溫度變化值，℃；</p><p>　　l0—拱的計算跨徑l0=72.7911m；</p><p&

119、gt;<b>　　=表值x</b></p><p>　　=0.095463x=0.000021913</p><p>　　µ—系數(shù)，見第五款，µ=0.011614</p><p>　　====22.986kN/℃</p><p>　　以上計算為溫度變化19C，全拱寬的彈性中心贅余力，溫升取正值，溫降取

120、負值。按《規(guī)范》第5.1.8條，溫度作用效應已在上式乘以0.7折減系數(shù)。</p><p>　　溫度上升23.3℃，H1=23.4x22.986=537.872kN</p><p>　　溫度下降 21.5℃，H1=-21.5x22.986=-494.199kN</p><p>　　溫度變化引起的節(jié)目作用效應見《1994年手冊》公式（4-33）、公式（4-34）。<

121、;/p><p>　　拱頂截面溫度上升引起的軸向力Nt、彎矩Mt和剪力Vt</p><p>　　Nt=HtcosΦ=537.872x1=537.872kN</p><p>　　Mt=Ht（yt-ya）=537.872（0-4.004）=-2153.639kN·m</p><p>　　Vt=HtsinΦ=537.872x0=0</p&

122、gt;<p>　　拱頂截面溫度下降引起的軸向力Nt、彎矩Mt和剪力Vt</p><p>　　Nt=HtcosΦ=-494.199x1=-494.199kN</p><p>　　Mt=Ht（yt-ya）=-494.199（0-4.004）=1978.773kN·m</p><p>　　Vt=HtsinΦ=-494.199x0=0</p&g

123、t;<p>　　拱腳截面溫度上升引起的軸向力Nt、彎矩Mt和剪力Vt</p><p>　　Nt=HtcosΦ=537.872x 0.7813=420.239kN</p><p>　　Mt=Ht（yt-ya）=537.872x（12.170-4.004）=4392.263kN·m</p><p>　　Vt=HtsinΦ=537.872x0.62