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1、会计学1桥梁工程桥梁工程 拱桥设计拱桥设计一、一、拱桥的总体布置拱桥的总体布置1-11-1、桥址方案比较确定桥位;、桥址方案比较确定桥位;1-21-2、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥面设计标高、主拱圈矢、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥面设计标高、主拱圈矢跨比;跨比;第1页/共14页1-31-3、确定桥梁的设计标高和矢跨比、确定桥梁的设计标高和矢跨比、确定桥梁的设计标高和矢跨比、确定桥梁的设计标高和矢跨比标高:标高:n n桥面标高桥面标高n n拱顶底面标高拱顶底面标高n n起拱线标高起拱线标高n n基础底面标高基础底面标高第2页/共14页矢跨比矢跨比矢跨比矢跨比根据跨
2、径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比(根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比(f/l)f/l)第3页/共14页不等跨的处理不等跨的处理不等跨的处理不等跨的处理多跨拱桥的多跨拱桥的“不等跨不等跨”问题,可以采用的措施有问题,可以采用的措施有:n n大跨用较大的矢跨比、小跨用较小大跨用较大的矢跨比、小跨用较小大跨用较大的矢跨比、小跨用较小大跨用较大的矢跨比、小跨用较小的矢跨比;的矢跨比;的矢跨比;的矢跨比;n n大跨采用较低的拱脚标高、小跨采大跨采用较低的拱脚标高、小跨采大跨采用较低的拱脚标高、小跨采大跨采用较低的拱脚标高、小跨采用较高的拱脚标高;用较高的拱脚标高;用较高的拱脚标高;用较高的拱脚标高;n n大
3、跨采用较轻的拱上填料、小跨采大跨采用较轻的拱上填料、小跨采大跨采用较轻的拱上填料、小跨采大跨采用较轻的拱上填料、小跨采用较重的拱上填料;用较重的拱上填料;用较重的拱上填料;用较重的拱上填料;第4页/共14页二、二、拱轴线型的选择拱轴线型的选择n n2.1 选择的总原则 尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。第5页/共14页2.2 2.2 拱轴线选择应满足的条件拱轴线选择应满足的条件拱轴线选择应满足的条件拱轴线选择应满足的条件1 1、尽量减小拱圈截面弯矩,使截面在附加内力影响下各、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;主要截面的应力相差不大,并不出现拉应
4、力;2 2、对于无支架施工,不用临时性施工措施,能满足各施、对于无支架施工,不用临时性施工措施,能满足各施工阶段的要求;工阶段的要求;3 3、计算方法简便;、计算方法简便;4 4、线型美观,便于施工;、线型美观,便于施工;第6页/共14页2.3 2.3 合理拱轴线与压力线合理拱轴线与压力线合理拱轴线与压力线合理拱轴线与压力线合理拱轴的概念 若拱轴线与某种荷载的压力线相吻合;则此时的拱圈截面上只有轴向力,若拱轴线与某种荷载的压力线相吻合;则此时的拱圈截面上只有轴向力,无弯矩作用,应力均匀;无弯矩作用,应力均匀;第7页/共14页2.32.3(续)(续)(续)(续)压力线作为压力线作为拱轴线?拱轴线
5、?n n从合理拱轴线的概念出从合理拱轴线的概念出发,我们希望发,我们希望“拱轴线拱轴线”能与荷载的压力线重能与荷载的压力线重合。合。n n但是,但是,“压力线压力线”是于是于某种荷载对应的。某种荷载对应的。n n桥梁在结构重力及活荷桥梁在结构重力及活荷载等多种荷载作用下,载等多种荷载作用下,采用某一荷载的压力线采用某一荷载的压力线作为拱轴线,也不可能作为拱轴线,也不可能与所有变化的荷载的压与所有变化的荷载的压力线重合力线重合现实的桥梁中,并无现实的桥梁中,并无现实的桥梁中,并无现实的桥梁中,并无“合理拱轴线合理拱轴线合理拱轴线合理拱轴线”n n公路拱桥恒载所占比重公路拱桥恒载所占比重大,一般采
6、用恒载压力大,一般采用恒载压力线作为拱轴线;线作为拱轴线;n n特殊情况,活载较大时,特殊情况,活载较大时,如铁路拱桥,可用恒载如铁路拱桥,可用恒载加一半活载的压力线作加一半活载的压力线作为拱轴线。为拱轴线。第8页/共14页2.4 常用的拱轴线常用的拱轴线型型(能表达为拱轴线方程)(能表达为拱轴线方程)(能表达为拱轴线方程)(能表达为拱轴线方程)圆弧线圆弧线优点:优点:拱轴各点曲率相同,线拱轴各点曲率相同,线型简单;型简单;缺点:缺点:矢跨比较大时,矢跨比较大时,与恒载与恒载压力线偏离较大,拱圈压力线偏离较大,拱圈受力不均;受力不均;适合于适合于20m20m以下的小以下的小跨径拱桥;跨径拱桥;
7、抛物线抛物线 均匀荷载下,拱的合理拱轴;均匀荷载下,拱的合理拱轴;适合于:适合于:恒载分布比较接近均匀的拱恒载分布比较接近均匀的拱桥,如矢跨比较小的大跨径桥,如矢跨比较小的大跨径空腹式拱桥、桁架拱、刚架空腹式拱桥、桁架拱、刚架拱等;拱等;二次抛物线方程:二次抛物线方程:也可采用高次抛物线也可采用高次抛物线第9页/共14页2.4 常用的拱轴常用的拱轴线型线型(续)(续)(续)(续)悬链线悬链线实腹拱桥的合理拱轴线实腹拱桥的合理拱轴线-恒载集度(单位长度的恒重)由拱恒载集度(单位长度的恒重)由拱顶向拱脚连续分布、逐渐增大;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空腹拱桥恒载压力
8、线在腹孔墩处有转折点,用悬链线作拱轴线与恒载压折点,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力线有偏离,但对拱圈控制截面有利;利;悬链线作空腹拱的拱轴线可采用悬链线作空腹拱的拱轴线可采用“五点重合法五点重合法”即:在拱顶、跨径即:在拱顶、跨径1/41/4及拱脚处使拱轴线与恒载压力及拱脚处使拱轴线与恒载压力线重合;线重合;悬链线、高次抛物线是目前大、中悬链线、高次抛物线是目前大、中跨径拱桥采用最普遍的拱轴线型;跨径拱桥采用最普遍的拱轴线型;第10页/共14页三、拱圈截面变化规三、拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定律和截面尺寸拟定 3.1 拱圈截面变化规律主拱圈:等截面及变截面型式;变截
9、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 的惯性矩 I ,对降低应力并非最有效选择恰当的拱轴线更重要。第11页/共14页3.13.1(续)(续)(续)(续)对大跨或很陡的圬工拱桥,根对大跨或很陡的圬工拱桥,根据拱厚系数确定:据拱厚系数确定:拱厚系数n 与恒载与活载的比值有关:恒载比重大则 n 较小(拱厚变化大)反之较大。空腹n=0.30.5;实腹n=0.40.6;钢砼n=0.50.8;【f/l 较小,上述的n取较小】第12页/共14页3.2 3.2 截面尺寸拟定截面尺寸拟定截面尺寸拟定截面尺寸拟定拱圈宽度:拱圈的宽度,主要取决于桥面的宽度,即行车道宽度与人行拱圈的宽度,主要取决于桥面的宽度,即行车道宽度与人行拱圈的宽度,主要取决于桥面的宽度,即行车道宽度与人行拱圈的宽度,主要取决于桥面的宽度,即行车道宽度与人行道宽度之和。道宽度之和。道宽度之和。道宽度之和。拱圈高度估算主拱圈高度的经验公式或数据,可作为设计计算时拟定估算主拱圈高度的经验公式或数据,可作为设计计算时拟定估算主拱圈高度的经验公式或数据,可作为设计计算时拟定估算主拱圈高度的经验公式或数据,可作为设计计算时拟定截面尺寸的参考截面尺寸的参考截面尺寸的参考截面尺寸的参考 ;拱圈构造尺寸第13页/共14页
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