成都理工大学工程技术学院毕业论文四川荣县旭水大桥空腹式拱桥设计作者姓名：张晋玮专业名称：土木工程指导教师：王刚讲师成都理工大学工程技术学院学位论文诚信承诺书本人慎重承诺和声明：1.本人已认真学习《学位论文作假行为处理办法》（中华人民共和国教育部第34号令）、《成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为处理实施细则（试行）》（成理工教发〔2013〕30号）文件并已知晓教育部、学院对论文作假行为处理的有关规定，知晓论文作假可能导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。
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承诺人（学生签名）：20 年月日摘要拱桥是我国最常用的一种桥梁型式，其式样之多，数量之大，为各种桥型之冠，特别是公路桥梁，据不完全统计，我国的公路桥中7%为拱桥。
本桥是单跨的，净跨径为80m等截面悬链线拱桥。
采用空腹式拱上结构，在主拱上侧布置立柱，主拱圈为等截面钢筋混凝土箱型截面。
本设计主要包括两方面：一是全桥方案的设计。
包括：拱圈、立柱、承台、桥面板及桥面铺装层的材料及尺寸的确定；拱圈几何力学性质的计算；拱轴系数的确定；主桥设计计算。
其中主桥设计计算主要包括相关参数的计算、恒载内力计算、活载内力计算、温度变化和混凝土收缩引起的内力计算。
二是拱圈整体“强度—稳定”验算，全桥方案设计的验算包括：主拱圈截面强度验算、整体“强度—稳定”验算、拱圈整体“强度—稳定”验算、拱脚直接抗剪强度验算。
关键词：拱桥箱型拱内力强度稳定性AbstractArch bridge is one of the most commonly used bridge type in our coun-try, the style of the great number of them, for all kinds of bridge, hightway Bridges, in particular, according to incomplete statistics, 7% of China's highway bridge arch bridge. This is a single span bridge, cross section such as net span of 80 m catenary hingeless arch arch bridge. Using hollow type on the arch structure, decoirate in the main arch upper pillar, the main arch ring for the section of reinforced concrete box section, etc.This design mainly includes two aspects:One is the design of the whole bridge. Including: arch ring, column, pile caps, bridge panel and bridge deck pavement materials and the determination of size; Calculating arch ring geometrical and mechanical properties. The determination of the arch axis coefficient; Main design calculation. The main design mainly includes the calculation of relevant parameters, dead load, live load internal force calculation, internal force calculation temperature variation and concrete shrinkage caused by internal force calculation.Second, the arch ring the overall "strenrgth - stability calculation, calculating the whole bridge design includes: main arch ring section of intensity, overall" strength - stability calculation, arch ring "strength - stability calculation, the arch foot direct shear strength calculation.Keywords:arch bridge, box arch, force, strength, stability目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 前言. (5)1 设计资料 (6)2 拱圈力学性质 (7)3 确定拱轴系数 (10)3.1 立墙及以上结构自重对l/4跨、拱脚的弯矩 (10)3.1.1 立墙位置 (10)3.1.2 立墙处y1计算 (11)y 中间插入值计算 (11)3.1.3 /cost3.1.4 立墙及墙帽高度计算 (11)3.1.5 拱上建筑自重及其对l/4跨、拱脚弯矩 (11)3.2 拱圈半拱悬臂自重作用下，1/4跨和拱脚的剪力与弯矩 (13)3.3 验算拱轴系数 (13)3.4 不计弹性压缩的拱自重水平推力H g′ (13)3.5 弹性中心位置、弹性压缩系数和自重弹性压缩水平推力 (14)4 主桥设计计算 (15)4.1 自重效应 (15)4.1.1 拱顶截面 (15)4.1.2 拱脚截面 (15)4.2 公路－II级汽车荷载效应 (16)4.2.1 汽车荷载冲击力 (16)4.2.2 拱顶截面 (17)4.2.3 拱脚截面 (19)4.2.4 拱顶、拱脚截面汽车效应标准值汇总 (21)4.3 人群荷载效应 (22)4.4 温度作用效应 (23)4.4.1 拱顶截面 (24)4.4.2 拱脚截面 (25)4.5 混凝土收缩效应 (25)5 拱的验算所用荷载效应 (27)5.1 拱的整体“强度——稳定”验算用荷载效应 (27)5.2 拱脚截面直接抗剪强度验算用荷载效应 (29)5.2.1 自重剪力 (29)5.2.2 汽车荷载剪力 (29)5.2.3 人群荷载剪力 (30)5.2.4 温度作用效应 (30)5.2.5 混凝土收缩效应 (31)5.2.6 与剪力相应的轴向力 (31)6 拱圈作用效应标准值汇总 (32)7 主拱验算 (34)7.1 拱圈截面强度验算 (34)7.2 拱圈整体“强度-稳定”验算 (38)7.3 拱脚截面直接抗剪验算 (39)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)附件1 箱型拱立面图.................................................. 错误!未定义书签。
附件2 立墙及桥面铺装.............................................. 错误!未定义书签。
附件3 箱型拱截面图.................................................. 错误!未定义书签。
前言拱桥造型优美，曲线圆润，富有动态感,在我国拥有悠久的历史。
它是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。
从早期的石拱桥到混凝土拱桥，再到钢拱桥、钢管混凝土拱桥,伴随着建筑材料、建造技术、设计理论的不断进步，拱桥的各项指标记录一次次被打破。
拱桥在日常生活中也越来越常见，所以本次设计涉及的是等截面悬链线混凝土空腹式箱型拱桥。
本设计中用到了结构力学、材料力学、结构设计原理、桥梁工程等学科的诸多知识。
并且我从图书馆借阅了大量参考书籍力求将设计做到规范、合理、清楚。
虽然该桥结构不算复杂，但整个结构设计计算量大，数据众多，难度较大。
当然也正是由此，我得到切实的锻炼和提高，它使我这四年所学的专业知识更加系统化、具体化，对我以后从事桥梁方面的工作具有很好的指导意义。
1 设计资料设计荷载 公路-Ⅱ级汽车荷载，人群荷载2.8125kN/m桥面净宽 净7.0m 附2⨯1.0m 人行道净跨径 n l =80m净矢高 n f =16m 净矢跨比1=n n f l拱圈厚度 2.0d =m拱圈宽度 b=7.0m材料重力密度 1γ=24kN/m 3箱梁的顶部盖板为M10浆砌C35混凝土预制板其他均为C35现浇混凝土，强度设计值分别为 5.47MPa 和13.69[9]MPa 。
砌体弹性模量22000m E =MPa ，C35混泥土弹性模量41015.3⨯MPa [5]。
拱上建筑采用跨径5m 的简支板。
假定拱轴系数m=2.240。
22.004/1=f y 其中，1/4y 为拱轴线1/4跨处坐标，0f 为计算矢高。
拱轴线的拱脚处切线与水平线交角()1tan 4673.32/10005a ϕ-=⨯⎡⎤⎣⎦ =43.066° 《公路桥涵设计手册，拱桥（上册）》[1]附表III-2，sin a ϕ=0.68284，cos 0.73057a ϕ=。
2 拱圈力学性质拱圈截面如图2.1所示。
700图2.1 拱圈截面图（尺寸单位：cm ）拱圈截面为C35混凝土与C35混凝土预制板砌体的组合截面。
拱的结构计算应采用弹性材料力学方法，把C35作为标准层，预制板砌体则乘以砌体弹性模量m E 与C35弹性模量的比值 41015.3/22000/ψ⨯==c cu E E =0.7[7]。
拱圈截面的几何力学性质如表2.1所示。
由表2.1得如下数据：截面面积：A=5.403m 2截面重心距底边：b y =S/A=5.445/5.403=1.008m截面重心距顶边：t y =1.9-1.008=0.892m截面对重心轴的惯性矩[7]：20'b I I I Ay =+-=0.5246+7.2835-5.403⨯1.0082=2.3183m 4截面回转半径：i ===0.655m计算跨径：02sin n b a l l y ϕ=+=80+2⨯1.008⨯0.68284=81.3766m 计算矢高：()01cos n a b f f y ϕ=+-=16+(1-0.73057)⨯1.008=16.2716m 计算矢跨比[6]：00/f l =16.2716/81.3766=0.2拱轴线长度[6]：011s L l v ==1.10367⨯81.3766=89.813m 11v 见《公路桥涵设计手册，拱桥（上册）》[1]附表III-8。