课程设计---拱桥结构设计计算说明书《桥梁工程》课程设计专业：姓名：班级：****** ******第1页桥梁工程课程设计─────………................................................. ……………………拱桥结构设计计算说明书一．课程设计的目的1. 培养学生综合运用所学桥梁工程理论知识，解决钢筋混凝土拱桥结构的设计和计算问题，掌握钢筋混凝土拱桥结构分析和计算的理论与方法。

2. 强调规范在桥梁结构设计中的重要性，培养学生运用专业理论知识和专业规范进行桥梁结构设计的能力。

3. 进一步提高学生绘制桥梁工程施工图、使用计算机的能力。

二．课程设计的内容1. 确定主拱圈截面构造尺寸，计算拱圈截面的几何、物理力学特征值；2. 确定主拱圈拱轴系数 m 及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸；3. 结构恒载计算；4. 主拱结构内力计算(永久作用、可变作用) ；5. 温度变化、混凝土收缩徐变引起的内力；6. 主拱结构的强度和稳定计算；7. 拱上立柱(墙) 的内力、强度及稳定性计算； 8. 绘制 1～2 张相关施工图。

装……………………………………………………………………………………………………...订三．课程设计的时间时间：两周；安排在理论课结束之后。

四．课程设计的方法1．独力思考，继承与创新设计时要认真查阅和阅读参考资料，继承前人的设计成果和经验，根据课程设计的具体要求，大胆改进和创新。

2．结合和参考本指导的算例，进行拱桥结构的设计计算，掌握拱桥的计算理论和设计内容与方法。

线五．课程设计的步骤1．设计准备：了解设计任务书，明确设计要求、设计内容、设计步骤；通过查阅教科书和相关设计资料，了解设计的理论和方法；准备好设计所需资料、工具书、工具软件；拟好设计计划。

2．设计实施：根据课程设计任务书的要求，参考设计指导书和教科书，确定设计的主要内容、计算顺序；根据相关计算理论，计算和填写相关图表的内容。

使用图表给出计算结果和结构的相关验算结果。

3．汇总设计成果：课程设计计算书，课程设计要求绘制的工程图纸。

六．拱桥课程设计计算第2页空腹式等截面悬链线无铰拱设计一．设计题目空腹式等截面悬链线无铰拱设计二．设计资料 1．设计标准设计荷载：汽车荷载公路－I 级，人群荷载3.5kN/m2 桥面净空净－7+2×(1.25m+0.25 m)人行道+安全带净跨径 L 0＝80ｍ净高 f 0＝13.3m 净跨比f 0/L0＝1/62．材料数据与结构布置要求拱顶填料平均厚度(包括路面，以下称路面)h d ＝0.5m ，材料容重γ1＝22.0kN/m3 主拱圈材料容重(包括横隔板、施工超重)γ2＝25.0kN/m3 拱上立柱（墙）材料容重γ2＝25kN/m3 腹孔拱圈材料容重γ3＝23k Ｎ/m3 腹孔拱上填料容重γ4＝22kN/m3 主拱圈实腹段填料容重γ1＝22kN/m3本桥采用支架现浇施工方法。

主拱圈为单箱六室截面，由现浇30号混凝土浇筑而成。

拱上建筑采用圆弧腹拱形式，腹拱净跨为5m ，拱脚至拱顶布置6跨 (主拱圈的具体几何尺寸参照指导书实例修改自定) 。

3．设计计算依据交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2019) 交通人民出版社交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62－2019) 交通人民出版社交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2019) 交通人民出版社《公路设计手册-拱桥(上) 》人民交通出版社，2000.7二. 主拱圈截面几何要素的计算 (一) 主拱圈横截面设计拱圈截面高度按经验公式估算H= l0/100 + Δ=80/100+0.7=1.5m (Δ=0.6～0.8)拱圈由六个各为1.5m 宽的拱箱组成，全宽B 0=9.0m。

拱圈横断面的构造如图1所示。

……….......................................第3页(二) 箱形拱圈截面几何性质截面积：A=(1.5×1.5-1.05×1.14) ×6=6.318m2 绕箱底边缘的静面矩：（1. 5⨯1. 5⨯0. 75-1. 14⨯1. 05⨯0. 725）⨯6=4. 918m 3 S=主拱圈截面重心轴：y 下=S/A=0.778m y 上=1.5-0.778=0.722m 主拱圈截面绕重心轴的惯性矩：I x =6⨯（1. 5⨯1. 53÷12+1. 5⨯1. 5⨯0. 02742-1. 14⨯1. 053÷12-1. 14⨯1.05⨯0. 05242）=1. 862m 41/21/2拱圈截面绕重心轴的回转半径： r ω=（I x /A ）=（1. 862/6. 318）=0. 543m三、确定拱轴系数第4页 (上部结构的构造布置如图2所示。

图2上部结构构造（尺寸单位：mm ）1. 主拱圈假定m=2.514，相应的y 1/4/f =0. 215，f 0/l 0=1/6，查《拱桥》(上册) 表(III)-20(7)得：sinφj =0.62411，cosφj =0.78133，φj =38˚46'40" 主拱圈的计算跨径和计算矢高： l =l 0+2y 下sinφj =80.9711 m f =f 0+y 下(1-cosφj ) =13.470 m拱脚截面的水平投影和竖向投影 x =Hsinφj =0.9362 m y =Hcosφj =1.1720 m 将拱轴沿跨径24等分，每等分长Δl =l /24=3.3738 m，每等分点拱轴线的纵坐标y 1=[表(III)-1值]×f ，相应的拱背曲面坐标y ' 1=y 12y 上/cosφ，拱腹曲面坐标y " 1=y 1+y 下/cosφ。

第5页………................................................. ……………………具体数值见表1。

主拱圈几何性质表表1装……………………………………………………………………………………………………...订2. 拱上腹孔布置从主拱两端起拱线起向外延伸后向跨中对称布置五对圆弧小拱，腹拱圈厚d'=0.4m，净跨径l ' 0=5m，净矢高f' 0=0.625m，座落在宽为 0.5m 的钢筋混凝土排架式腹拱墩支承的宽为 0.6m 的钢筋混凝土盖梁上。

腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。

腹拱墩墩中线的横坐标l x ，以及各墩中线自主拱拱背到腹拱起拱线的高度 h =y 1+y 上×(1-1/cosφ) - (d'+f' 0) ，分别计算如表2线k =ln(m +m 2-1) =1.573腹拱墩高计算表表2由f ' 0/l ' 0=1/8，查《拱桥》(上册) 表3-2得第6页 sinφ0=0.513918，cosφ0=0.85784，φ0=30˚55'35" 腹拱拱脚的水平投影和竖向投影x '=d'×sinφ0=0.4×0.513918=0.2056m； y'=d'×cosφ0=0.4×0.85784=0.3431m(二) 上部结构恒载计算三、结构恒载计算（一）各部分恒载重力 1、腹拱各部分重力 1）腹拱数据由f 0/L 0=1/8 圆弧拱算得: sinφ0=0.513918， cosφ0=0.85784 腹拱内弧半径R=5.3125m ，拱轴线长度 s=5.7394m一个腹拱圈上填料面积 A=2.5m 2一孔2腹拱重力G 1=[5. 7394⨯0. 40⨯23+(5. 0+0. 4⨯0. 513918⨯2) ⨯0. 5⨯22. 0+2.5⨯22]⨯7=1171. 28KN2、横墙顶填料、路面重力1号、2号、3号、4号、5号横墙'=(0. 577⨯0. 841⨯22+0. 577⨯0. 5⨯22. 0) ⨯7=119. 159KN G 23、横墙墩帽重力1号、2号、3号、4号、5号横墙'=(0. 577+0. 6) ⨯ G 34、横墙重力1⨯0. 275⨯7⨯23=26. 056KN 2'. 39KN 1号横墙 P 1=9. 99⨯7⨯1⨯23=1608'. 91KN 2号横墙 P 2=6.31⨯7⨯1⨯23=1015'3号横墙 P . 16KN 3=3. 56⨯7⨯1⨯23=573第7页………................................................. …………………… '4号横墙 P . 99KN 4=1. 59⨯7⨯1⨯23=2555、横墙压力''1'=2924P . 885KN 1=G 1+G 2+G 3+P '+G 3'+P 2'=2332P 2=G 1+G 2. 405KN''3'=1889P . 655KN 3=G 1+G 2+G 3+P '+G 3'+P 4'=1572P 4=G 1+G 2. 485KNP 5=G 11171. 28==585. 64KN 22装……………………………………………………………………………………………………...6、拱顶实腹段路面重力 P . 92KN 6=0. 6⨯13. 3⨯7⨯22. 0=12287、拱顶实腹段填料重力 P 7=作力点距离拱顶 13. 3⨯1⨯1⨯13. 3⨯7⨯22=682. 73KN 33=9. 98KN 4订（二）验算压力线同拱轴线的重合度以拱脚为固定端，拱顶为悬臂端，计算半跨拱各部分重力对L/4和拱脚的力矩。

主拱圈重力对L/4和拱脚的垂直截面剪力和弯矩，查附录表（Ⅲ）-19计算，得'/4=0. 25345P L ⨯6. 318⨯25. 0⨯80. 971=3241. 465KN2'/4=0. 12583M L ⨯6. 318⨯25. 0⨯80. 971/4=32576. 387KN线P j '=0. 53736⨯6. 318⨯25. 0⨯80. 971=6872. 50KN2M 'j =0. 51646⨯6. 318⨯25. 0⨯80. 971/4=133707. 37KN其余各力对L/4和拱脚弯矩列入表2第8页拱脚弯矩 M j =173180.5+133707.37=306887.87KN.m L/4处弯矩 M L/4=32576.387+33957.78=66534.17KN.m 根据判别条件，得M L /4y=0. 216≈L /4=0. 215 （与选用的拱轴系数相符） M j f按无矩法计算，不计弹性压缩恒载水平推力'=H gM j f=306887. 87=22783. 06KN13. 470腹拱推力靠近主拱拱顶一侧的腹拱，一般多做成两平铰拱，在较大的恒载作用下和考虑到周围的填料等构造的作用，可以折中地按无铰圆弧拱计算其推力，而不计弯矩的影响。