拱桥计算书(2)

2020-02-20 14:12

一个腹拱重:P=∑Pi=424.8544KN b、腹拱墩重 1号腹拱墩:

P=0.7929*10*0.5*24=95.1480KN 2号腹拱墩:

P=0.0672*10*0.5*24=8.0640KN C、腹拱集中恒重

P13=424.8544+95.1480=520.0024KN

P14=(424.8544-69.2475)/2+8.0640=185.8675KN (3)拱上实腹段 a、顶填料及路面

P15=lxhdB0γ3=4.3957*0.5*10*22=483.5270KN b、悬链线曲边三角形部分 m=1.988,k=ln(m+

m2?1)=1.310002

ξx=lx/l1=4.3957/8.2319=0.533984 kξx=0.699520

f1=f+y上(1-1/cosΨ)=2.3488-0.0173=2.3315 P16=[l1f1(shkξx-kξx)/(m-1)k]B0γ=173.3824KN 重心横坐标:

x0={[(shkξx-kξx/2)-( chkξx-1)/ kξx]/

(sh kξx-kξx)}lx=3.3057m

(三)、验算拱轴系数

上部结构的恒载对拱跨l/4截面和拱脚截面的力矩比值符合等于或接近选定的m系数相应的y1/4/f值的条件,则选定的m系数可作为该设计的拱轴系数使用。 (1)半拱恒载对拱跨l/4截面和拱脚的力矩

半拱恒载对拱跨l/4截面和拱脚的力矩计算及结果见表1-3。

半拱恒载对拱跨l/4截面和拱脚的力矩 表1-3

l/4截面分块号P0-12拱脚截面力臂(m)1.75003.7500力矩(KN.m)7084.5205910.0042697.00312917.6019854.116412463.2461力臂(m)恒重(KN)1771.1214520.0024185.8675483.5270173.38243133.90071.91810.8102力矩(KN.m)1737.2274P13P14P15P16927.4531140.47442805.15506.03404.9262

合计 (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:

∑Ml/4/∑Mj=2805.1550/12463.2461=0.225074188 假定的拱轴系数m=1.988,相应的yl/4/f=0.225 则∑Ml/4/∑Mj-yl/4/f=0.000074188<0.0025(半级) 说明假定的拱轴系数m=1.988与该设计的拱轴线接近,可选定m=1.988为设计的拱轴线系数。

(四)、拱圈弹性中心及弹性压缩系数

ys=[表(Ⅲ)-3值]f=0.330487*2.3488=0.7762m (rw/f)2=(0.85/12)/2.3488=0.010914

2

2

μ1=[《拱桥》(上册)表(Ⅲ)-9值] (rw/f)2 =11.2674*0.010914

=0.122972

μ=[《拱桥》(上册)表(Ⅲ)-11值]( rw/f)2 =10.1554*0.010914

=0.110836

μ1/(1+μ)=0.110702

(五)、永久荷载内力计算

1、 不计弹性压缩的恒载推力

H’g=∑Mj/f=12463.2461/2.3488=5306.2185KN

2、计入弹性压缩的恒载内力

计入弹性压缩的恒载内力计算见表1-4。

计入弹性压缩的恒载内力

项目y1y=ys-y1cosψNg=[1/cosψ-μ1cosψ/(1+μ)]Hg'Mg=[μ1/(1+μ)]Hg'y拱顶0.00000.77621.00004718.8095455.94693l/8截面0.12860.64760.992124765.5834380.4061l/4截面0.52850.24770.966334923.4730145.5012表1-4

拱脚2.3488-1.57260.838115838.8586-923.7594 (六)、可变荷载内力计算

1、基本可变荷载

本例基本可变荷载只有汽车和挂车荷载,统称为活载。 不计弹性压缩的活载内力见表1-5。 2、计入弹性压缩的汽车-20级内力

计入弹性压缩的汽车-20级内力见表1-6。 3、计入弹性压缩的挂车-100内力

计入弹性压缩的挂车-100内力见表1-7。 4、温度内力

拱圈合拢温度15℃

拱圈砌体线膨胀系数α=0.000008

不计弹性压缩的活载内力

截面项目 Mmax拱顶相应H1Mmin相应H1Mmax3l/8截面相应H1Mmin相应H1Mmax相应H1拱脚相应VMmin相应H1相应VK2069.421557.851539.703431.790265.136747.067447.842345.532240.910335.190830.677856.634726.705641.6195等代荷载2K20138.8430115.703079.406863.5804130.273494.134895.684691.064481.820670.381661.3556113.269453.411283.2390影响线面积K100129.1268136.042870.435257.2034154.826092.9424106.892196.3942104.0416105.4920105.9555120.564567.062891.9450面积1.74837.5264-1.31467.14912.26337.3591-2.06007.31645.179810.37802.6836-4.15804.29875.5483表1-5

力(KN.m或KN)汽车-20级挂车-100242.7385870.8318-104.3889454.5414294.8473692.7483-197.1108666.2646423.8169730.4199164.6529-470.9696229.5977461.8322225.75171023.9181-92.5948408.9517350.4171683.9733-220.1984705.2596538.91791094.7954284.3404-501.3023288.2815510.1354 计入弹性压缩的汽车-20

项目cosψsinψ与M相应的VN=H1cosψ+Vsinψ?1 △N=△HcosψNp=N-△NMy1弯矩y=ys-y1△M=△HyMp=M+△M1??H1级内力

MminMmax表1-6

拱脚 Mmin0.838110.54551730.4199164.6529229.5977461.8322444.362225.416921.3022423.0600-470.9696拱顶Mmax1.000.00454.5414MminMmax3l/8截面0.992120.12531692.7483666.2646与M相应的H1870.8318轴力870.831896.402896.4028774.4290242.7385454.541450.318650.3186404.2228-104.3889698.250576.688676.0843622.1662294.8473671.556573.756873.1756598.3808197.1108701.992080.858967.7687634.2233423.8169?H?0.000.776274.8279317.566439.0573-65.33160.12860.647699.3271394.174447.7649244.87572.3488-1.5726-127.1588296.6581-39.9707-510.9403注:除拱脚截面外,其他截面的轴力N用N=H1/cosΨ作近似计算,轴力单位KN,弯矩单位kN.m。

变化温差Δt=±15℃

10号砂浆砌60号块石的弹性模量E=800*9.0*10

3

=7.2*10MPa

计入弹性压缩的挂车-100内力

项目cosψ拱顶Mmax1.00MminMmax0.992120.12531683.9733705.25963l/8截面MminMmax0.838110.545511094.7954284.3404408.951745.271845.2718363.6799-92.5948689.405875.717275.1206614.2853350.4171710.861278.073677.4584633.4028-220.19841072.6695121.1960101.5756971.0939538.9179288.2815510.1354519.895631.913326.7469493.1487-501.30236

表1-7

拱脚 Mmin0.00sinψ与M相应的H11023.9181408.9517轴力与M相应的VN=H1cosψ1023.9181+Vsinψ?1 1??H1?H?113.3498113.3498910.5683225.75170.000.776287.9821313.7338△N=△HcosψNp=N-△NM弯矩y1y=ys-y1△M=△HyMp=M+△M0.12860.647635.1399-57.454998.0689448.486050.5605-169.63792.3488-1.5726-190.5929348.3250-50.1869-551.4892注:除拱脚截面外,其他截面的轴力N用N=H1/cosΨ作近似计算,轴力单位KN,弯矩单位kN.m。

温度下降在弹性中心产生的水平力: Ht=αEIΔt/[(表(Ⅲ)-5值)f]

=-8*10

-6

2

*7.2*10*0.51177*15/(0.93605*2.3488)

62

=-85.6244KN

温度下降在拱圈中产生的内力见表1-8。

温度下降在拱圈中产生的内力

项目cosψy=ys-y1表1-8

拱脚 0.83811-1.5726拱顶1.00000.77623l/8截面0.992120.6476Nt=Htcosψ(kN)Mt=-Hty(kN.m)-85.624466.4617-84.949755.4504-71.7627-134.6529(七)、主拱圈强度和稳定性验算

采用分项安全系数极限状态设计的构件,其设计原则是:荷载效应不利组合的设计值小于或等于结构抗力效应的


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