源石大桥初步设计-桥梁与隧道工程本科毕业设计计算书.docx

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：源石大桥初步设计学 院： 土木工程学院专 业： 道路与桥梁工程班 级： 土木112学 号： 学生姓名： XXX指导教师： XXX2015 年 5 月 30 日本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 目录摘要IAbstractII第一章 基本资料、设计要求及技术标准11.1基本资料11.2技术标准11.2.1主要技术指标11.2.2材料及工艺21.3 设计总体要求21.3.1 拟定桥式方案21.3.2 方案比选及评价21.3.3 详细拟定推荐方案的结构尺寸31.3.4 对结构内力进行详细手算，并结合专业软件进行复核。31.3.5 进行配筋设计31.3.6 绘图31.3.7 工程数量统计31.3.8 撰写毕业设计说明书3第二章 桥型方案设计与比选42.1 概述42.2 桥跨布置与体系选择42.3 预应力普通混凝土连续梁桥52.3.1桥型介绍52.3.3施工方法设计72.3.4工程量估算72.4 拱梁组合体系桥82.4.1桥型介绍82.4.2尺寸拟定82.4.3施工方法设计92.4.4拱桥部分工程量估算102.5参考设计规范102.6桥梁设计最终方案确定11第三章 主拱圈设计计算及验算(手算)133.1设计资料143.2 拱圈几何力学性质143.3 确定拱轴系数163.4 不计入弹性压缩的自重水平推力203.5 弹性重心位置、弹性压缩系数和拱自重弹性压缩水平推力203.6 自重效应213.6.1拱顶截面213.6.2 拱脚截面213.7公路级汽车荷载效应223.7.1 汽车荷载冲击力223.7.2拱顶截面233.7.3拱脚截面263.7.4. 拱顶、拱脚截面汽车效应标准值汇总293.8 温度作用和混凝土收缩作用效应293.9 整体“强度-稳定”验算用的荷载效应323.10 拱脚截面直接抗剪强度验算用的荷载效应343.10.1自重剪力343.10.2 汽车荷载343.10.3 温度作用效应353.10.4 混凝土收缩效应353.10.5与剪力相应的轴向力353.11 拱圈效应标准值汇总353.12 拱圈截面强度验算373.13 拱圈整体“强度稳定”验算423.14 拱脚截面直接抗剪验算453.14.1温度上升453.14.2温度下降463.14.3不计温度作用463.15 拱圈配筋计算46第四章 拱上立柱的计算464.1 立柱抗推刚度计算464.2 P1立柱承载能力计算474.3 P1立柱偏心距计算484.4 立柱配筋计算49第五章 空心板的计算495.1 计算空心板的荷载横向分布系数和冲击系数495.1.1 计算荷载横向分布系数495.1.2 计算汽车冲击系数535.2 空心板内力计算545.2.1 恒载引起的一块板的最大弯矩545.2.2 活载引起的弯矩计算545.2.3 荷载组合555.3 截面配筋及验算555.3.1截面等效换算555.3.2配筋计算、判断截面类型565.3.3截面复核58结论59参考文献61致谢62I本科毕业论文（设计）摘要源石大桥位于贵州省金沙县源乡村，桥址地处山区丘陵地貌，地形起伏，喀斯特地貌明显，地质条件良好。根据最基本设计资料，初步拟定了拱桥、等截面连续梁桥两个方案。经过综合详尽的比较，最终以拱桥为设计方案。该拱桥为上承式空腹式拱桥，全桥由一跨跨越山谷的拱桥及两端引桥组成，拱桥的净跨径为72m，矢跨比为1/6。本桥主拱圈横截面采用了单箱三室型截面，全空腹式布局，腹孔柱式墩采用普通钢筋混凝土浇筑，腹孔上部结构均采用标准跨径8.8m的预制空心板。引桥上部采用标准跨径12m的预制空心板。确定桥梁形式后，计算拱轴系数为拱桥手算的重点部分，拱轴系数计算得准确性将直接影响后续计算，所以在进行拱轴系数计算过程中务必细心。本桥主拱采用悬链线作为拱轴线，拱轴系数经多次手算获得最佳值。第二步就要进行结构计算，计算取得最佳拱轴线系数后，再计算主拱圈内力以及温度混凝土收缩徐变的影响。完成以上工作之后，接下来进行结构验算，拱桥设计需要验算的方面有：拱圈截面的承载能力；拱圈拱脚抗剪能力。关键词：钢筋混凝土拱桥；上承式；拱轴系数；结构计算；拱桥验算II AbstractSource direction is located in guizhou province was jinsha source country, the bridge is located in the mountainous hilly topography, relief, karst landform, geological condition is good.According to the basic design data, initially drawn up arch bridge, such as section of continuous girder bridge two solutions. After comprehensive detailed comparison, finally to arch bridge design. The CFST arch bridge bearing type hollow type, the whole bridge by a cross of arch bridge across the valley and both ends of bridge approach, the net span of arch bridge is 72 m, rise-span ratio is 1/6. This bridge main arch ring cross section adopts single box type 3 rooms section, all type layout on an empty stomach, abdomen bore log pier using ordinary reinforced concrete pouring, ventral holes of the upper structure adopts the standard 8.8 m span precast hollow slab. Approach of upper with standard 12 m prefabricated hollowcore slab.Bridge after the form is determined, calculation of arch axis coefficient for the key parts of arch bridge by hand, arch axis coefficient calculation accuracy will directly affect the subsequent calculations, so must be careful in the process of the arch axis coefficient calculation. The main arch bridge using catenary as arch axis, coefficient of arch axis by hand is to get the best value for many times. the second step is to structure to calculate the optimal arch axis coefficient, then calculate the internal forces of the main arch ring and temperature effect of concrete shrinkage and creep.After finish the above work, the structure calculation, arch bridge design need to check the aspects are: (1) the bearing capacity of arch ring cross section; (2) the shear capacity of arch ring of arch feet.Key words: reinforced concrete arch bridge; Deck type; The arch axis coefficient; Structural calculation; Arch bridge calculation第 82 页 贵州大学本科毕业论文（设计） 第一章 基本资料、设计要求及技术标准1.1基本资料图 1-1 桥位布置图（等截面连续梁桥）源石大桥所处地形如上图所示，呈大V字型，桥位无通航要求。桥址位于毕节市金沙县源村镇，首建于1998年7月，地处风化岩带，强风化岩层最厚为18m左右，呈大V字型，无水文及通航要求。桥面无纵坡，横坡为：单向1.5%。当地多年平均气温17.8，最低极端气温-5，最高极端气温33。1.2技术标准1.2.1主要技术指标 、设计荷载：公路I级 、设计时速：100km/h 、桥面宽度：0.5m（防撞栏杆）+12.5m（车行道）+0.5m（防撞栏杆） 、桥面横坡：1.5 、平面线型：全桥位于直线段上 、桥面铺装：底层为厚度60cm厚C40混凝土预制空心板，中间层为1cm厚防水层，面层为10cm厚沥青混凝土。 、不计人群荷载、桥下无通航要求1.2.2材料及工艺混凝土：主拱圈采用C40，容重24kN/m3；立柱、盖梁、桥面板、防撞栏杆均采用C40，容重25kN/m3；承台及桩基采用C30，容重24kN/m3。1.3 设计总体要求1.3.1 拟定桥式方案首先拟定多个桥式方案，然后分步完成桥长确定、桥跨结构形式的选择、分孔布置、墩台形式的选择、施工方案及断面形式等的选择，并确定上、下部结构基本尺寸。桥梁分孔的时候应充分考虑桥址所处地形、桥址所处地质、桥下是否通航、桥下是否有交通等等因素。拟定结构尺寸时，应搜集相关资料，并结合已有的设计经验，在系统分析其数据的基础上，结合实际情况拟定。确定施工方法时，应首先对各种施工方法的工艺、所用机具、施工周期、施工环境及施工的难易程度有一个全面的了解，再根据本设计所用的桥型选用最适合的方法。每一种设计方案需绘一张图纸，图纸上需要给出桥梁总长、桥梁跨径、桥梁矢高、桥梁矢跨比、主梁的高度、最低水位、常水位等。方案比较图中应绘制立面图、平面图和横剖面图。并且在图中应给出适当说明和工程材料用量表。1.3.2 方案比选及评价方案比选时应主要注意以下标准：经济、美观、安全、功能，其中以安全和经济为重点。安全和功能两方面要求桥梁方案必须满足规范要求。桥梁下部基础必须修建在牢固的地层上。桥梁施工期间，也必须保证每个施工过程的安全。通过控制材料用量、控制施工周期、选择施工方法等，来进一步控制桥梁方案的经济型。1.3.3 详细拟定推荐方案的结构尺寸 结构尺寸拟定特别应注重以下关系：矢跨比，拱圈截面高度、宽度，桥宽、顶、底板与梁高的关系等数据。1.3.4 对结构内力进行详细手算，并结合专业软件进行复核。对第一方案进行详细的结构内力计算，根据计算结果估算普通钢筋。1.3.5 进行配筋设计根据普通钢筋的估算结果，初步拟定钢筋布置，然后进行验算。若验算结果不满足规范要求，则对普通钢筋或结构尺寸进行调整，直到满足规范要求为止，最终确定结构尺寸及普通钢筋布置。1.3.6 绘图绘制不少于5张设计图纸（第一方案桥位布置图、第二方案桥位布置图、第一方案上部结构一般构造图、第一方案截面钢筋图、第一方案施工步骤示意图）。设计绘图要求布局合理，线条清晰，比例正确，字体规范，内容完整。全部图纸采用标准A3图纸打印。1.3.7 工程数量统计 对设计桥型进行大体的材料用量估算。1.3.8 撰写毕业设计说明书设计计算书要求清晰详细（应包括详细的计算过程、力学图式、依据和必要的说明等）、理念合理，数据完备，图表规范，并应严格按照贵州大学本科生毕业设计工作指南执行。第二章 桥型方案设计与比选2.1 概述当前，我国公路以及道路的建设正火热地进行，国家对涉及民生的基础设施建设投入巨大，同时高速公路等高等级公路将成为我国经济建设的主动脉，其通畅、安全也将直接关系到国计民生。高等级公路中的桥梁对结构品质有较高的要求，即连续性好、伸缩缝构造少等，以提供高速度、高平稳、高舒适的行车条件。与相同跨径的简支梁桥相比，预应力混凝土连续体系梁桥由于具有小变形、大刚度、伸缩缝少、行车舒适平稳等许多优点，因而常常被选为高速桥梁的首要方案。然而这种桥梁施工工艺比较复杂、设备（材料）投入量较大，在中等跨度桥梁的建设中不占太大优势。此外，近年来，随着各国工程技术、经济实力以及交建的速度发展，出现了大批量的长桥。这些桥梁对跨径大多没有特别的要求，从而选用经济性较适合的中、小跨径桥。由于简支梁可以批量预制，连续梁又有较大的优点，所以人们希望将两者有机的结合起来，以加快建设速度，精简施工工序。2.2 桥跨布置与体系选择桥梁工程设计的基本目标是使设计的桥梁具有适用性、舒适性、安全性、经济性、先进性，并能很好的与周围的景致相协调。为实现这个目标，设计的时候需要开展深入的现场勘测和调查分析，取得准确的地质资料、水文资料和其它相关资料作为设计的依据。对于每一种可能的桥位方案，尽可能设计出多种基本满足建桥条件的可行桥式方案，然后通过初步比较筛选，排除一些能较为不足的方案，保留几个各具特色，又有优势，而一时难以取舍的方案，作更进一步研究和比较。不同的桥型方案提供了不同的经济技术指标，其中包括：主要材料及机具用量、劳动力的数量、施工的条件、工期的长短、养护的难易程度、运营条件等。为了获得这些指标，在通常的情况下，可以先拟定各方案的结构主要尺寸，拟定墩台基础及桥跨的施工方案，然后利用已掌握的资料分析，经过认真的评价比选工作，最后确定出一个经济技术多方面都比较理想的方案，对其桥跨、墩台基础等进行详细的结构设计。一般说来，设计的经济性应重点考虑，但是一个工程材料用量少，造价低廉，设备要求简单的方案并不一定是最佳方案，所以在选择方案时候，需要根据桥梁使用条件、施工工艺等结合各方面综合考虑。桥跨的布置与体系的选择是桥梁结构设计的重要内容之一，它直接影响结构的使用功能、安全、经济和美观。这一步需要解决的问题包括：确定桥梁分孔布置、桥梁孔径、确定桥下净空和桥梁标高以及合理选择结构形式等。首先要确定桥梁孔径。跨河桥的桥梁孔径一般根据水文计算确定，并应当满足规范的相关规定。根据已有建桥中的成熟经验，设计中应根据河床的最大允许冲刷深度，尽量缩短桥梁的总体长度，来节约总造价。 桥梁标高对于中小桥梁，一般由线路选线时规定，但对于桥下有通航的大跨度桥梁来说，往往由通航要求决定。总的说来，梁底的标高要保证桥下排洪和通航的要求，梁面的标高既要考虑结构本身的高度，又要考虑两岸引桥经济路堤高度以及取土难易和规范对线路纵向坡度的要求。根据以上所述，结合本桥的实际情况和具体要求，选取两种结构形式如下。2.3 预应力普通混凝土连续梁桥2.3.1桥型介绍 预应力普通混凝土连续梁桥，结构是把连续梁在中间的支座处固结，减小了梁支座处的负弯矩，增强其整体性；施工转换方便、较少的伸缩缝、行车舒适安逸、顺桥向抗弯刚度以及横桥向抗扭刚度较大、受力性能比较好，顺桥方向抗推刚度小，对温度变化、混凝土收缩徐变和地震均有利，是一种比较有竞争力的桥型。 2.3.2尺寸拟定 桥跨布置预应力混凝土连续梁桥的桥跨布置为等跨布置，其布置如图2-1所示。本图2-1 桥位布置图（等截面连续梁桥）桥采用三跨式预应力连续箱梁结构，其桥孔布置为43.2m+43.2m+43.2m。横向两车道布设，左侧1m路肩，右侧3m路肩。 截面尺寸 等截面连续梁桥的桥墩采用柱式桥墩，基础采用灌注群桩基础，详细信息见下图。 图2-2 桥梁平面布置图（等截面连续梁桥） 连续梁桥截面采用单箱单室形式，梁高4m，横向12.5m，箱梁顶板厚30cm，梁中底板厚25cm，支座处底板厚30cm，腹板厚60cm，顶部承托采用1：2的比例，高度为30cm60cm；底部采用1：1的比例,高度为30cm30cm。细部构造图如图2-3所示。 图2-3 桥梁横断面布置图（等截面连续梁桥） 下部结构 从结构受力性能方面考虑，连续梁桥采用梁体之间的固结来减小主梁在跨中的弯矩，同时来减小桥墩的结构尺寸；结构受力较为合理、性能比较优越。此桥桥墩采用圆柱式桥墩，直径1.5m，中间位置设置10.8m横系梁，基础为钻孔灌注群桩。图2-4 桥梁横系梁布置图（等截面连续梁桥）2.3.3施工方法设计 普通混凝土连续梁桥因梁体固结，又因跨径较小，高度不高，因此其最佳施工方法为满堂支架施工法施工，对于本桥采用此方法施工。2.3.4工程量估算 主梁选用C50混凝土，墩身选用C30混凝土，预应力钢筋12-75低松弛钢绞线，普通钢筋用HRB335钢筋。 主梁混凝土用量：桥梁半幅截面平均面积为11.80,则全桥每延米混凝土用量为23.6，总用量为3058.56。 普通钢筋用量：满足截面最小配筋率，普通钢筋截面面积换算为0.0472，全桥总长129.6m，则钢材用量为6.2。 墩身混凝土用量：墩身截面面积为7.1（四根）,桥墩每延米混凝土用量为7.1。2.4 拱梁组合体系桥2.4.1桥型介绍拱桥在我国公路上建设上使用较为广泛。拱桥与梁桥有一定的区别，一方面两者外形不同，另一方面两者的受力特点也有一定的差别。由力学知，拱桥在受到竖向荷载的作用下，两端将产生很大水平推力。正是由于这个水平推力，使拱内产生轴向压力，从而减小了拱圈截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的分布的应力与受弯梁上的应力相比，较为均匀。因此，可以充分发挥出主拱截面材料的强度，使跨越能力大大提高。2.4.2尺寸拟定 桥跨布置 由于此桥为旱地桥，所以不考虑桥下通航问题，桥跨布置为36m+79.2m+24m，总长为139.2m。拱上建筑为9跨等长的普通混凝土空心板，其布置图如下图所示。图2-5 桥型布置图（上承式空腹式拱桥） 截面尺寸 主拱圈采用了等截面矩形普通钢筋混凝土箱型截面，拱上采用预制等长度简支板，跨径为8.8m，拟采用普通钢筋混凝土空心板，根据经验初步拟定其细部构造图，如下图所示。图2-6 桥梁平面图（上承式空腹式拱桥）下部结构 拱上立柱采用圆柱形墩身上加钢筋混凝土盖梁，主拱圈基础采用群桩基础。图2-7 桥梁行车道板横断面图（上承式空腹式拱桥）拱圈 拱圈采用单箱三室型结构，拱圈宽9m，高1.3m，其结构图如图所示。图2-8 桥梁拱圈横断面图（上承式空腹式拱桥）2.4.3施工方法设计 主拱圈的施工，常见的施工方法有现场浇筑法、预制安装法、转体施工法，对于此桥，考虑到施工环境的影响，采用预制吊装法。拱上建筑桥面板采用预制安装法，以缩短工期。2.4.4拱桥部分工程量估算 主拱圈采用C40的普通钢筋混凝土，拱上建筑柱身采用C40钢筋混凝土，桥面空心板采用C40钢筋混凝土。钢筋为HRB335钢筋。 主拱圈混凝土用量：主拱圈箱型截面面积为4.46,主拱圈混凝土用量约为348。 桥面空心板混凝土用量：一块空心板截面面积为0.7，则总用量为555。 墩身混凝土用量：墩身混凝土用量约为90。 钢筋用量：由于没进行内力计算，只能按照截面配筋率大致估算，估算平均截面配筋率为0.2%。2.5参考设计规范1.公路工程技术标准(JTG B01-2003)2.公路路线设计规范(JTG D20-2006)3.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）5.公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）6.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)两种桥型基本情况分析完毕，所选方案详细信息见下表。指标标 内容 桥型I等截面连续梁桥II上承式拱桥 桥跨 布置（m）43.2336+79.2+24截面 形式单箱单室单箱三室支点 梁高4.0m1.3m跨中 梁高4.0m1.3m特点 施工体系之间的转换方便、伸缩缝较少、行车舒适安逸、顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度比较大、受力性能较好，顺桥向抗推刚度较小，对温变、混凝士收缩徐变及地震均有利。 桥型美观，能充分发挥材料的各种性能，跨越能力较大。施工工艺可采用满堂支架、顶推法、挂篮悬臂浇筑法等方法施工，要求较为严谨。可采用转体施工、预支安装、现浇等方法，技术成熟，施工方便。缺点梁体固结，但是在基础发生变位时稳定性差。在两侧桥墩处产生大的水平推力，对基础的要求比较高。经济型C40混凝土用量为3059m3,钢筋用量为6.2。C40混凝土993m3,钢筋用量为1.4。对比结果比选方案正选方案2.6桥梁设计最终方案确定 1该桥位地形大致成V字形，地质情况良好，基本能够满足拱桥对地基的要求。修建拱桥可以一跨跨过沟谷，避免了修建高大桥墩，减少了下部构造工程量及造价。2第二方案采用上承式拱。主拱采用分段预制，缆索吊装的施工技术，吊装重量较小，不需要大型吊装设备。主梁采用8.8米的空心板，采用预制安装。整座桥施工速度较快，工期较短，施工技术较成熟。3第一方案采用单跨为43.2米的连续梁桥，其预应力钢筋用量较大，使桥梁造价增大。且施工过程中要施加较多预应力，使施工较为复杂，又因运用挂篮悬臂浇注施工，使其工期较长。4拱桥主要承受轴向方面的压力，不会因为混凝土的收缩徐变从而导致过大的挠曲，这对于运营多年后的高速行车比较有利。且拱桥超载潜力较大，这适应未来交通发展较快的要求特点。且其耐久性能较好。综合经济指标较好。选用第二种方案（上承式拱桥）为本桥的设计方案。第三章 主拱圈设计计算及验算(手算)图3-1 桥型布置图3.1设计资料设计荷载 公路 级汽车荷载 设计时速 100km/h 桥面净宽 净12.5m （从左至右0.5+1+3.75+3.75+3+0.5） 净跨径 净矢高 净矢跨比 拱圈厚度 拱圈宽度 拱圈材料重力密度 箱梁为C40混凝土现浇梁，其强度设计值为15.64MPa, 砌体，C40混凝土弹性模量为3.2510。拱上建筑采用的是跨径为8.8m的混泥土空心板，。假定拱轴系数m=1.347，（为拱轴线1/4拱跨处坐标，为计算矢高）。拱轴线拱脚处切线与水平线交角4216.84/1000x(1/6)=（1994年拱桥手册上册附表（III-2），sin=0.575,cos=0.8182。参考文献：公路桥涵设计手册，拱桥（上册）（1994年），简称1994年手册。3.2 拱圈几何力学性质拱圈截面如图3-2所示，其几何力学性质如表2-1所示。拱圈截面为C40混凝土现浇。 图3-2 箱型拱截面（尺寸单位：cm） 拱圈截面几何性质计算表 表3-1编号尺寸及换算截面计算（m）换算面积A（m2)分块面积重心至全截面底边距y(m)对底边面积矩S=A*y对自身重心轴惯矩Io(m4)对底边惯性矩I=Ay2(m4)19.00.1522.70.650.1470.004410.0132420.20.920.360.650.4410.100910.447323-0.2（0.9+0.5）0.52-0.280.652.5430.582182.58071410.261.20.650.9570.232870.913855-0.2（1+0.6）0.56-0.960.651.3440.000642.35260.35141.40.652.6220.002555.0471合计4.46-2.8991.080981.88435 截面面积 A=4.46m 截面重心至底边的距离 y=s/A=2.899/4.46=0.65 截面重心至顶边的距离 y=1.3-0.65=0.65m 截面对重心轴的惯性矩 I= I+ I-A y=1.08098+1.88435-4.460.65=1.08098m4截面回转半径 计算跨径 计算矢高 计算矢跨比 拱轴线长度 见1994年手册附表-8 拱圈几何性质表 表3-2 截面号y1/foy1cosyb/cosyt/cosy1+yb/cosy1-yt/cos123 4 5 6 7 8 拱脚01.000000 12.120000 0.818200 0.794427 0.794427 12.914427 11.325573 10.833028 10.096299 0.831629 0.781599 0.781599 10.877898 9.314701 20.683018 8.278178 0.869878 0.747231 0.747231 9.025409 7.530947 30.549286 6.657346 0.893276 0.727659 0.727659 7.385005 5.929688 40.431220 5.226386 0.914750 0.710577 0.710577 5.936963 4.515810 50.328282 3.978778 0.934116 0.695845 0.695845 4.674623 3.282933 1/4跨60.240000 2.908800 0.951210 0.683340 0.683340 3.592140 2.225460 70.165972 2.011581 0.965895 0.672951 0.672951 2.684532 1.338630 80.105859 1.283011 0.978058 0.664582 0.664582 1.947593 0.618429 90.059388 0.719783 0.987608 0.658156 0.658156 1.377938 0.061627 100.026344 0.319289 0.994477 0.653610 0.653610 0.972899 -0.334321 110.006579 0.079737 0.998617 0.650900 0.650900 0.730638 -0.571163 120.000000 0.000000 1.000000 0.650000 0.650000 0.650000 -0.650000 注：（1）第7栏为截面重心至截面下缘竖直距离； （2）本表截面半拱分为12段，与1994年手册附录图-1对照，本表截面号的2倍为1994年手册附录图-1的截面号，例如本截面号2，相当于附录图-1內为截面号4； （3）第2栏自1994年手册附表（）-1查得，第4栏自附表（）-2查得tan,再求cos。3.3 确定拱轴系数拱轴线系数按假定的尺寸验算，先求拱的自重压力线在拱跨1/4点的纵坐标y1/4与矢高f0 的比值y1/4/ f0,如该值与假定值0.24（m=1.347）相符合，则可以确定为拱轴系数；否则，另行假定拱轴系数，直至假定与验算的结果相符。 可按下式求得： (2-1)式中： 拱轴线中拱跨1/4点的坐标；拱轴线计算矢高； 拱的自重作用下，半拱的自重对拱跨点弯矩； 拱的自重作用下, 半拱的自重对拱脚的弯矩;1）立柱和以上结构自重对1/4跨、拱脚的弯矩a)立柱位置按表3-3所示 立柱位置计算 表3-3立柱号距拱脚（mm）位置相应y1相应距拱脚（mm）相应 （mm）P149051#-4#10096522622399944782711P2137894#-7#52262012994419033711673P3226747#-10#20123191903329612673654P43155810#-12#31902961236000654650b）立墙处y1计算c)中间插入值计算（见表3-3）d）立柱及墩帽高度计算 以下计算中，650mm为跨中拱圈中线至拱圈上缘的距离，600mm为墩帽高度，见图3-1立柱底至墙帽顶高度 P1 h=8411+1250-757=8904mmP2 h=3866+1250-695=4421mmP3 h=1429+1250-666=2013mmP4 h=222+1250-653=819mm 立柱及墩帽高度计算 表 3-4立墙y1(mm)yt/(mm)立柱高度h(mm)p184117578904p238666954421p314296662013p4222653819e）拱上建筑自重及其对1/4跨、拱脚弯矩。每2个立柱传至拱圈的自重（1） 缘石、栏杆，每侧1.44+1.25=2.69kN/m，两侧22.69=5.38kN/m，立柱纵向间距为8.8m，每2个立柱下压力为8.85.38=47.344kN。（2） 10cm桥面铺装，24 0.112.58.824=264kN（3） 1cm防水层，0.2， 0.0112.58.80.2=0.22kN（4） 0.6m厚空心板，空心折减率0.7， 0.613.58.80.725=831.6kN（5） 墩帽，钢筋混凝土结构，两端挑出。 12.50.625=187.5kN 20.5（0.4+0.6）0.825=20kN 20.160.3525=2.8kN（6） 柱身，柱帽和柱身总高h，墩帽挑出端高0.6m；墩身宽0.7m，厚0.8m；墩身高（h-0.6）m。混凝土结构，横向每2个立柱其自重为20.70.8（h-0.6）24=26.88（h-0.6）kN（1） -（5）项合计1353.464kN (6)项自重见表3-5 拱上建筑自重及其对1/4跨、拱脚弯矩 表3-5立墙号立柱自重（kN）墩帽及以上自重（kN）合计（kN）1/4跨弯矩M1/4拱脚弯矩MS力臂（m）弯矩（kN.m）力臂（m）弯矩（kN*m）P1223.212 1353.4641576.6764.904567732.902043P2102.7081456.1728.6043212529.36986P337.981391.4444.673766503.27530928.6737639897.93131P45.8871359.35113.55818430.0808631.55842898.39886合计5783.64324933.35617103058.6021 2）拱圈半拱悬臂自重作用下，1/4跨和拱脚的剪力和弯矩。拱圈截面面积应该采用几何截面面积，自1994年手册附表（III）-19（6），拱圈半拱悬臂自重作用下1/4跨和拱脚的弯矩M1/4、Ms为：=表值 =表值 =表值=表值 =3）以上计算合计=176329.564kN.m=42784.461kN.m/=0.242639181,m=1.347时相应,计算值0.2426接近该值，所以假设m值是正确的。3.4 不计入弹性压缩的自重水平推力 176329.564/12.12=14548.644kN3.5 弹性重心位置、弹性压缩系数和拱自重弹性压缩水平推力弹性中心离拱顶距离ys,可从1994年手册附表（）-3求得。按1994年手册,弹性压缩系数可从附表（）-9和附表（）-11求得。按1994年手册公式（4-18），由弹性压缩引起弹性中心的赘余力（推力为正，拉力为负）为： I弯曲平面截面惯性矩A截面面积截面绕X轴回转半径f0计算矢高3.6 自重效应3.6.1拱顶截面 1994年手册公式（425）计入弹性压缩的水平推力：轴向力：弹性压缩弯矩：本例中假定的拱轴系数符合不考虑弹性压缩的压力线，在自重作用下，只有弹性压缩弯矩。3.6.2 拱脚截面（y1见表3-2）（见表3-2）计入弹性压缩的水平推力 （同拱顶截面）轴向力：弹性压缩弯矩：3.7公路级汽车荷载效应公路级汽车荷载加载于影响线上时，其中均布荷载为q=10.5kN/m；集中荷载当计算跨径为8.8m时，=180kN，当为50m及以上时，=360kN. 本设计跨径为72.7475m, =360kN。拱圈宽度设计为9.00m，布设双车道公路级汽车荷载。按公路圬工桥涵设计规范，拱上建筑采用柱式墩。3.7.1 汽车荷载冲击力按通规条文说明公式（4-7）、（4-8），自振频率计算公式如下： （3.2） 拱桥 （3.3）式中：自振频率（Hz）； 频率系数； 计算跨径，； 结构材料弹性模量（）,； 结构跨中截面惯性矩，以计，；结构跨中位置的单位长度质量，以计，主拱圈结构跨中位置自重为7.7056见表2-1，换算为质量，其值为拱矢跨比， 按通规第4.3.2条，当f1.5Hz时，冲击系数，据此，汽车均布荷载为1.05210.5=22.05 kN/m,集中荷载1.052360=756kN/m，以上荷载用于全部拱圈计算。3.7.2拱顶截面为了布设公路级均布荷载，拱顶截面需考虑弹性压缩的弯矩及其相应的轴向力影响线面积，可自1994年手册附表（）-14（12）查得，其值为： 弯矩影响线面积=表值 =表值；相应的轴向力影响线面积=表值=表值。为了加载公路级集中荷载，拱顶截面不考虑弹性压缩的弯矩影响线坐标及与其相应的轴向力（拱顶即为水平推力）的影响线坐标可自1994年手册附表（）-13（6）和附表（）-12（2）分别查取最大正负弯矩（绝对值）影响线坐标和相应的水平推力影响坐标，其值为：弯矩影响线坐标=表值=表值相应的水平推力影响线坐标=表值=表值=表值上述计算数据见表3-6 拱顶截面弯矩及其相应的轴向力影响线面积和坐标 表3-6影响线正弯矩负弯矩均布荷载考虑弹性压缩弯矩影响线面积0.0059372.7475=31.383-0.0052872.7475=-27.943相应的轴向力影响线面积0.3710272.7475=26.9910.3841672.7475=27.947集中荷载不考虑弹性压缩弯矩影响线坐标0.0491672.7475=3.576（24号截面）-0.0124972.7475=-0.909（10号截面）相应的水平推力影响线坐标 0.232626=1.396（24号截面）0.104756=0.6285（10号截面）（a） 拱顶截面正弯矩均布荷载作用下考虑弹性压缩的弯矩=22.0531.383=691.995kN.m相应的考虑弹性压缩的轴向力=22.0526.991=595.152kN集中荷载作用下不考虑弹性压缩的弯矩=7563.576=2703.456kN.m相应的不考虑弹性压缩的水平推力=7561.396=1055.376kN.m弹性压缩附加水平推力弹性压缩附加弯矩 考虑弹性压缩的水平推力考虑弹性压缩的弯矩（b）拱顶截面负弯矩均布荷载作用下考虑弹性压缩的弯矩=-22.0527.943=-616.143kN.m相应的考虑弹性压缩的轴向力=22.0527.947=616.231kN.m集中荷载作用下不考虑弹性压缩的弯矩=756（-0.909）=-687.204kN.m相应的不考虑弹性压缩的水平推力=7560.6285=475.146kN.m弹性压缩附加水平推力弹性压缩附加弯矩考虑弹性压缩水平推力考虑弹性压缩的弯矩3.7.3拱脚截面为了加载公路I级均布荷载，拱脚截面考虑弹性压缩的弯矩及其相应的轴向力影响线面积，可自1994年手册附表（）-14（12）查得，其值为： 弯矩影响线面积M=表值=表值72.7475 相应的轴向力影响线面积=表值=表值72.7475。为了加载公路级集中荷载，拱脚截面不考虑弹性压缩的弯矩影响线坐标及与其相应的水平推力和左拱脚反力的影响线坐标（拱脚反力不受弹性压缩影响，没有弹性压缩附加力）可自1994年手册附表（）-13（10）、附表（）-12（2）和附表（）-7（2