ModularUnit-6拱桥的设计.ppt

Modular Unit-0602 拱 桥 的 设 计,主 要 内 容,一、拱桥的总体布置 二、拱轴线型选择 三、拱圈截面变化规律及截面尺寸拟定,一、 拱桥的总体布置,1-1、桥址方案比较确定桥位； 1-2、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥面设计标高、主拱圈矢跨比；,1-3、确定桥梁的设计标高和矢跨比,标高： 桥面标高 拱顶底面标高 起拱线标高 基础底面标高,矢跨比,根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比（f/l),不等跨的处理,多跨拱桥的“不等跨”问题，可以采用的措施有： 大跨用较大的矢跨比、小跨用较小的矢跨比； 大跨采用较低的拱脚标高、小跨采用较高的拱脚标高； 大跨采用较轻的拱上填料、小跨采用较重的拱上填料；,二、 拱轴线型的选择,2.1 选择的总原则 尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。,2.2 拱轴线选择应满足的条件,1、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； 2、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； 3、计算方法简便； 4、线型美观，便于施工；,2.3 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，无弯矩作用，应力均匀；,2.3（续） 压力线作为拱轴线？,从合理拱轴线的概念出发，我们希望“拱轴线”能与荷载的压力线重合。 但是，“压力线”是于某种荷载对应的。 桥梁在结构重力及活荷载等多种荷载作用下，采用某一荷载的压力线作为拱轴线，也不可能与所有变化的荷载的压力线重合 现实的桥梁中，并无“合理拱轴线”,公路拱桥恒载所占比重大，一般采用恒载压力线作为拱轴线； 特殊情况，活载较大时，如铁路拱桥，可用恒载加一半活载的压力线作为拱轴线。,2.4 常用的拱轴线型（能表达为拱轴线方程）,圆弧线 优点： 拱轴各点曲率相同，线型简单； 缺点： 矢跨比较大时， 与恒载压力线偏离较大，拱圈受力不均； 适合于20m以下的小跨径拱桥；,抛物线 均匀荷载下，拱的合理拱轴； 适合于： 恒载分布比较接近均匀的拱桥，如矢跨比较小的大跨径空腹式拱桥、桁架拱、刚架拱等； 二次抛物线方程： 也可采用高次抛物线,2.4 常用的拱轴线型（续）,悬链线 实腹拱桥的合理拱轴线- 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； 空腹拱桥恒载压力线在腹孔墩处有转折点，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利；,悬链线作空腹拱的拱轴线可采用“五点重合法”即：在拱顶、跨径1/4及拱脚处使拱轴线与恒载压力线重合； 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；,三、拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定,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。,3.1（续）,对大跨或很陡的圬工拱桥，根据拱厚系数确定：,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】,3.2 截面尺寸拟定,拱圈宽度： 拱圈的宽度，主要取