35m跨径悬链线拱桥计算书(1比6)m=2.814.doc

I 打鱼凼水利工程发电厂房交通桥打鱼凼水利工程发电厂房交通桥 计计算算书书 审审 查查 校校 核 核 计计 算 算 II 目目 录录 1 设计资设计资料料 1 1 1 设计标设计标准准 1 1 2 各部分尺寸及其材料特性各部分尺寸及其材料特性 1 1 3 参考文献参考文献 3 2 拱拱轴线轴线系数系数选选定定 4 2 1 主拱圈主拱圈结结构几何特性构几何特性 4 2 2 拱拱轴线轴线系数的确定系数的确定 4 3 弹弹性中心及性中心及弹弹性性压缩压缩系数系数 10 4 永久荷荷永久荷荷载载 恒 恒载载 作用下的内力 作用下的内力计计算算 11 4 1 结结构重力构重力产产生的内力生的内力 11 4 1 1 不考不考虑虑假假载载 x g的恒的恒载载内力内力 11 4 1 2 假假载载 x g产产生的内力生的内力 12 4 1 3 拱的恒拱的恒载载内力内力 13 4 2 混凝土收混凝土收缩产缩产生的内力生的内力 13 4 2 1 混凝土收混凝土收缩缩在在弹弹性心性心产产生的水平力生的水平力 14 4 2 2 混凝土收混凝土收缩产缩产生的内力生的内力 14 5 可可变变荷荷载载内力内力计计算算 14 5 1 汽汽车车 20 级级等代荷等代荷载计载计算算 14 5 2 不不计计入入弹弹性性压缩压缩的活的活载载内力内力计计算算 15 5 3 计计入入弹弹性性压缩压缩的活的活载载内力内力计计算算 16 6 温度温度变变化引起的内力化引起的内力计计算算 17 6 1 温度温度变变化范化范围围 17 6 2 温度降低引起附加温度降低引起附加应应力力 18 6 3 温度升高引起附加温度升高引起附加应应力力 18 7 主拱圈主拱圈强强度和度和稳稳定性定性计计算算 19 7 1 计计算荷算荷载载效效应汇总应汇总 19 7 2 荷荷载载安全系数及安全系数及计计入安全系数荷入安全系数荷载载 19 7 3 荷荷载载效效应应最不利最不利组组合合 20 7 4 主拱圈主拱圈强强度和度和稳稳定性定性验验算算 21 7 4 1 主拱圈主拱圈换换算截面算截面计计算算 21 7 4 2 拱圈正截面抗拱圈正截面抗压强压强度度验验算算 22 7 4 3 拱脚抗剪拱脚抗剪强强度度验验算算 24 1 1 基本基本资资料料 25 1 3 拱圈几何参数拱圈几何参数 26 1 4 自重荷截自重荷截计计算算 26 1 5 汽汽车车 10 级级荷截荷截计计算算 28 1 6 温度荷截温度荷截计计算算 31 1 7 拱圈截面拱圈截面强强度度验验算算 32 1 7 1 钢钢筋混凝土截面偏心受筋混凝土截面偏心受压压承承载载力力计计算算 32 III 1 7 2 拱脚截面直接抗剪拱脚截面直接抗剪验验算算 34 2 桥桥台台计计算算 35 2 1 基本基本资资料料 35 2 2 第一种情况 拱上布第一种情况 拱上布满满活活载载 台后无活 台后无活载载 36 2 2 1 桥桥台 不包括基台 不包括基础础 荷 荷载计载计算算 36 2 2 2 桥桥台 不包括基台 不包括基础础 台身底面 台身底面载载面面强强度度验验算算 38 2 2 3 桥桥台基台基础础荷荷载计载计算算 39 2 2 4 桥桥台基台基础础基底面基底面应应力力验验算算 41 2 2 5 桥桥台基台基础稳础稳定性定性验验算算 42 2 3 第二种情况 台后活第二种情况 台后活载载 拱上无活 拱上无活载载 42 2 3 1 桥桥台荷台荷载计载计算算 42 2 3 2 桥桥台 不包括基台 不包括基础础 台身底面 台身底面载载面面强强度度验验算算 43 2 3 3 桥桥台基台基础础底底载载面面强强度度验验算算 44 2 3 4 桥桥台台稳稳定性定性验验算算 45 1 1 设计资设计资料料 1 1 设计标设计标准准 1 结构形式 单跨悬链线无铰拱 2 设计荷载 汽车 20 级 人群 3kN m2 3 桥面净宽 净 4 3 2 0 6 人行道 2 0 3 栏杆 6 1m 4 净跨径 35 00m 0 l 5 净矢高 5 833m 净拱度 0 f 0 0 1 6 l f 6 拱顶填料平均厚度 包括路面 0 3 d hm 1 2 各部分尺寸及其材料特性各部分尺寸及其材料特性 1 主拱圈 1 主拱圈采用三肋式倒 山 字形横截面 其宽度 图 1 1 0 4 5Bm 主拱圈厚度 3500 7070105 100 100100 L DcmDcm 取 顶板厚 三肋同高 3500 151532 5 35 200200 L cmcm 取 图图 1 1 主拱圈横断面图 尺寸单位 主拱圈横断面图 尺寸单位 cm 2 主拱圈采用 C25 钢筋混凝土结构 材料容重 抗压强度 3 1 25 kN m C25 混凝土弹性模量 2 11 9 c fN mm 4272 2 8 10 2 8 10 c EN mmkN m 采用 HR335 热轧钢筋 钢筋抗压强度 2 300 y fN mm 2 腹拱圈 1 主拱拱圈上每半跨布置 2 个圆弧形腹拱 见图 1 2 腹拱圈净跨径 2 4 5m 腹拱厚度 净矢高 0 l 0 450 5527 5 30 2020 l dcmdcm 取 0 75 腹拱座 墩帽 及拱墩宽 b 0 5m 高 h 1 7m 每个横向挖 0 f 0 1 6 o l f 2 个 1 35m 宽进人孔 图 1 3 孔顶距墩帽度 0 6m 形成的三个拱墩下分别布 置墩座 墩座宽 0 7m 分别与主拱肋相接 2 腹拱圈 拱墩及墩座均采用 C25 钢筋混凝土结构 材料容重 抗压强度 C25 混凝土弹性模量 3 1 25 kN m 2 11 9 c fN mm 采用 HR335 热轧钢筋 钢筋抗拉抗压强 4272 2 8 10 2 8 10 c EN mmkN m 度 2 300 y fN mm 3 桥面结构 1 行车道板采用 C20 钢筋混凝土结构 厚 0 3m 面层采用 8 250 钢 筋铺设防摩擦层 横向坡面坡度为 1 材料容重 抗压强度 3 1 24 kN m C20 混凝土弹性模量 2 9 6 c fN mm 4272 2 55 10 2 55 10 c EN mmkN m 采用 HR235 热轧钢筋 钢筋抗拉抗压强度 2 210 y fN mm 2 人行道板及栏杆采用挑梁结构形式 在桥面板外侧每 2 64m 布置挑梁 挑梁长 0 8m 梁宽 b 0 3m 梁高 h 0 3 桃梁外侧采用横梁连接以便达接人行 道板 横梁宽 b 0 15m 梁高 h 0 3m 人行道板厚 0 1m 每 2 64m 布置一颗栏 杆立柱 栏杆立柱布置在挑梁正上方 人行道板及栏杆等均采用 C20 钢筋混凝 土结构 材料容重 抗压强度 C20 混凝土弹性模 3 1 25 kN m 2 9 6 c fN mm 量 采用 HR235 热轧钢筋 钢筋抗拉抗 4272 2 55 10 2 55 10 c EN mmkN m 压强度 2 210 y fN mm 4 拱腔填料层 桥面边缘拱腔填料采用 M7 5 浆砌石砌筑 顶面宽 0 5m 北背坡坡比 1 0 5 墙高 0 0 81m 桥面中央拱腔填料采用废碴回填 厚 0 0 81m 材料平 均容重 3 1 23 kN m 3 图图 1 2 主拱圈上之上半跨结构图 尺寸单位 主拱圈上之上半跨结构图 尺寸单位 mm 图示主拱中心线为计算 图示主拱中心线为计算 中心线 中心线 图图 1 3 主拱圈上腹拱墩柱 墩座及进行孔结构图 尺寸单位 主拱圈上腹拱墩柱 墩座及进行孔结构图 尺寸单位 mm 1 3 参考文献参考文献 1 公路桥涵设计手册 拱桥 上册 2 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 3 公路圬工桥涵设计规范 JTG D61 2005 4 公路圬工桥涵设计规范 JTG D61 2005 应用算例 袁伦一等 5 桥梁计算示例集 拱桥 第二版 王国鼎 钟圣斌等 6 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 7 公路桥涵设计手册 基本资料 4 2 拱拱轴线轴线系数系数选选定定 2 1 主拱圈主拱圈结结构几何特性构几何特性 1 计算截面形心轴 根据截面各部分材料的净面积求出结构总面积 及各结构对度边总面 o A 积矩 采用下式计算截面的形心轴位置 计算详见表 2 1 o S 1 7923 0 5964 3 005 10 4036 o o A ym S yym 下 下上 表表 2 1 项目项目 换算面积换算面积 Ao 各面积重心各面积重心 到肋底距离到肋底距离 y1 对肋底换对肋底换 算面积矩算面积矩 So Ao y 1 各面积对各面积对 自身形心自身形心 的惯性矩的惯性矩 Io 各形心各形心 到截面到截面 重心的重心的 距离距离 a1 各面积移至各面积移至 重心的惯性重心的惯性 距距 Ao a12 拱肋矩形拱肋矩形 4 5 1 4 50 5000 2 2500 0 3750 0 0964 0 0418 拱肋拱肋 2 个梯形个梯形 1 4950 3062 0 4577 0 0521 0 2902 0 1259 合计合计3 005 1 7923 0 3229 0 0841 说明 表中第三列 为梯形 因是挖空部分 故面积及惯性矩为负 计算如下式 说明 表中第三列 为梯形 因是挖空部分 故面积及惯性矩为负 计算如下式 322322 2 4 0 65 0 954 0 95 1 35 1 35 20 0521 36 36 0 95 1 35 o h aabb I ab 2 计算截面对形心轴的惯性矩 截面对形心轴的惯性矩等于各截面对自身重心轴的换算惯性加上各 o I o I 截面移至形心轴的惯性矩 即 2 oi A a 24 0 3229 0 0841 0 2388 oooi IIA am 2 2 拱拱轴线轴线系数的确定系数的确定 1 假定拱轴系数 m 确定计算跨径及计算矢高 假定 m 2 814 相应的 0 21 由文献附录 表 20 P1014 得 1 4 y f 1 sin0 63364 cos0 77363 jj 计算跨径 2sin352 0 5964 0 6336435 7558 oj llym 下 5 计算矢高 1 cos 5 83330 5964 1 0 77363 5 9683 oj ffym 下 2 主拱圈坐标计算 将拱圈沿跨径方向分成 24 等分 每等分长为 35 7558 1 4898 2424 l lm A 每等分点拱轴线的纵坐标 表 1 值 P575 f 相应拱背曲面y 1 点的坐标 拱腹曲面相应点的坐标 具体位置见图 11 cos y yy 上 11 cos y yy 上 1 4 计算见表 1 2 图图 1 4 具体位置图 具体位置图 表表 1 2 主拱圈截面坐标表 主拱圈截面坐标表 截面号截面号xy1 fy1 cos cos y 上 cos y 下拱背拱背 y1 拱腹拱腹 y1 0 17 87790 1 000000 5 96830 0 77363 0 52170 0 77091 5 44660 6 73921 1 16 38808 0 810048 4 83461 0 81805 0 49337 0 72905 4 34124 5 56366 2 14 89825 0 647289 3 86321 0 85706 0 47091 0 69587 3 39230 4 55908 3 13 40843 0 508471 3 03471 0 89039 0 45328 0 66982 2 58142 3 70453 4 11 91860 0 390820 2 33253 0 91816 0 43957 0 64956 1 89296 2 98209 5 10 42878 0 291988 1 74267 0 94075 0 42902 0 63396 1 31365 2 37663 6 8 93895 0 210000 1 25334 0 95873 0 42097 0 62207 0 83237 1 87542 7 7 44913 0 143218 0 85477 0 97270 0 41493 0 61314 0 43984 1 46791 8 5 95930 0 090308 0 53899 0 98325 0 41048 0 60656 0 12851 1 14555 9 4 46948 0 050213 0 29969 0 99089 0 40731 0 60188 0 10762 0 90157 10 2 97965 0 022133 0 13210 0 99605 0 40520 0 59877 0 27310 0 73086 11 1 48983 0 005506 0 03286 0 99030 0 40755 0 60224 0 37469 0 63510 12 0 00000 0 000000 0 00000 1 00000 0 40360 0 59640 0 40360 0 59640 6 3 拱上结构 1 腹拱拱脚的投影 由 查 文献 1 表 3 2 P 得 0 1 6 o l f 00 sin 0 6 cos 0 8 投影 00 sin 0 3 0 60 18 cos 0 3 0 80 24xdm ydm 2 腹拱重力作用线横坐标 x 1 号拱墩 1 35 75580 5 0 4464 513 574 2222 o Lb lclm 2 号拱墩 21 0 50 18 13 5744 58 734 22222 o lbx llm 空实腹段界线 32 0 18 8 7348 644 22 x llm 3 腹拱墩高度 h 主 腹拱圈拱顶的拱背在同一坐标高时 腹拱的起拱线至主拱拱背的高度 空 实腹段分界线的高 1 1 1 cos o hyydf 上1 1 1 cos hyy 上 这些高度均可利用悬链线公式直接算得 具体计算结果详见表 2 3 表表 2 3 腹拱墩高度表 腹拱墩高度表 墩号墩号Xy1 cos 1 1 cos y 上 h 1 号拱墩13 5743 12027 0 88668 0 05158 2 01869 2 号拱墩8 7341 19333 0 96076 0 01648 0 12685 空实腹段界线8 6441 16751 0 96169 0 01608 1 15143 4 恒载计算 1 主拱圈 主拱圈恒载重力 半孔恒载对本跨径和拱脚截面所产生的力矩和 1 4 M j M 通查 文献 1 表 19 8 表得系数 通过下式计算 0 12 19 8 0 5377 3 005 25 35 75581444 345PIIIlkN 1 表值 A 22 1 4 3 005 25 35 7558 19 8 0 125793020 394 44 l MIIIkN m A 1 A 表值 7 22 3 005 25 35 7558 19 8 0 5162912394 826 44 j l MIIIkN m A 1 A 表值 其中 位于 文献 1 19 8 III 表值 中 P995 2 腹孔上部 图 1 5 腹拱外弧外跨径 2sin4 52 0 3 0 64 86 o lldm 外 腹拱内弧半径 30 83333 4 53 75 o RIlm 表值 腹拱拱圈重 图图 1 5 腹孔上图 腹孔上图 02 3 25 2 0 3 1 287 3 75 0 3 4 5 25169 4014 2 ao a d PRdB PkN 文献表值 腹拱的护拱重 2 03 2 3 227 2 0 0765 3 750 3 4 5 23129 871 bo b d PRB PkN 文献表值 路面及桥面其它结构每 m 重 P 路面 0 3 4 5 24 0 0462 1 24 33 51kN 其中 0 0462 1 24 为坡度米重 P 栏杆 0 3 0 3 1 3 2 25 0 0368 2 34 2 25 0 0072 0 7 9 25 2 2 94 7 684kN P 人行道板 0 9 0 1 0 15 0 2 0 1 0 2 1 25 2 7kN P 挑梁 0 3 0 3 0 8 0 15 0 2 0 3 25 2 94 2 1 3776kN 则 每 m 路面结构重 P桥面 P路面 P栏杆 P人行道板 P挑梁 49 572kN 路面及桥面其它结构重 49 572 4 86240 92 c PPlkN 外桥面 腹拱礅以上部分 图 1 6 13 0 5 0 52 0 52 0 50 18 0 24 25 0 30 750 24 0 52 0 18 23 4 5 49 572 0 52 0 18 27 317 doo d Px ydfyxBPx P kN 桥面 则单腹拱重 8 169 414 129 871240 9227 317567 509 abcd PPPPPkN 单腹拱 3 腹拱墩重 图 1 3 如图 1 3 所示 1 1 7 4 52 0 8 1 35 1 350 75 0 3 2 0 5 2560 75 P kN 墩 0 1440 502 0 7 2 4 5 2525 436PkN 墩1座 0 1530 342 0 18 2 4 5 255 012PkN 墩2座 4 主拱上实腹段 如右图所示 如下图曲边三角形块所示 计算公式如下 2 2 8141 1 69457mm k l n m 3 3 8 644 0 4835 217 8779 l l 9 3 1 69457 0 48350 81933k 1 1 1 cos 5 96830 4036 1 1 0 77363 5 8502ffym 上 1 3 5 8502 1 0 81933 1 1 144 12 814 1 f hchkch m 33 33 0 91413 0 81933 0 326 1 0 81933 1 5485 1 shkk kchk 33 0 326 1 144 8 644 4 5 23333 826 o Ph lBkN 3 3 22 2 3 333 1 1 35485 1 0 81933 2 0 2472 0 81933 0 91413 0 81933 k chk c kshkk 3 0 2472 8 6442 1371Xc lm 3 5 腹拱集中恒重汇总 11 567 50960 7525 436653 695PPPPkN 墩墩1座单腹拱 2 567 50927 317 5 012275 108 22 d PP PPkN 单腹拱 墩2座 333 826PkN 3 3 49 572 8 644428 5004PPlkN 4桥面 5 选这拱轴线系数 上部结构的恒载对拱跨截面和拱脚截面的力矩比值符合或接近选定的 m 4 l 系数相应的值的条件 则选定的 m 系数可作为设计的拱轴线系数使用 1 4 y f 10 P1 P2 P3 P4 1 半孔桥跨结构恒载对及拱脚截面的力矩见表 2 1 4 l 表 2 1 半拱恒载对拱半拱恒载对拱截面和拱脚的力矩截面和拱脚的力矩 4 l l 4 截面截面拱脚拱脚 力臂 力臂 m 力臂 力臂 m 荷载号荷载号 恒重恒重 kN 计算式计算式数值数值 力矩力矩 kN m 计算式计算式数值数值 力矩力矩 kN m P0 1444 345 3020 39412396 8460 P1653 718 1 2 l l 4 30392813 5366 P2275 108 2 4 l l 0 20556 383 2 2 l l 9 14392515 5598 P3333 826 33 4 l lx 2 432811 866 33 2 l lx 11 37103795 9189 P4428 500 3 42 ll 4 6171978 365 3 22 ll 13 55595808 7081 3135 50 5867 01027330 5700 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 1 4 27330 57 0 214668 5867 01 j M M 假定的拱轴系数 m 2 814 相应的 0 21 1 4 y f 11 则 可采用拱轴线 1 4 1 4 0 2146680 210 0046680 05 j M y Mf 1级 m 2 814 并用假载法调整 3 弹弹性中心及性中心及弹弹性性压缩压缩系数系数 由 文献 1 表 3 P579 得 弹性中心 0 3259490 325949 5 96831 94536 s yfm 截面回转半径 2 0 2388 0 0794676 3 005 o o I rm A 由 文献 1 表 9 11 P608 610 得 2 1 2 0 0794676 11 30760 02527 5 9683 r m f 表值 2 2 0 0794676 9 82630 021922 5 9683 r m f 表值 1 0 02527 0 024685 10 021922 1 4 永久荷荷永久荷荷载载 恒 恒载载 作用下的内力 作用下的内力计计算算 本工程中 永久荷载作用下的内力 由结构重力和混凝土收缩的影响力组 成 4 1 结结构重力构重力产产生的内力生的内力 按实际恒载计算时 为减小拱脚在恒重时的负弯矩并能 1 4 0 214668 y f 查表计算 在确定拱轴线利用假载法提高 m 值 即在实际恒载图形中去一层假 载 使减小到 0 21 些恒载内力为不计假载的恒载内力 假载 x g 1 4 0 214668 y f 产生的内力 假载由下式得 x g x g 12 2 1 4 1 4 2 2 2 2 1 32 0 21 1 8 1 5867 0135 7558 32 0 21 1 27330 5735 7558 8 5867 01 0 21 27330 57 19 96 10 21 35 7558 328 x jx x x x Mg l y f Mg l g g gkN m 解上式得 4 1 1 不考不考虑虑假假载载的恒的恒载载内力内力 x g 1 不计入弹性压缩的恒推力 22 11 27330 57 19 96 35 7558 88 4044 839 5 9683 jx g Mg l HkN f 2 计入弹性压缩后的恒载内见表 4 1 表表 4 1 恒载内力 不计 恒载内力 不计 计算表 计算表 x g 项目项目拱顶拱顶3 8 截面截面1 4 截面截面拱脚拱脚 y10 00000 0 29969 1 25334 5 96830 y ys y11 94536 1 64568 0 69202 4 02294 cos i 1 00000 0 99089 0 95873 0 77363 kN 1 1 1 gg HH 3944 993944 993944 993944 9903 kN 1 1 cos cos1 g NgH 3944 993983 0874123 2275151 1436 kN m 1 1 g MgH y 194 2418164 318569 09715 401 6852 4 1 2 假假载载产产生的内力生的内力 x g 不考虑弹性压缩时假产生的内力 利用乘以内影响线的全面积求得 x g x g 见表 4 2 13 表表 4 2 不考虑弹性压缩的假载内力 不考虑弹性压缩的假载内力 项目项目影响线面积系数影响线面积系数乘数乘数 影响影响 线面积线面积 gx 力 力 KN 或 或 力矩 力矩 KN m M 0 00714 0 00451 0 00263 1278 4772 2 l 3 36240 19 9597 67 1125 拱顶 H 0 0691 0 05922 0 12832 214 2113 2 l f 27 48759 19 9597 548 6449 M 0 00869 0 00742 0 00127 1278 4772 2 l 1 62367 19 9597 32 4079 3 8 截面 H 0 06537 0 06295 0 12832 214 2113 2 l f 27 48759 19 9597 548 6449 M 0 0203 0 01435 0 00595 1278 4772 2 l 7 60694 19 9597 151 8325 H 0 09256 0 03576 0 12832 214 2113 2 l f 27 48759 19 9597 548 6449 拱脚 v 0 16999 0 33001 0 5 35 7558l17 87790 19 9597 356 8381 说明 影响线面积系数由 文献 1 表 14 60 查得 考虑弹性压缩影响时假产生的内力见表 4 3 x g 表表 4 3 考虑弹性压缩的假载内力 考虑弹性压缩的假载内力 项目项目拱顶拱顶3 8 截面截面拱脚拱脚 y ys y11 94536 1 64568 4 02294 sin i 0 00000 0 13467 0 63364 cos i 1 00000 0 99089 0 77363 kN 1 1 H 13 54355 13 54355 13 54355 kN 1 1 cossin 1 NHV 535 10137 540 02096 640 07648 M kN m 67 11250 32 40794 151 83246 kN m 1 1 MMH y 93 45960 54 69622 97 34758 说明 3 8 截面 1 1 cos 1 NH 4 1 3 拱的恒拱的恒载载内力内力 14 采用假载法调整拱圈内力时 拱的恒载内力等于不计的恒载内力加上假 x g 载产生的内力 见表 4 4 x g 表表 4 4 恒载内力计算表 恒载内力计算表 计算项目计算项目水平力水平力轴向力轴向力弯矩弯矩 不计 gx3944 990 3944 990 194 242 gx 产生535 101 535 101 93 460 拱顶 合计4480 092 4480 092 287 701 不计 gx3944 990 3983 087 164 319 gx 产生535 101 540 021 54 696 3 8 截面 合计4480 092 4523 108 219 015 不计 gx3944 990 5151 144 401 685 gx 产生535 101 640 076 97 348 拱脚 合计4480 092 5791 220 304 338 4 2 混凝土收混凝土收缩产缩产生的内力生的内力 混凝土收缩的影响力 可作用为相应于温度的降低来考虑 本桥拱圈采用 分段浇筑混凝土 混凝土收缩的影响力 采用相当于温度下降 10oC 根据 公 路圬工桥涵设计规范 5 1 8 规定 计算混凝土收缩力时 考虑混凝土的徐变影 响后 应乘以 0 45 的系数 4 2 1 混凝土收混凝土收缩缩在在弹弹性心性心产产生的水平力生的水平力 混凝土收缩在弹性中产生的水平力为 2 0 45 1 r s tl H Y ds EI A 由 文献 1 表 5 P581 得 22 0 95116 s Y dslf EIEI 2 0 45 0 095116 r EI t H f A 57 2 1 102 8 100 2388 10 0 4586 668 0 095116 5 8396 r HkN 15 4 2 2 混凝土收混凝土收缩产缩产生的内力生的内力 混凝土收缩产生的内力见表 4 5 表表 4 9 混凝土收缩内力计算表 混凝土收缩内力计算表 项目项目拱顶拱顶3 8 截面截面拱脚拱脚 y10 00000 29975 9683 y ys y11 94541 6457 4 0229 cos 1 00000 99090 7736 kN r H 86 6681 86 6681 86 6681 kN cos rr NH 86 6681 85 8786 67 0491 kN m rr MH y 168 6008142 6276 348 6606 5 可可变变荷荷载载内力内力计计算算 本交通桥可变荷载为汽车 20 级及人群荷载 3kN m2 车道数 C 1 两侧人 行道宽 0 5m 5 1 汽汽车车 20 级级等代荷等代荷载计载计算算 1 根据由 文献 2 表 1 23 内插得汽车 20 级的等代荷表35 7558 lm 见表 5 1 表 5 1 等代荷载计算表 截面截面项目项目 35m 跨等代跨等代 荷载 荷载 kN m2 40m 跨等代跨等代 荷载 荷载 kN m2 设计跨度设计跨度 m 汽车汽车 20 级等级等 荷载 荷载 kN m2 Mmax46 1342 21135 755845 5376 相应 H129 44125 90635 755828 9066 Mmin30 33227 52835 755829 9081 拱顶 相应 H125 65222 79435 755825 2200 Mmax41 4437 61435 755840 8617 相应 H124 39421 65435 755823 9798 Mmin27 78524 71835 755827 3214 3 8 截面 相应 H123 11820 44835 755822 7144 拱脚Mmax22 54720 61135 755822 2544 16 相应 H119 16517 66435 755818 9381 相应 V16 55816 37135 755816 5297 Mmin32 14728 71135 755831 6276 相应 H116 42814 08435 755816 0737 相应 V23 72220 82135 755823 2835 5 2 不不计计入入弹弹性性压缩压缩的活的活载载内力内力计计算算 表 5 2 不计入弹性压缩的活载内力计算表 影响线面积影响线面积 乘数截面截面 项目项目 等代荷载等代荷载 汽汽 20 级级 kN m2 人群人群 荷载荷载 q 3 kN m2 系数 查表 公式数值 面积 力力 KN m 或或 KN Mmax45 5376 30 00714 2 l 1278 4772 9 1283 443 0671 相应 H1 28 9066 30 0691 2 l f 180 5172 12 4737 397 9953 Mmin29 9081 3 0 00451 2 l 1278 4772 5 7659 189 7462 拱顶 相应 H1 25 2200 30 05922 2 l f 180 5172 10 6902 301 6782 Mmax40 8617 30 00869 2 l 1278 4772 11 1100 487 3016 3 8 截面 相应 H1 23 9798 30 06537 2 l f 180 5172 11 8004 318 3730 17 Mmin27 3214 3 0 00742 2 l 1278 4772 9 4863 287 6379 相应 H1 22 7144 30 06295 2 l f 180 5172 11 3636 292 2072 Mmax22 2544 30 0203 2 l 1278 4772 25 9531 655 4285 相应 H1 18 9381 30 09256 2 l f 180 5172 16 7087 366 5567 相应 V 16 5297 30 5 l35 7558 17 8779 349 1506 人群 V 30 16999 l35 7558 6 0781 18 2344 367 3850 Mmin31 6276 3 0 01435 2 l 1278 4772 18 3461 635 2833 相应 H1 16 0737 30 03576 2 l f 180 5172 6 4553 123 1263 相应 V 23 2835 30 5 l35 7558 17 8779 469 8935 拱脚 人群 V 30 33001 l35 7558 11 7998 35 3993 505 2928 说明 影响线面积系数由 文献 1 表 14 60 查得 5 3 计计入入弹弹性性压缩压缩的活的活载载内力内力计计算算 表 5 3 计入弹性压缩的活载内力计算表 拱顶拱顶3 8 截面截面拱脚拱脚 截面截面项目项目 MmaxMminMmaxMminMmaxMmin cos 10 990890 77363 sin 00 13467370 633638 与 M 相应的 H1397 99529 301 67815 318 37301 292 20716 366 55674 123 12626 与 M 相应的 V 367 38500 505 29283 1 N H cos Vsin 397 99529 301 67815 321 30005 294 89364 516 36825 415 42671 1 1 1 HH A 9 8247 7 4471 7 8592 7 2133 9 0486 3 0394 N Hcos AA9 8247 7 4471 7 7876 7 1476 7 0003 2 3514 轴力 Np N N 388 1706 294 2311 313 5125 287 7461 509 3680 413 0753 弯矩M443 06714 189 74615 487 30162 287 63786 655 42847 635 28335 18 y10 000000 0 299686 5 968300 y ys y11 945361 1 645675 4 022939 M H y 19 1126 14 4872 12 9337 11 8707 36 4020 12 2274 Mp M M 462 1797 175 2589 500 2353 275 7672 619 0264 647 5108 说明 除拱脚截面外 其它截面的轴力 N 用作近似计算 轴力单位 1 H N cos KN 弯矩单位 KN m 6 温度温度变变化引起的内力化引起的内力计计算算 6 1 温度温度变变化范化范围围 根据 兴仁县打函水利工程初步设计报告 水文气象章节得 多年平均气温 15 2 最冷月 一月 均温 6 1 最热月 七月 均温 22 1 设计拱圈合拢温度为 15 2 线膨胀系数 5 10 10 材料弹性模量 72 2 8 10 EkN m 截面惯性矩 4 0 2388Im 根据 公路圬工桥涵设计规范 5 1 8 规定 考虑混凝土徐变影响后 计算 温度变化影响力应乘以 0 7 的系数 6 2 温度降低引起附加温度降低引起附加应应力力 1 温度降低在弹性中心产生的水平力 2 0 7 1 t s tl H Y ds EI A 由 文献 1 表 5 P581 得 22 0 95116 s Y dslf EIEI 2 0 7 0 095116 t EI t H f A 57 2 1 102 8 100 2388 6 1 15 2 0 7123 015 0 095116 5 8396 t HkN 19 2 温度降低引起的附加力见表 5 4 项目项目拱顶拱顶3 8 截面截面拱脚拱脚 y10 00000 29975 9683 y ys y11 94541 6457 4 0229 cos 10 990890 77363 kN t H 123 015 123 015 123 015 kN cos tt NH 123 015 121 895 95 1683 kN m tt MH y 239 3092202 4432 494 883 6 3 温度升高引起附加温度升高引起附加应应力力 1 温度升高在弹性中心产生的水平力 2 0 7 1 t s tl H Y ds EI A 由 文献 1 表 5 P581 得 22 0 95116 s Y dslf EIEI 2 0 7 0 095116 t EI t H f A 57 2 1 102 8 100 2388 22 1 15 2 0 793 024 0 095116 5 8396 t HkN 2 温度降低引起的附加力见表 5 4 项目项目拱顶拱顶3 8 截面截面拱脚拱脚 y10 0000 3005 968 y ys y11 9451 646 4 023 cos 1 0000 9910 774 kN t H 93 02493 02493 024 kN cos tt NH 93 02492 17671 966 kN m tt MH y 180 965 153 087374 229 20 7 主拱圈主拱圈强强度和度和稳稳定性定性计计算算 7 1 计计算荷算荷载载效效应汇总应汇总 对交通桥的恒载及活载计算不计安全系数的荷载效应汇总如表 7 1 拱顶拱顶3 8 截面截面拱脚拱脚 荷载效应荷载效应 MNMNMN 恒载287 701 4480 092 219 015 4523 108 304 338 5791 220 混凝土收缩168 601 86 668 142 628 85 879 348 661 67 049 汽车 20 级 Mmax462 180 388 171 500 235 313 512 619 026 509 368 汽车 20 级 Mmin 175 259 294 231 275 767 287 746 647 511 413 075 温度下降239 309 123 015 202 443 121 895 494 883 95 168 温度上升 180 965 93 024 153 087 92 176 374 229 71 966 说明 表中轴力单位 KN 弯矩单位 KN m 7 2 荷荷载载安全系数及安全系数及计计入安全系数荷入安全系数荷载载 根据 公路桥涵设计通用规范 规定 结构重要性系数 根据规范桥涵分类 单孔跨径1 0 o 属中桥 本交通桥净跨径 故属中桥 对应的公路桥涵2040 K mLm 35 o lm 结构设计安全等级为二级 结构重力分项系数 当恒载与基本可变荷载同号时 1 20 9 结构 或 当恒载与基本可变荷载异号时 1 2 结构 0 9 结构 混凝土收收缩及徐变作用分项系数 1 0 砼变 汽车人群及温度荷载等活载作用分项系数 1 4 活 计入荷载安全系数的荷载效应汇总如下表 拱顶3 8 截面拱脚 荷载 效应 分项 系数 MNMNMN 恒载1 0287 701 4480 092 219 015 4523 108 304 3385791 220 混凝土收缩1 0168 601 86 668142 628 85 879 348 661 67 049 汽车 20 级 Mmax1 0462 180 388 171500 235313 512619 026 509 368 汽车 20 级 Mmin1 0 175 259 294 231 275 767287 746 647 511 413 075 21 温度下降1 0239 309 123 015 202 443 121 895 494 883 95 168 温度上升1 0 180 965 93 024 153 08792 176374 22971 966 1 2345 242 5376 110 262 818 5427 730 365 2056949 464 恒载 0 9258 931 4032 082 197 113 4070 797 273 9045212 098 混凝土收缩1 0168 601 86 668142 628 85 879 348 661 67 049 汽车 20 级 Mmax1 4647 052 543 439700 329438 917866 637 713 115 汽车 20 级 Mmin1 4 245 362 411 924 386 074402 845 906 515 578 305 温度下降1 4335 033 172 221 283 421 170 652 692 836 133 236 温度上升1 4 253 351 130 233 214 322129 047523 921 100 752 说明 表中轴力单位 KN 弯矩单位 KN m 7 3 荷荷载载效效应应最不利最不利组组合合 根据 公路桥涵设计通用规范 规定 本设计荷载效应有以下几种组合 1 21 0 8 I SSSS II SSS 活恒恒砼缩砼缩汽 20级 TT 组合 组合 计入荷载组合系数的荷载效应最不利组合的设计值见下表 说明 表上 轴力单位 KN 弯矩单位 KN m j o j M e N 拱顶拱顶3 8 截面截面 拱脚拱脚 荷载组合荷载组合 MjNj o eMjNj o eMjNj o e 1 2 恒 砼缩 1 4 汽 Mmax 1160 89 4 5832 881 0 199 1105 77 5 5780 769 0 191 152 771 7595 530 0 020 组组 合合 0 9 恒 砼缩 1 4 汽 Mmin 182 170 4357 338 0 042 46 333 4387 763 0 011 1529 080 5723 354 0 267 0 8 组合 Imax 1 4 温降 1196 74 2 4528 527 0 264 1111 35 6 4488 093 0 248 432 052 5969 836 0 072 0 8 组合 Imin 1 4 温降 413 762 3348 093 0 124 189 670 3373 689 0 056 1777 533 4472 095 0 397 0 8 组合 Imax 1 4 温升 726 035 4770 491 0 152 713 162 4727 852 0 151 541 353 6157 026 0 088 组组 合合 0 8 组合 Imin 1 4 温升 56 945 3590 057 0 016 208 524 3613 448 0 058 804 127 4659 285 0 173 22 7 4 主拱圈主拱圈强强度和度和稳稳定性定性验验算算 7 4 1 主拱圈主拱圈换换算截面算截面计计算算 主拱圈基本材料为 C25 混凝土 其抗压强度为 11 9Mpa 在强度验算中作为标 准材料 对于组成主拱圈的受力钢筋 通过换算截面换算成标准层材料 其中 HR335 热轧钢筋换算系数 主拱圈换算截面的几何 物理力学特征值按10 g n 图 1 1 计算 成果列入下表所示 项目项目 净面积净面积 Ai 换算系换算系 数数 ni 换算面换算面 积积 Ao 各面积各面积 重心到重心到 肋底距肋底距 离离 y1 对肋底对肋底 换算面换算面 积矩积矩 So Ao y 1 各面积各面积 对自身对自身 形心的形心的 惯性惯性 矩矩 Io 各形心各形心 到截面到截面 重心的重心的 距离距离 a1 各面积各面积 移至重移至重 心的惯心的惯 性距性距 Ao a12 矩形 4 5X1 C25 砼 4 465471 14 4655 0 5 2 2327 0 375 0 0940 0 0395 2 个空心 梯形 1 495000 1 1 4950 0 3062 0 4577 0 052 0 2878 0 1239 上缘钢筋30 250 014726 100