空腹式等截面悬链线无铰拱设计

空腹式等截面悬链线无铰拱设计1空腹式等截面悬链线无铰拱设计一、设计资料1．设计标准设计荷载：汽车荷载公路－I级，/m2桥面净空：净－8+2×mm)人行道+安全带净跨径：净高：净跨比：2．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)，材料容重主拱圈材料容重(包括横隔板、施工超重)：拱上立柱（墙）材料容重：腹孔拱圈材料容重：腹孔拱上与主拱圈实腹段填料容重：人行道板及栏杆重：混凝土材料：强度等级为C40，主要强度指标为：强度标准值，强度设计值，弹性模量普通钢筋：1)纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值抗拉强度设计值弹性模量相对界限受压区高度，2)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值抗拉强度设计值弹性模量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40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》(JTGD60－2021)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》(JTGD62－2021)交通人民出版社交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2021)交通人民出版社二、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1.主拱圈截面尺寸拟定拱圈截面高度按以下公式估算：式中：——拱圈高度（mm）——拱圈净跨径（mm）——对多室箱取600mm故，。又为施工方便，取2拱圈由六个各为1.5m宽的拱箱组成，全宽B0=9.0m。箱型截面挖空率可取50%~70%。腹板厚度宜取100~200mm，顶底板厚度宜取100~250mm。综上布置拱截面如下图所示：图SEQ图表\*ARABIC1主拱圈截面尺寸（尺寸单位：mm）2.主拱圈截面几何性质截面积：主拱圈重心高度，显然有绕箱底边缘的静面矩：主拱圈截面绕重心轴的惯性矩：回转半径：三、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假定m=2.240，对，查《拱桥》(上册)表(III)-20(6)得：8284，3057，=43˚03’56’’主拱圈的计算跨径和计算矢高：拱脚截面的水平投影和竖向投影：，。将拱轴沿跨径5等分，每等分长。查表(III)-20(6)并计算将各截面计算参数汇于下表：截面计算参数表表1截面位置拱背拱腹拱顶0001拱脚1拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸对于拱式腹孔，每半跨内的布置范围一般不超过主拱跨径的1/4~1/3。本例中，腹拱跨径5m，净矢高1m，板拱厚度300mm，腹拱按等跨处理以利于施工及腹拱墩的受力。腹拱拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。1、2号腹孔墩采用立柱式，宽度600mm，间距2m，3号腹孔墩采空横墙式，厚度取600mm。构造布置图如图2。各墩中线自主拱拱背到腹拱起拱线的高度按计算，并汇于表2：腹拱墩高计算表表2项目1号立柱72410.1341831.3142号立柱5566.7031481.2363号横墙0.84443.8195161.1361空、实腹段分界线0.6351911621.0947注：其中因为1/5，故8284，3057。腹拱拱脚的水平投影和竖向投影：四、结构恒载计算恒载计算先将桥面系换算为填料厚度，再按主拱圈、拱上空腹段。拱上实腹段及腹拱推力四部分进行。由已知，栏杆及人行道板每延米重度为，沥青表处面层每延米重度：以上各部分恒载由拱圈平均分担，则换算容重为的计算平均填料厚度为：由表(III)-19(6)查得数据并代入计算(1)腹孔上部构造图及尺寸如图3所示图SEQ图表\*ARABIC图SEQ图表\*ARABIC3腹孔上部构造2)腹拱圈内弧半径：3)腹拱圈重力：4)腹拱上的护拱重力：5)填料及桥面系重力：腹拱墩起拱线以上部分结构图如图4所示综上，单个腹拱总重力：图图SEQ图表\*ARABIC4拱脚构造示意图(2)腹拱下部（包括横隔板）结构示意图如图5所示，在计算立柱与横墙重力时折入横隔板，等效为立柱高度。1)梁盖重力：2)底梁重力：3)1号立柱重力：4)2号立柱重力：5)3号横墙重力：图图SEQ图表\*ARABIC5腹孔下部构造（单位：mm）(3)腹孔集中力计算图示如图6所示。图SEQ图表\*ARABIC图SEQ图表\*ARABIC6拱上实腹段计算图示(2)悬链线曲边三角形式中：其重心至拱顶的距离：图SEQ图表\*ARABIC7腹拱拱脚受力图靠近主拱拱顶一侧的腹拱多采用两铰拱，图SEQ图表\*ARABIC7腹拱拱脚受力图腹拱水平推力：式中：由与，查《拱桥》(上册)表(I)-4并线性内插得：故：腹拱拱脚推力作用线距x轴的偏心距：腹拱推力对各截面重心产生的力矩按计算。恒载对拱脚与截面的力矩见表3，得五、拱圈弹性中心与弹性压缩系数式中可查表(III)-3得。六、主拱圈结构内力计算对拱脚与截面进行验算，如表3所示：半拱恒载对拱脚与截面的弯矩计算表表3项目集中力编号重力（kN）截面拱脚截面力臂（m）弯矩（kN·m）力臂（m）弯矩（kN·m）主拱圈拱上空腹段实腹段腹拱推力Σ当确定m系数时，其实算值很难与选定的拱轴系数在“五点”重合，因此必须用“假载法”计入偏离的影响。当计入该部分影响后，相应三铰拱的恒载压力线在“五点”以外与选定的拱轴线有偏离。以下分别计算这两种偏离的影响。(1)假载法确定m系数时在“五点”存在的偏差确定拱轴系数时，恒载压力线在截面与拱脚截面的纵坐标之比为0.2176，并不等于所取用的2.240的拱轴线上相应两点的比值0.22，两者之差为0.0024.该偏差的影响可比拟为一层虚设的均布荷载作用于选定的拱轴线上。按式：得虚设均布荷载：假载产生的内力可以将其直接布置在内力影响线上求得。不考虑弹性压缩的假载内力见下表4不计弹性压缩的假载内力计算表表4项目影响线面积力或力矩()表(III)-14(43)值乘数拱顶截面截面拱脚截面计入弹性压缩的假载内力见下表5计入弹性压缩的假载内力计算表表5项目拱顶截面截面拱脚截面10注：截面轴力按近似计算拱轴线恒载内力推力：考虑弹性压缩的拱轴线恒载内力汇于表6考虑弹性压缩的拱轴线恒载内力计算表表6项目拱顶截面l/4截面拱脚截面1注：拱顶截面取F=0，拱脚与截面取考虑确定m系数偏差影响的恒载内力考虑m系数偏差影响的恒载内力等于拱轴线m的恒载内力减去假载的内力，计算结果见下表7考虑“五点”偏差的恒载内力表7截面项目拱顶截面截面拱脚截面拱轴线恒载假载合计拱轴线恒载假载

合计拱轴线恒载假载合计水平力23101.491289.9021811.5923799.481289.9022509.5830580.301279.7829300.52轴力22754.271270.5121483.7623484.271353.4522130.8230334.991611.9828723.01弯矩1672.54378.011294.53593.67-143.97737.64-3150.68452.02-3602.70(2)恒载压力线偏离拱轴线的影响1)恒载压力线偏离拱轴线的偏离弯矩a.主拱圈自重对各截面产生的力矩计算恒载偏离弯矩，首先要计算出桥跨结构沿跨径各等分段的分块恒载对各截面的力矩，再算各截面压力线的纵坐标，然后才能求得。图SEQ图表\*ARABIC8主拱圈自重计算图示图SEQ图表\*ARABIC8主拱圈自重计算图示式中与分别从《拱桥(例集)》附表1-1与1-2查得。将计算结果汇于表8：主拱圈自重对各截面产生的力矩表8截面号(kN·m)1211109876543210b.拱上实腹段恒载对各截面产生的弯矩计算拱上实腹段的恒载时，必须将拱顶填料及面层的矩形板块和其下面的悬链线曲边三角形块分开才能准确计算。(a)矩形板块从拱顶到每个截面的矩形板块的重力：对实腹段里每个截面的力矩：对空腹段里每个截面的力矩：式中k表示空、实腹段的分界点，并取：(b)悬链线曲边三角形块从拱顶到任意截面的重力：对每一的重心横坐标：在实腹段里，截面重心到任意截面的力臂为，在空腹段里，整块曲边三角形面积的重心到每个截面的力臂为。a、b两部分力矩计算结果汇于表9：拱上实腹段恒载对各截面产生的力矩表9区间界面号悬链线曲边三角形矩形块实腹段120.000.0011726.96740.36102908.213122.8996543.207632.61811632.1215086.74k0.374260.54121663.890.75133.305498.470.070014664.1620212.62空腹段70.416671663.890.75134.818004.230.086618123.2726127.5060.500001663.890.75137.7712927.770.119425002.2637930.0350.583331663.890.751310.7317851.320.152331881.2449732.5540.666671663.890.751313.6922775.450.185138761.0561536.5030.750001663.890.751316.6527698.990.218045640.0373339.0320.833331663.890.751319.6132622.540.250852519.0285141.5510.916671663.890.751322.5737546.670.283759398.8396945.5001.000001663.890.751325.5242470.210.316566277.81108748.02(c)各集中力对各截面的力矩拱上空腹段的腹孔各集中力及其相应的横坐标在之前的计算中已经求出，各竖向集中力到截面的力臂（取a>0），产生的力矩；腹拱水平推力作用在7、8截面之间，对0~7截面产生的力矩。计算过程与结果见表10：各集中力对各截面的力矩表10截面竖向力腹拱水平推力合计14=120.00110.00100.0090.0080.0071.7001292.741873.3662.6832040.264779.8053.8782948.8310287.7445.3024031.6318636.1536.9755304.4030419.2628.9236785.6444708.22111.1748496.8563328.91013.75910462.8984021.16(d)计算偏离弯矩上部结构恒载对拱圈各截面重心的弯矩：压力线的纵坐标：式中，为不计弹性压缩的恒载水平推力：各截面上“恒载压力线”偏离拱轴线的值：偏离弯矩：。具体数值见下表11：偏离弯矩计算表表11截面号主拱圈拱上实腹段集中力合计恒载压力线拱轴线偏心偏离弯矩1200111098765432102)偏离弯矩在弹性中心产生的赘余力：赘余力各项计算结果见表12：赘余力参数计算表表12截面120.0001.000000.5000.0004.8170.000110.0180.998421.0020.0184.7340.086100.0580.993631.0060.0584.4830.26190.1000.985501.0150.1024.0610.41380.1200.973821.0270.1233.4620.42770.0000.958331.0430.0002.6760.0016-0.0780.938751.065-0.0831.693-0.1415-0.1310.914841.093-0.1440.498-0.0724-0.1640.886441.128-0.185-0.9260.1713-0.1840.853531.172-0.216-2.5990.5622-0.1200.816291.225-0.147-4.5470.6681-0.0400.775131.290-0.051-6.7980.34900.1890.730670.6840.130-9.383-1.216Σ13.251-0.3951.5103)恒载压力线偏离拱轴线的附加内力恒载压力线偏离拱轴线在拱圈任意截面中产生的附加内力为：拱顶、截面、拱脚三个截面的附加内力见表13。附加内力计算表表13项目拱顶截面截面拱脚截面10.938750.7306700.344600.682734.8171.693-9.383130.11122.1495.070.0044.8488.830.00-1672.094050.51637.68637.68637.6810.94-1254.685909.014)空腹式无铰拱的恒载压力线空腹式无铰拱桥在恒载作用下考虑压力线与拱轴线的偏离以及恒载弹性压缩的影响之后，拱中任意截面存在三个内力：这三个力的合力作用点的偏心距为。所以空腹式无铰拱桥恒载压力线的纵坐标。相应恒载压力线纵坐标值见下表14：空腹式无铰拱恒载压力线表表14截面1211109876543210表中数据由相关数据代入后按以下内力公式计算：(3)空腹无铰拱的实际恒载内力空腹式无铰拱的实际恒载内力等于计人拱轴系数m的偏差影响的内力与“压力线”及拱轴线偏离的附加内力之和，其结果见下表15恒载内力表表15截面内容拱顶截面截面拱脚截面表7表13合计表7表13合计表7表13合计水平力130.11130.1122639.69130.1129430.63轴力130.11122.1422252.9695.0728818.08弯矩10.941305.47-1254.68-517.045909.012306.31车道荷载均布荷载标准值采用，计算剪力所加集中力荷载采用360kN。人群荷载：活载内力计算表（不计弹性压缩）表16截面项目计算荷载影响线面积力或力矩公路-I级人群荷载合计表(III)-14(43)乘数面积拱顶截面相应相应截面相应相应拱脚截面相应相应汽人相应相应汽人不计弹性压缩的活载内力见表16，计入弹性压缩的活载内力见表17。活载内力计算表（计入弹性压缩）表17项目拱顶截面l/4截面拱脚截面10与相应的与相应的七、温度变化与混凝土收缩徐变引起的内力计算时将混凝土收缩折算为温度的额外降低。拱圈合拢温度7月平均最低气温2月平均最高气温30拱圈材料弹性模量拱圈材料线胀缩系数混凝土收缩作用按下降10温度的影响计。考虑混凝土徐变作用影响时，温度变化影响力；混凝土收缩影响力。因此：温度降低时温度升高时在弹性中心产生的水平力：温度变化、混凝土徐变和收缩的内力见下表18:温度变化、混凝土徐变和收缩内力计算表表18项目温度上升温度下降拱顶截面截面拱脚截面拱顶截面截面拱脚截面-8307.0510.938750.7306710.938750.730674.8171.768307.05288.24224.35-211.76-198.79-154.73-1479.07-509.622105.101020.05351.46-1451.79八、主拱圈正截面强度与稳定性验算根据桥规(JTGD60-2021)的规定，构件按极限状态设计的原则是：荷载效应不利组合的设计值小于或等于结构抗力效应的设计值。即：式中：——承载能力极限状态下作用几本基本组合的效应组合设计值；——结构重要性系数，对于公路-I级标准采用的安全系数；——第个永久作用效应的分项系数，按照JTGD60-2021的表采用；——第个永久作用效应的标准值；——汽车荷载效应分项系数，取用；——汽车荷载效应的标准值；——在作用效应组合中除去汽车荷载效应和风荷载以外的其他第个可变作用效应的分项系数，取用；——在作用效应组合中除去汽车荷载效应外的其他第个可变作用效应的标准值；——在作用效应组合中，除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载组合时，人群荷载的组合系数取，当除汽车荷载外尚有两种其他可变作用参与组合时，；以此类推。对于本例取永久作用为结构自重；可变荷载作用为汽车和人群荷载；其他可变荷载作用为温度变化与混凝土收缩徐变。根据桥规(JTGD60-2021)的规定，承载力极限状态组合设计值为：其中当对结构承载不利时，取；当对结构承载有利时，取。组合设计值见下表19：荷载组合结果表表19荷载组合拱顶截面截面拱脚截面(kN·m)(kN)(kN·m)(kN)(kN·m)(kN)组合I1恒+动max2恒+动min组合II1恒+动max+温升2恒+动max+温降3恒+动min+温升4恒+动min+温降按规范，拱圈应进行整体的“强度一稳定”验算，将拱换算为直杆并按直杆承载力计算公式验算拱的承载力。现先进行构造配筋并按下式校核：式中：——结构重要性系数，对于公路-I级标准采用的安全系数；——-轴向力设计值；——构件截面面积————纵向钢筋截面面积——钢筋抗压强度设计值，采用HRB400钢筋，——图SEQ图表\*ARABIC9截面配筋示意图其中构造配筋主筋采用HRB400钢筋，对一侧翼缘取16Φ12，按双层布置。普通箍筋与附加箍筋采用HRB355取Φ8，纵向间距100mm图SEQ图表\*ARABIC9截面配筋示意图计算结果见下表20：强度与稳定性验算表表20荷载组合拱顶截面截面拱脚截面组合I1恒+动max2恒+动min组合II1恒+动max+温升2恒+动max+温降3恒+动min+温升4恒+动min+温降结构抗力效应设计值由表20可知，验算截面均满足“强度一稳定”验算要求。即采用构造配筋已保证主拱圈截面的强度与稳定性。九、拱上结构强度与稳定性验算①、②号立柱采用钢筋混凝土设计，先按构造要求配筋并进行强度与稳定性校核。纵向钢筋为8Φ12的HRB400，箍筋采用Φ8的HRB355钢筋，间距S=100mm。立柱构造配筋示意图如右图10所示。图SEQ图表\*ARABIC10立柱配筋示意图图SEQ图表\*ARABIC10立柱配筋示意图式中符号意义同上。立柱上下固结，故由，查表得取故①、②号立柱强度与稳定性满足要求。2.横墙强度验算③号横墙采用素混凝土设计，并按下式进行强度验算：式中符号意义同上。故③号横墙满足强度要求。

本科生学位论文论多媒体技术在教学中的应用姓名：指导教师：专业：教育管理专业年级：完成时间：

论多媒体技术在教学中的应用[摘要]多媒体不再是传统的辅助教学工具，而是为构造一种新的网络教学环境创造了条件，特别是对于教育社会化来说，多媒体网络是一种更理想的传播工具。多媒体本身具有：融合性、非线性化，无结构性、相互交涉性、可编辑性、实时性等特点；同时运用在教育教学上又有其特长：利于信息的存储利用、是培养发散性思维的工具、促使学习个别化的实现。多媒体在教学中的应用有着多种的形式，它在提高学生学习兴趣上有着积极的作用，同时它还能促进学生知识的获取与保持、对教学信息进行有效的组织与管理、建构理想的学习环境，促进学生自主学习等多方面的效果。立足未来发展，利用多媒体网络技术，开展教学试验。[关键词]多媒体网络教学系统资源共享多媒体技术主要指多媒体计算机技术，加工、控制、编辑、变换，还可以查询、检索。人们借助于多媒体技术可以自然贴切地表达、传播、处理各种视听信息，并具有更多的参与性和创造性。当今多媒体已成为广泛流传的名词，但人们对于它的认识，特别是对于它在教育教学方面如何更好应用，未知的因素还很多。

一、多媒体的教育特长任何一种媒体不管其怎样先进，它只能是作为一种工具被应用到教育领域，能不能促进教育的改革，。。。。。。应当吸取教训，加强理论研究，充分认识多媒体的特性及其教育特长，以便更好地在教育领域开发应用多媒体。

1、多媒体的特性

（1）融合性多种符号系统的融合是多媒体的特性之一，多媒体的这一特性区别于过去媒体符号系统的单一性或复合性。也就是说多媒体技术不是将符号系统叠加，而是具有整体性的融合。

（2）非线性化，无结构性因为多媒体是在超文本、，其组合结构是固定的、不变的。

（5）实时性多媒体信息中的声音、活动视濒、动画于时间有密切联系，对它们进行呈现、交互等集成处理是实时的。在显示某一主体内容时，其视听信息具有同步性。

2、多媒体的教育特长

（1）信息的存储利用便利多媒体特别是多媒体WWW网络信息的存储、提取、双向传输非常便利，它应用于教育，更利于教学信息传播机制的建立。

（2）发散性思维的工具在培养学习者发散性思维方面…………或创造性思维的基础。

（3）促使学习个别化的实现多媒体WWW网络有利于个别化的实现。因为学习者各人需求、学习经验、认知程度等不同，学习方法也有差异，由于多媒体教学信息的多角度多层次性，不具有固定的学习目标和既定学习路