桥梁工程II设计答案.doc

重庆交通大学 桥梁工程（Ⅱ）课程设计 2016年6月 目 录 第一章 设计与要求 1 1.1拱桥构造 1 1.2设计与计算要求 1 第二章 拟定各部分尺寸及用料 2 2.1主拱圈 2 2.2腹拱 2 第三章 选定拱轴系数 4 3.1上部结构几何特性 4 3.1.1主拱圈 4 3.1.2拱上结构 5 3.2上部结构恒重 7 3.2.1主拱圈 7 3.2.2拱上空腹段 7 3.2.3拱上实腹段 9 3.3验算拱轴系数 10 3.3.1半拱恒载对拱跨截面和拱脚的力矩 10 3.3.2验算拱轴系数 11 第四章 拱圈弹性中心及弹性压缩系数 12 第五章 永久荷载内力计算 13 5.1空腹拱的内力调整 13 5.2不计弹性压缩的恒载推力 13 5.3计入弹性压缩的恒载内力 13 第六章 可变荷载内力计算 14 6.1基本可变荷载 14 6.1.1荷载横向分布系数 14 6.1.2汽车荷载的内力计算 14 6.2人群荷载的内力计算 17 6.3温度内力 18 第七章 拱圈截面强度验算 20 7.1拱圈截面强度验算所用的荷载效应 20 7.2拱圈截面强度验算 23 第八章 拱圈整体“强度—稳定”性验算 26 8.1拱圈整体“强度—稳定”验算所用的荷载效应 26 8.2拱圈整体“强度—稳定”验算 28 8.2.1验算构件温度上升时的承载力 29 8.2.2验算构件温度下降时的承载力 29 第九章 拱脚截面直接抗剪强度验算 30 9.1 拱脚截面直接抗剪强度验算所用的荷载效应 30 9.1.1 单位拱宽自重产生的剪力与轴力 30 9.1.2单位拱宽汽车荷载产生的剪力与轴力 30 9.1.3人群荷载产生的剪力与轴力 31 9.1.4温度变化产生的剪力与轴力 32 9.1.5拱脚截面直接抗剪强度验算作用效应标准值 32 9.2拱脚截面直接抗剪强度验算 32 第十章 裸拱圈的强度及稳定性验算 34 10.1弹性中心的弯矩和水平推力 34 10.2截面内力及强度、稳定性验算 34 参考文献 37 附录 38 附录Ⅰ45m跨拱桥总体布置图 38 第一章 设计与要求 1.1拱桥构造 主拱圈净跨径L0=45m，矢跨比1/5。拱上建筑采用拱式腹孔，腹拱圈厚30cm，拱上横墙厚80cm。 设计荷载等级为：公路-I级，人群荷载3.0kN/m2。 桥面宽度：净-7+2×1.5m人行道+2×0.25m栏杆，全宽10.5m。栏杆按5kN/m取值，也可根据设计自行确定。 材料：主拱圈采用MU12.5砌筑M40料石，腹拱圈采用MU7.5砌筑M40块石。侧墙采用MU7.5砌筑M40块石。拱腔内填料采用砌体片石，容重取22.0kN/m3。 拱顶填料厚40cm，含10cm厚沥青混凝土铺装层。 温度：年平均最高温度30℃，年平均最低温度0℃，合龙温度取15℃。 1.2设计与计算要求 （1）根据给出的桥位断面，绘制出拱桥总体布置图和典型横断面图； （2）确定拱轴系数（用五点重合法或优化方法）； （3）自重、活载（汽车与人群）、温度变化内力； （4）根据现行桥梁规范，开展内力组合与承载力验算（取拱脚、L/4、拱顶三个截面）和稳定性验算； （5）提交课程设计报告。 第二章 拟定各部分尺寸及用料 2.1主拱圈 主拱圈采用板式横截面，如图2-1所示，其宽度，主拱圈厚度由经验公式： 故取。主拱圈采用MU12.5砌筑M40料石，材料容重，轴心抗压设计强度，，抗剪强度设计值。 图2-1 主拱圈板式截面、人行道及栏杆布置图（尺寸单位：） 2.2腹拱 主拱圈上每半跨布置3个圆弧形腹拱，如图2-2所示。腹拱圈净跨径，腹拱厚度。径矢高，。均采用MU7.5砌筑M40料石，材料容重。 腹拱墩宽，在横墙中间留出2个上部半径为的半圆和下部宽为高为的人孔，如图2-3所示。靠主拱顶一侧的侧墙宽，均采用MU7.5砌筑M40块石，材料容重。 拱腔内填料采用砌体片石，容重取。拱顶填料厚，含厚沥青混凝土铺装层，容重取。 人行道与栏杆布置，如图2-1所示，人群荷载，栏杆按取值。 图2-2 主拱圈上之半跨（尺寸单位：cm） 图2-3 人孔示意图（尺寸单位：cm） 第三章 选定拱轴系数 3.1上部结构几何特性 3.1.1主拱圈 截面积： 惯性矩： 回转半径： ， 拱脚投影及倾角函数：假定，，查《拱桥》（上册）表（Ⅲ）-20(3)得： 计算跨径及矢高：