拱橋設(shè)計計算說明書書

1、目錄一、設(shè)計背景1（一） 概述1（二） 設(shè)計資料11、設(shè)計標準12、主要構(gòu)件材料及其參數(shù)13、設(shè)計目的及任務(wù)24、設(shè)計依據(jù)及規(guī)范2二、主拱圈截面尺寸3（一） 擬定主拱圈截面尺寸31、拱圈的高度32、擬定拱圈的寬度33、擬定箱肋的寬度34、擬定頂?shù)装寮案拱宄叽?（二） 箱形拱圈截面幾何性質(zhì)4三、確定拱軸系數(shù)5（一）上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置51、主拱圈52、拱上腹孔布置6（二）上部結(jié)構(gòu)恒載計算71、橋面系72、主拱圈7（三）拱上空腹段71、填料及橋面系的重力72、蓋梁、底梁及各立柱重力73、各立柱底部傳遞的力8（四）拱上實腹段81、拱頂填料及橋面系重82、懸鏈線曲邊三角形8四、拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)1

2、0（一）彈性中心10（二）彈性壓縮系數(shù)10五、主拱圈截面內(nèi)力計算11（一）結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計算111、不計彈性壓縮的恒載推力112、計入彈性壓縮的恒載內(nèi)力11（二）活載內(nèi)力計算111、車道荷載均布荷載及人群荷載內(nèi)力112、集中力內(nèi)力計算13（三）溫度變化內(nèi)力計算 141、設(shè)計溫度15下合攏的溫度變化內(nèi)力142、實際溫度20下合攏的溫度變化內(nèi)力15（四）內(nèi)力組合151、內(nèi)力匯總162、進行荷載組合16六、拱圈驗算17（一）主拱圈正截面強度驗算171、 正截面抗壓強度和偏心距驗算17（二）主拱圈穩(wěn)定性驗算181、縱向穩(wěn)定性驗算182、橫向穩(wěn)定性驗算18（三）拱腳豎直截面(或正截面)抗剪強度驗

3、算181、自重剪力182、汽車荷載效應(yīng)193、人群荷載剪力204、溫度作用在拱腳截面產(chǎn)生的內(nèi)力205、拱腳截面荷載組合及計算結(jié)果21七、裸拱驗算22（一）裸拱圈自重在彈性中心產(chǎn)生的彎矩和推力22（二）截面內(nèi)力221、拱頂截面222、截面223、拱腳截面22（三）強度和穩(wěn)定性驗算23八、總結(jié)24九、 參考文獻25一、設(shè)計背景（1） 概述在我國公路橋梁建設(shè)中，拱橋，特別是圬工拱橋得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計為等截面懸鏈線無鉸拱結(jié)構(gòu)，拱橋設(shè)計在橋梁建設(shè)中應(yīng)用十分重要，也較為復(fù)雜，需結(jié)合理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的基礎(chǔ)力學(xué)知識，根據(jù)橋梁專業(yè)特點來進行設(shè)計并解決設(shè)計中遇到的各種問題。本設(shè)計任務(wù)書，主要包

4、括了主拱圈截面的幾何要素計算，確定拱軸系數(shù)，彈性中心位置以及計算彈性壓縮系數(shù)，溫度及混凝土收縮時產(chǎn)生的內(nèi)力，拱圈截面強度驗算，拱圈整體穩(wěn)定及強度驗算，拱腳截面直接抗剪驗算以及它們所包含的荷載計算、拱圈內(nèi)力的調(diào)整等。（2） 設(shè)計資料1、設(shè)計標準(1) 設(shè)計荷載:公路級，人群荷載按規(guī)范取。(2) 橋面凈空：拱頂橋面標高+50.0m(3) 凈跨徑:=70+（學(xué)號-10）×5m=70+（13-10）×5m=85m(4) 凈矢跨比：，即凈矢高(5) 橋梁凈寬:凈-8+2×（0.25m欄桿+1.0m人行道）=10.5m(6) 設(shè)計合攏溫度為15，月平均最高溫度40，月平均最低

5、氣溫-52、主要構(gòu)件材料及其參數(shù)(1) 主拱圈為C40鋼筋混凝土箱形截面，(2) 橋面鋪裝為8cm的鋼筋混凝土（=25）+6cm瀝青混凝土（=23）(3) 拱上簡支梁為C30鋼筋混凝土，(4) 拱上橋墩為C30鋼筋混凝土矩形截面墩，(5) 拱頂填料平均高度，拱頂填料容重(6) 主拱圈截面參考圖圖1-1主拱圈截面參考圖（單位：cm）3、設(shè)計目的及任務(wù)本設(shè)計主要是獨立完成一座等截面懸鏈線空腹式無鉸箱型板砼拱橋設(shè)計和計算，旨在通過本設(shè)計進一步熟悉拱橋的縱橫斷面和平面布置以及它的主要構(gòu)件和各構(gòu)件的主要尺寸及構(gòu)造細節(jié)；進一步掌握圬工拱橋上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算步驟，原理和方法；熟悉有關(guān)拱橋內(nèi)力計算圖表的用法。

6、本設(shè)計主要任務(wù)包括以下九點：（1） 橋型布置和尺寸擬定。（2） 拱軸系數(shù)的確定。（3） 懸鏈線無鉸拱的幾何性質(zhì)及彈性中心。（4） 恒載作用下懸鏈線無鉸拱的內(nèi)力計算。（5） 活載作用下懸鏈線無鉸拱的內(nèi)力計算。（6） 裸拱內(nèi)力計算。（7） 溫度變化、混凝土收縮和拱腳變位的內(nèi)力計算。（8） 拱圈強度和穩(wěn)定性驗算。（9） 拱圈內(nèi)力的調(diào)整。4、設(shè)計依據(jù)及規(guī)范1 中華人民共和國行業(yè)標準公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTGD60-2004，人民交通出版社，2004年9月。2 中華人民共和國行業(yè)標準公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD62-2004，人民交通出版社，2004年9月。3 邵旭東主編橋梁工程，人

7、民交通出版社。4 公路橋涵設(shè)計手冊拱橋上冊，1994年6月，人民交通出版社。5 公路橋涵設(shè)計手冊基本資料，1993年7月，人民交通出版社。6 王國鼎主編橋梁計算示例集拱橋（第二版），2000年10月，人民交通出版社。7 向中富.橋梁工程畢業(yè)設(shè)計指南，人民交通出版社，2010，P129-1428 有關(guān)拱橋設(shè)計圖紙。9 拱橋設(shè)計任務(wù)書。二、主拱圈截面尺寸（1） 擬定主拱圈截面尺寸1、拱圈的高度按經(jīng)驗公式估算：式中：拱圈高度（m）；拱圈凈跨徑（m）；常數(shù)，一般取，本設(shè)計取。2、擬定拱圈的寬度為了節(jié)省材料，箱型拱可以通過采用懸挑橋面減少拱圈寬度，即采用窄拱圈形式。根據(jù)經(jīng)驗值，拱圈寬度一般為橋?qū)挼谋?，?/p>

8、面懸挑可達到但為了保證其橫向穩(wěn)定性，拱寬不宜小于跨徑的。本次設(shè)計取橋?qū)挼?.0倍，即拱寬為。3、擬定箱肋的寬度拱寬確定后，在橫向劃分為幾個箱肋，主要取決于（纜索）吊裝能力。目前我國纜索吊機的吊裝能力超過，箱肋寬度一般取。結(jié)合本地施工設(shè)備和吊裝能力，本設(shè)計取邊箱肋寬，內(nèi)箱肋寬。拱圈底面寬，邊箱肋上沿向外懸挑出。圖2-1主拱圈橫斷面尺寸（單位：cm）4、擬定頂?shù)装寮案拱宄叽鐚ΤＳ玫挠啥鄺l閉口箱肋組成的箱型拱，其截面各部分尺寸取值與跨徑及荷載大小有關(guān)。頂板、底板厚度一般為，頂板和底板可以等厚，也可以不等厚，在跨徑大、拱圈窄時取大值。本設(shè)計取頂?shù)装宓群駷椤蛇呄渫飧拱搴褚话銥?，?nèi)箱肋腹板厚常取，以盡量

9、減輕吊裝重量為先。本設(shè)計考慮到拱圈頂板、底板、腹板太薄可能出現(xiàn)壓潰，所以取邊箱外腹板厚為，內(nèi)箱肋腹板厚為。填縫寬度根據(jù)受力大小確定（主要考慮軸力大?。话悴捎?。本設(shè)計去填縫寬度為。為保證填縫混凝土澆筑質(zhì)量，安裝縫通常取，本設(shè)計也取安裝縫為。拱圈橫斷面的尺寸構(gòu)造如上圖2-1所示。（2） 箱形拱圈截面幾何性質(zhì)整個主拱截面的面積為：繞箱底邊的面積矩為：主拱圈截面重心軸為：主拱圈截面對重心軸的慣性矩：主拱圈截面繞中心軸的回轉(zhuǎn)半徑：三、確定拱軸系數(shù)（一）上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置如下圖所示：圖3-1上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造尺寸（單位：cm）1、主拱圈拱軸系數(shù)m值的確定，采用“五點重合法”，先假定一個m值，定

10、出拱軸線，擬訂上部結(jié)構(gòu)各種幾何尺寸，然后計算拱圈和拱上建筑恒載對和拱腳截面的力矩和，求比值，再利用式算出m值，如與假定的m值不符，則以求得的m值作為假定值，重新計算，直至兩者接近為止。對于空腹式拱，設(shè)計時拱軸系數(shù)m是根據(jù)全橋恒載確定的。采用無支架施工時，為了兼顧裸拱階段的受力狀態(tài)，在設(shè)計時宜選用較小的m值。本設(shè)計初步選定拱軸系數(shù)，相應(yīng)得，查拱橋（上冊）表（）-20（1）得：主拱圈的計算跨徑和計算矢高：拱腳截面的水平投影和豎向投影：將拱軸沿跨徑24等分，每等分長，每等分點拱軸線的縱坐標(其中由拱橋（上冊）表()-1查得),相應(yīng)的拱背曲面坐標，拱腹曲面坐標。具體數(shù)值見下表：表3-1主拱圈幾何性質(zhì)表

11、截面號042.97421.000014.46020.82520.98231.017313.477915.4776139.39300.836712.09850.84910.95460.988711.143913.0872235.81180.68889.95960.87200.92950.96279.030110.9223332.23070.55598.03860.89380.90680.93927.13198.9778428.64950.43786.33130.91430.88650.91825.44487.2495525.06830.33434.83380.93310.86870.89973.

12、96525.7336621.48710.24503.54280.95000.85320.88372.68954.4265717.90590.16982.45520.96470.84020.87021.61503.3254814.32470.10851.56870.97710.82950.85910.73922.4278910.74360.06090.88120.98700.82120.85050.06001.7317107.16240.02710.39130.99420.81530.8444-0.42401.2357113.58120.00680.09780.99850.81170.8407-

13、0.71390.9385120.00000.00000.00001.00000.81050.8395-0.81050.83952、拱上腹孔布置從主拱圈兩端起拱線起向外延伸2.5m后向跨中對稱布置五孔簡支梁，簡支梁橋面板厚為36cm，座落在寬為90cm的混凝土排架式腹孔墩支撐的寬為90cm的鋼筋混凝土蓋梁上，腹孔墩蓋梁頂部與主拱拱頂拱背在同一標高，腹孔墩墩中線的橫坐標以及各墩中線自主拱拱背到腹孔墩蓋梁頂部的高度，分別計算如下表：表3-2腹孔墩高度計算表項目1號立柱38.50.8959 0.5108 11.5443 0.6127 1.1728 10.9043 2號立柱320.7446 0.4246

14、 7.9221 0.5025 1.1192 7.3255 3號立柱25.50.5934 0.3383 5.0032 0.3961 1.0756 4.4419 4號立柱190.4421 0.2521 2.7659 0.2927 1.0420 2.2319 空實腹段分界線12.50.2909 0.1658 1.1935 0.1914 1.0182 0.6788 （二）上部結(jié)構(gòu)恒載計算恒載計算，首先把橋面系換算成填料厚度，然后按主拱圈、橫隔板、拱上空腹段、拱上實腹端共四個部分進行。1、橋面系（1） 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，為了便于計算，人行道、欄桿、路緣石及橫挑梁懸出拱圈部分，全橋?qū)捚骄垦用?0.5。（2

15、） 橋面鋪裝為8cm的鋼筋混凝土（=25）+6cm瀝青混凝土（=23），（3） 0.36m厚空心板，空心折減率0.7，集度：故換算成填料的平均厚度為：2、主拱圈根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，主拱圈內(nèi)橫隔板重量按順橋向每延米給定，6.0kN/m。（三）拱上空腹段1、填料及橋面系的重力2、蓋梁、底梁及各立柱重力各腹孔排式墩的橫截面如下圖所示：圖3-2腹孔排式墩的橫截面圖（單位：cm）結(jié)合CAD進行面積計算再乘以腹孔墩的容重得到：蓋梁自重：底梁自重：1號立柱自重：2號立柱自重：3號立柱自重：4號立柱自重：3、各立柱底部傳遞的力通過對各自重進行相應(yīng)的疊加得到各立柱處以及空實腹端接頭處傳遞到集中荷載為：1號立柱：2號

16、立柱：3號立柱：4號立柱: 空實腹端接頭處:（四）拱上實腹段1、拱頂填料及橋面系重2、懸鏈線曲邊三角形式中其重心距原點（拱頂）的水平距離:（五）驗算拱軸系數(shù)恒載對截面和拱腳截面的彎矩如下表所示：表3-3半拱恒載對截面和拱腳截面產(chǎn)生的彎矩項目集中力編號重力截面 拱腳截面（kN）力臂彎矩力臂彎矩主拱圈8406.00970742555.79929174671.1387橫隔板257.845314210.743554761385.08762721.487109525540.350506拱上空腹段1355.129756-17.012890484.474219046063.1473581175.329509

17、-10.5128904810.9742190412898.323481030.457252-4.0128904817.4742190418006.43574919.42614722.487109522286.71352423.9742190422042.52384336.99258.987109523028.58850530.4742190410269.58326實腹段1296.12515.2371095219749.1985836.7242190447599.17841031.00622712.1106775112486.1839333.5977870334639.5276515808.32

18、14181491.57145331730.209由上表可知：，該值與0.245之差小于半級即0.00066，所以可以確定上面擬定的橋跨結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計共軸系數(shù)為。四、拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)（一）彈性中心（二）彈性壓縮系數(shù) 五、主拱圈截面內(nèi)力計算大跨徑鋼筋混凝土拱橋應(yīng)驗算拱頂、拱腳、拱跨、等截面的內(nèi)力。本設(shè)計跨徑屬中等跨度，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，只驗算拱頂、拱腳、截面。（一）結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計算空腹式無鉸拱采用“五點重合法”確定的拱軸線，與無鉸拱的恒載壓力線實際上并不存在五點重合關(guān)系，但由此產(chǎn)生的偏離彎矩對拱頂、拱腳都是有利的。因此，在現(xiàn)行設(shè)計中，不計偏離彎矩的影響是偏于安全的。只有對于大跨徑空腹拱橋，

19、這種偏離的影響很大，不可忽略，才會采用“假載法”計其影響。本設(shè)計的凈跨徑為85m,屬中小橋，所以偏于安全設(shè)計，不考慮偏離彎矩的影響。1、不計彈性壓縮的恒載推力2、計入彈性壓縮的恒載內(nèi)力計入彈性壓縮的恒載內(nèi)力計算過程及結(jié)果見表5-1表5-1計入彈性壓縮的恒載內(nèi)力項目拱頂l/4截面拱腳5.0217 1.4789 -9.4385 1.0000 0.9500 0.8252 22515.7874 22515.7874 22515.7874 22515.7874 23702.0764 27286.5716 2134.7414 628.7011 -4012.3618 （二）活載內(nèi)力計算1、車道荷載均布荷載及

20、人群荷載內(nèi)力公路級汽車荷載加載于影響線上，其中均布荷載為;集中荷載當(dāng)計算跨徑小于等于5m時,當(dāng)大于等于50m時,。本設(shè)計計算跨徑為85.9484m,即。拱圈寬度為10.5m,承載雙向兩車道公路級汽車荷載，考慮活載均布分布于拱圈全寬。計算跨徑小于等于50m時，；計算跨徑大于50m且小于150m時，；當(dāng)計算跨徑大于等于150m時，。本設(shè)計計算跨徑為85.9484m，所以取均布荷載及人群荷載的內(nèi)力計算如下表所示：表5-2考慮彈性壓縮后的均布荷載和人群荷載內(nèi)力表截面項目人群荷載表-14（4）值乘數(shù)均布荷載的力或力矩人群荷載的力或力矩拱頂截面Mmax215.64050.005842.4760891.99

21、64239.5867相應(yīng)H1215.64050.060731.0194651.4068174.9653相應(yīng)215.64050.364331.3110657.5313176.6103Mmin215.6405-0.0054-39.9644-839.2523-225.4198相應(yīng)H1215.64050.064733.0628694.3190186.4913相應(yīng)215.64050.388333.3738700.8493188.2453截面Mmax215.64050.009167.22291411.6813379.1719相應(yīng)H1215.64050.040520.7000434.7003116.7588

22、相應(yīng)215.64050.261922.5065472.6356126.9480Mmin215.6405-0.0093-68.5526-1439.6047-386.6720相應(yīng)H1215.64050.084943.3822911.0255244.6978相應(yīng)215.64050.531245.6532958.7179257.5078拱腳截面Mmax215.64050.0171126.17222649.6172711.6765相應(yīng)H1215.64050.086244.0156924.3283248.2709相應(yīng)215.64050.154813.3022279.347075.0315相應(yīng)215.640

23、50.514044.1792927.7635249.1936Mmin215.6405-0.0163-120.4842-2530.1673-679.5928相應(yīng)H1215.64050.039320.0614421.2903113.1569相應(yīng)215.64050.345229.6720623.1116167.3653相應(yīng)215.64050.389533.4726702.9250188.80282、集中力內(nèi)力計算（1）不計彈性壓縮的集中力內(nèi)力如下表所示：表5-3不計彈性壓縮的集中力內(nèi)力項目雙車道集中力查表值乘數(shù)豎標力或力矩拱頂截面7200.048464.16512998.8441相應(yīng)7200.232

24、271.3806994.0057720-0.013-1.1173-804.4774相應(yīng)7200.118960.7071509.0925L/4截面7200.059975.15433711.1160相應(yīng)7200.133520.7936571.4024720-0.02694-2.3155-1667.1247相應(yīng)7200.205261.2200878.4157拱腳截面7200.048574.17453005.6513相應(yīng)7200.195881.1643838.2737相應(yīng)7200.290890.2909209.4408720-0.06483-5.5720-4011.8668相應(yīng)7200.060220.

25、3579257.7131相應(yīng)7200.939920.9399676.7424（2） 考慮彈性壓縮后集中力內(nèi)力如下表所示：注：除拱腳截面外，其余截面的軸向力用作近似計算。表5-4考慮彈性壓縮后集中力內(nèi)力項目拱頂l/4截面拱腳軸向力10.95000.825200.31240.5649與M相應(yīng)的H994.0057509.0925571.4024878.4157838.2737257.7131與M相應(yīng)的V209.4408676.7424+V994.0057509.0925542.8037834.4510810.0229594.945718.41949.433710.588316.277415.5336

26、4.775518.41949.433710.058415.462712.81773.9406975.5864499.6588532.7454818.9883797.2052591.0051彎矩M2998.8441-804.47743711.1160-1667.12473005.6513-4011.8668y=5.02171.4789-9.438592.496247.373115.659424.0732-146.6141-45.07403091.3403-757.10433726.7755-1643.05152859.0372-4056.9408（三）溫度變化內(nèi)力計算 據(jù)調(diào)查，橋位處月

27、平均最高溫度40，月平均最低氣溫-5，設(shè)計合攏溫度為15。采用5段預(yù)制吊裝，由于受到預(yù)制場和施工場地的影響，工期被迫推遲，實際合攏溫度為20。合攏時，各構(gòu)件的平均齡期為100天。線膨脹系數(shù)。主拱圈材料彈性模量。設(shè)橋梁所處環(huán)境的年平均相對濕度70%。收縮計算，按溫度下降10考慮。此項計算考慮進溫度下降中。1、設(shè)計溫度15下合攏的溫度變化內(nèi)力表中，溫度變化在彈性中心產(chǎn)生的水平力： ，表中收縮按溫度下降10考慮。表5-5溫度變化內(nèi)力計算表項目溫度上升溫度下降拱頂截面1/4L截面拱腳截面拱頂截面1/4L截面拱腳截面25.0000 -30.0000 1045.0836 -1254.1004 1.0000

28、 0.9500 0.8252 1.0000 0.9500 0.8252 5.0217 1.4789 -9.4385 5.0217 1.4789 -9.4385 1045.0836 992.7772 862.3612 -1254.1004 -1191.3326 -1034.8335 -5248.0811 -1545.6085 9864.0520 6297.6974 1854.7302 -11836.8624 2、實際溫度20下合攏的溫度變化內(nèi)力表中，溫度變化在彈性中心產(chǎn)生的水平力： ，表中收縮按溫度下降10考慮。表5-6溫度變化內(nèi)力計算表項目溫度上升溫度下降拱頂截面1/4L截面拱腳截面拱頂截面1

29、/4L截面拱腳截面20.0000 -35.0000 836.0669 -1463.1171 1.0000 0.9500 0.8252 1.0000 0.9500 0.8252 5.0217 1.4789 -9.4385 5.0217 1.4789 -9.4385 836.0669 794.2218 689.8890 -1463.1171 -1389.8881 -1207.3057 -4198.4649 -1236.4868 7891.2416 7347.3136 2163.8519 -13809.6728 比較表5-5和5-6知，若按實際溫度合攏，拱橋高溫合攏會增大拱圈溫降時產(chǎn)生的溫度內(nèi)力，是

30、不利的。（四）內(nèi)力組合按現(xiàn)行橋規(guī)的規(guī)定，對以上已計算的內(nèi)力進行組合。根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時作用效應(yīng)組合基本表達式為：其中，取0.75，荷載組合如下表所示：如下表：1、內(nèi)力匯總表5-7作用效應(yīng)匯總表荷載效應(yīng)拱 頂l/4截面拱 腳恒 載2134.7414 22515.7874 628.7011 23702.0764 -4012.3618 27286.5716 公路I級Mmax3091.3403 975.5864 3726.7755 532.7454 2859.0372 797.2052 公路I級Mmin-757.1043 499.6588 -1643.0515 818.9883 -4

31、056.9408 591.0051 人群荷載Mmax239.5867 176.6103 379.1719 126.9480 711.6765 249.1936 人群荷載Mmin-225.4198 188.2453 -386.6720 257.5078 -679.5928 188.8028 溫度上升-5248.0811 1045.0836 -1545.6085 992.7772 9864.0520 862.3612 溫度下降6297.6974 -1254.1004 1854.7302 -1191.3326 -11836.8624 -1034.8335 2、進行荷載組合表5-8作用效應(yīng)組合表荷載組

32、合拱 頂l/4截面拱 腳恒載+活載（Max)7141.1322 28570.2066 6370.0575 29321.6306 -64.9217 34121.6264 恒載+活載（Min)1265.0529 27916.1249 -1951.8363 29859.4583 -11208.1237 33769.5361 恒載+活載+溫升（Max)1630.6470 29667.5444 4747.1686 30364.0466 10292.3328 35027.1057 恒載+活載+溫升（Min)-4245.4323 29013.4627 -3574.7253 30901.8744 -850.8

33、692 34675.0154 恒載+活載+溫降（Max)13753.7144 27253.4012 8317.5243 28070.7313 -12493.6272 33035.0513 恒載+活載+溫降（Min)7877.6351 26599.3195 -4.3696 28608.5591 -23636.8292 32682.9610 六、拱圈驗算（一）主拱圈正截面強度驗算根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，構(gòu)件按極限狀態(tài)設(shè)計的原則是：荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計值小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計值，即 式中， 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本設(shè)計取設(shè)計安全等級為1.0； 作用效應(yīng)組合設(shè)計值，按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范的規(guī)定計算； 構(gòu)件承載

34、力設(shè)計值函數(shù)； 材料強度設(shè)計值； 幾何參數(shù)設(shè)計值，可采用集合參數(shù)標準值，即設(shè)計文件規(guī)定值。1、 正截面抗壓強度和偏心距驗算主拱圈材料為C40鋼筋混凝土，抗壓極限強度設(shè)計值。當(dāng)截面偏心距時，其截面強度應(yīng)滿足，具體結(jié)果見下表：表6-1拱圈截面抗力計算表項目(限值）R抗力拱頂截面10.2500 <0.58760.6300 118987.6705 >28570.206620.0453 161329.9871 >27916.124930.0550 159333.6925 >29667.54444-0.1463 200984.1156 >29013.462750.5047 6

35、6283.7577 >27253.401260.2962 109426.2422 >26599.31951/4L截面10.2172 125754.3990 >29321.63062-0.0654 184232.3374 >29859.458330.1563 138356.8901 >30364.04664-0.1157 194642.8478 >30901.874450.2963 109395.8956 >28070.73136-0.0002 170738.2938 >28608.5591拱腳截面1-0.0019 171100.3824 >

36、34121.62642-0.3319 239382.5989 >33769.536130.2938 109906.3286 >35027.10574-0.0245 175784.1058 >34675.01545-0.3782 248961.3396 >33035.05136-0.5232 320352.4496 >32682.9610由表6-1可知，主拱圈正截面抗壓強度和偏心距滿足規(guī)范要求。（二）主拱圈穩(wěn)定性驗算1、縱向穩(wěn)定性驗算本設(shè)計采用無支架施工，主拱圈的穩(wěn)定和強度的驗算列下表計算：表6-2主拱圈穩(wěn)定性驗算截面拱頂截面29667.54440.6372021.

37、96541/4L截面30901.87440.6372021.9654拱腳截面35027.10570.6372021.9654由上表6-2計算表明拱圈的穩(wěn)定性沒有問題。2、橫向穩(wěn)定性驗算由于本設(shè)計寬跨比為，故無需驗算主拱圈橫向穩(wěn)定性。（三）拱腳豎直截面(或正截面)抗剪強度驗算對于板拱截面，只需按豎向截面進行抗剪強度驗算即可。一般是拱腳截面處的剪力最大，根據(jù)橋規(guī)條規(guī)定正截面直接受剪的強度，按下式計算 式中，剪力設(shè)計值； 受剪截面面積； 砌體或混凝土抗剪強度設(shè)計值，C40取2.48MPa； 摩擦系數(shù)，采用； 與受剪截面垂直的壓力標準值。拱腳截面直接抗剪強度驗算用的荷載效應(yīng)：1、自重剪力自重產(chǎn)生的左拱

38、腳反力，結(jié)構(gòu)自重合計，自重產(chǎn)生的左拱腳考慮彈性壓縮的水平推力， 自重剪力為相應(yīng)的軸向力2、汽車荷載效應(yīng)汽車荷載考慮彈性壓縮的水平推力影響線面積按1994年手冊附表（）-14（4），可取拱頂處與相應(yīng)的水平推力的影響線面積和與相應(yīng)的水平推力影響線面積之和，即（0.06072+0.06472）85.94842/14.56=64.0822。汽車均布荷載產(chǎn)生的考慮彈性壓縮的水平推力為:64.0822×2×1.0×10.5=1345.7259kN。汽車集中荷載不考慮彈性壓縮的水平推力影響線坐標，按1994年手冊附表（）-12（1），其最大值為：0.23227=0.232278

39、5.9484/14.56=1.3807。汽車集中荷載產(chǎn)生的不考慮彈性壓縮的水平推力為：=1.3807×2×1.0×360=994.0057kN；考慮彈性壓縮的水平推力為：=(1-0.01853) 994.0057=975.5864kN。汽車荷載考慮彈性壓縮的水平推力為：=1345.7259+975.5864=2321.3122KN汽車均布荷載左拱腳的反力影響線面積，按1994年手冊附表（）-14（4），可取拱頂處，與相應(yīng)的左拱腳反力影響線面積和與相應(yīng)的左拱腳反力影響線面積之和，即（0.13724+0.36276）85.9485=42.9742，汽車均布荷載產(chǎn)生的左

40、拱腳反力為：42.974221=902.4586kN汽車集中荷載左拱腳反力影響線坐標，在跨中截面（集中荷載設(shè)于跨中截面，為的是與求水平推力時一致）坐標按1994年手冊附表（）-7（1）為0.5。由汽車集中荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為：=1.20.5720=432kN（按通規(guī)第條，集中荷載計算剪力時乘以1.2）。汽車荷載作用下的左拱腳反力為：=902.4586+432=1334.4586kN汽車荷載拱腳截面剪力為：相應(yīng)的軸向力3、人群荷載剪力考慮彈性壓縮的水平推力影響線面積，按第/2項為64.0822，人群荷載考慮彈性壓縮的水平推力為：=64.08222×1.0×2.82=361.

41、4566kN左拱腳反力影響線面積按2項為42.9742，人群荷載產(chǎn)生的左拱腳反力為：=42.97422×1.0×2.82=242.3968kN人群荷載剪力為：相應(yīng)的軸向力正截面直接受剪承載力驗算要求計算拱腳截面汽車荷載和人群荷載產(chǎn)生的最大剪力以及對應(yīng)的軸力，可根據(jù)拱腳截面的內(nèi)力影響線計算，注意：汽車荷載集中荷載標準值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。表6-3考慮彈性壓縮的活載在拱腳截面產(chǎn)生的內(nèi)力項目汽車荷載人群荷載cos0.82516sin0.5649Vmin210.1674 4.1707 Vmin對應(yīng)的軸力N2669.2897 435.1894 H=Ncos-Vsin2083.8675

42、 356.7449 H=H1/(1+)38.6150 6.6106 V=-Hsin-21.8136 -3.7343 N=Hcos31.8635 5.4548 Np=N-N2637.4261 429.7346 Vp=V-V231.9810 7.9051 4、溫度作用在拱腳截面產(chǎn)生的內(nèi)力表6-4溫度作用在拱腳截面產(chǎn)生的內(nèi)力項目溫度上升溫度下降cos0.82516sin0.5649Ht1.0451-1.2541Nt=Htcos0.8624-1.0348Vt=-Htsin-0.59040.70845、拱腳截面荷載組合及計算結(jié)果表6-5拱腳截面荷載組合及計算結(jié)果序號剪力組合設(shè)計值相應(yīng)軸力標準值Nk（KN）0Vd（KN）組合形式Vd（KN）11.2自重+1.4汽+0.75×1.4人-57.197736887.5038-57.197736571.311921.2自重+1.4汽+0.75×1.4人+0.75×1.4升溫-57.817636888.4093-57.817636571.764731.2自重+1.4汽+0.75×1.4人+0.75×1.4降溫-56.4538368