桥梁工程课件-421拱桥的设计.pptx

总的指导思想和原则：安全、经济、适用、美观 设计资料调查 使用任务（车辆、人群、管线各种荷载）地形、地质、水文、气象、施工、上下游相关工程 设计程序 方案设计（初步设计）*技术设计（补充初步设计）详细设计（施工详图设计施工图设计）*（施工组织设计施工设计）常用名词：一阶段设计（施工图设计）两阶段设计（初步设计、施工图设计）方案设计（初步设计）：主要解决桥梁的：平选址及线型布设 纵桥长及孔跨布设 横桥宽及桥型的主要尺寸 三个内容的设计。最终通过方案比选推荐一个或二个优秀方案，为建设方提供决策前的技术准备。2-1 2-1 拱桥总体布置与设计构思拱桥总体布置与设计构思主要完成的内容主要完成的内容确定桥位、桥长、跨径、孔数、桥面标高、主拱圈矢跨比等。这里着重介绍如何确定设计标高和矢跨比及不等跨处理等问题。(P302,图图4-2-1)H H2 2H HH H3 3H H4 4图图4-2-1拱桥设计控制高程拱桥设计控制高程1u 不等跨连续拱桥的处理不等跨连续拱桥的处理 2.1 产生不等跨连续拱的原因 地形限制 地质条件限制 地下溶洞或矿区的地下采矿区的跨越。通航孔与不通航孔的差别。美观上的要求。2.2 不等跨带来主要问题：相邻跨的推力不平衡。2.3 采取的措施 根据水平推力与矢跨比几乎成反比的关系采用不同的矢跨比。大跨取陡拱，小跨取坦拱。采用不同的拱脚标高：大跨降低标高，小跨提高标高。调整拱上建筑重量：大跨：填料轻质化，空腹式；小跨：填料重质，实腹拱。采用不同的拱跨结构：大跨肋拱，小跨板拱。采用不对称墩。几种方法措施综合运用，效果更佳。图4-2-5u 拱轴线的选择和拱上建筑拱轴线的选择和拱上建筑 拱桥的L、f（D）确定（大致确定），拱轴线的形状也基本确立。但要完全确定，仅知道L、f 是不够准确的。这个灵活性，为选择合理的拱轴线以改善主拱圈的受力状态提供了可能。1.1.压力线压力线 定义：结构在一定荷载作用下，各断面合力R R 的作用点（包括其作用方向上）的集合（连线）叫做这个荷载体系的压力线。（并不是所有结构体系都有压力线）。2.2.拱轴线与压力线拱轴线与压力线2.1 理想情况：既然压力线与结构物的轴线无关，那么，总可以这样选择使拱轴线与压力线完全重合。M=0。2.2 实际情况：活载作用使得压力线在不断地变化，理想状态是不可能达到的。大跨径拱桥，活载影响仅占20%左右，恒载是不变的（或很少变化），取一个与恒载压力线重合拱轴线也是较理想的。大跨径桥梁，恒载作用下，主拱圈弹性压缩量很大，与拱轴线相关的二次力也很大，结构实际压力线偏离设计拱轴线位置。三三.拱轴线的选择（拱轴线的选择（P304P304）使各截面的设计弯矩尽量变小、均匀，最好不出现拉应力；便于设计、计算、放样、施工；线条美观。4.4.常用的拱轴线形状常用的拱轴线形状4.1圆弧线 径向均布荷载作用下的压力线；成型简单、施工方便、易于推广使用；实际情况的荷载远非径向均布，所以压力线的偏离很大。一般用于小跨径拱桥。4.2抛物线4.2.1二次抛物线 竖向荷载为均布的压力线；适用于恒载分布比较均匀的坦拱桥，中等跨径。4.2.2高次抛物线（三、四、五、六次）主要用在大跨径拱桥。（腹拱跨度大，且多）多点拟合。通常无现成的数值计算表可查，计算量大。可用计算机编程完成。各系数含义见各系数含义见 P358图4-2-3m=gj/gd (拱轴系数)x=l1 5.5.总的使用情况总的使用情况小跨径：实腹式圆弧拱或空腹式悬链线拱；大中跨：空腹式悬链线拱；采用抛物线拱。u 拱圈截面变化规律及尺寸的拟定拱圈截面变化规律及尺寸的拟定图4-2-7图4-2-8P3081.3 两种变化形式的比较 主要是从施工角度：变厚度较变宽度更容易些。变宽增大了基础的工程量。变宽对于二铰拱、三铰拱的设铰有利（铰受力小）。1.4 对于中小跨径的拱桥，通常取用等截面拱。1.5 实际上，改变IIdIj，影响了内力重分布，所以用增大I的方法来减少M的作用，效果不大。2.2.截面尺寸拟定截面尺寸拟定2.1 主拱圈截面宽度的确定2.1.1 决定截面宽度的主要因素 桥面净空 2栏杆宽+2人行道宽+行车道宽 如：净9+21.5，则：桥面全宽=9+3+20.25=12.5 2净7+21.0,则：桥面全宽=27+2+20.25=16.5 人行道板的结构形式（直砌或悬臂）a)直砌式（P279，图3-3-8a）b)悬臂式（P279，图3-3-8b、c）c)带挑梁大悬臂（P279，图3-3-8d）宽幅桥梁的上下行分离式布置P307图4-2-6a）P307图4-2-6b）、c)P307图4-2-6d）图4-2-6公路级为1.4，公路级为1.2