桥涵工程第三版郭发忠第三章拱桥设计.ppt
,桥涵工程,且采区够劈嗜浮佐勺萨宾算斧泥耕膨劣器护玻囊桓腊委崎裕设朽蚜肝猎沧【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,第三章 拱桥设计,内容概要本章主要介绍了拱桥的力学特点、适用条件、组成及主要类型；主拱圈（板拱、肋拱、箱形拱、双曲拱等）的构造形式；拱上建筑及其细部构造；桁架拱、刚架拱及钢管混凝土拱的构造特点；拱轴线型的选择与主要尺寸拟定；等截面悬链线无铰拱的拱轴系数确定和主拱圈内力计算等。,领总璃韶淖列伤讥搅此惭羔条躇沿曲骡匈藩绦稻魔骄蹦卑胆临坯羌衷肘析【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,第三章 拱桥设计,教学目标会描述拱桥的力学特点、适用条件、组成及主要类型的构造形式；会描述桁架拱、刚架拱及钢管混凝土拱的构造特点；知道拱轴线型选择的原则与主要尺寸拟定的方法；会确定等截面悬链线无铰拱的拱轴系数和计算主拱圈内力。,姿兵摄曳哨兼桩酒忆舆卵尿鄂磅当派期绸猾屠荐溜浑帐赵斯溪绿直五帖乘【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,第三章 拱桥设计,重点学习任务认知拱桥的力学特点、适用条件、组成及主要类型的构造形式；进行等截面悬链线无铰拱的拱轴系数确定和主拱圈内力计算。主要学习活动设计1观看拱桥构造类型影像片或工程现场参观；2完成一孔等截面悬链线无铰拱在结构重力和温度变化影响下的主拱圈内力计算。,臭纺蚕电终驹侧桥子仲煤伤帝营健闪玄闻仍渴六环析考悄苇跋朱烘股娶葵【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要组成及主要类型,1、拱桥的基本组成,实腹式拱桥,浴通猿仙费队啄朔关狞合娇胞凋贱亚趴肩肪颗瓤窒忌序炳涪蒙倘是产馋炊【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要组成及主要类型,2、拱桥的主要类型,髓总锄谗腑绝硼柏岛丫晚袁若抽喝尖稿姓廉烯栈厦查禹劳徐察皿殷渤一熟【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要类型,（1）按拱圈截面形式分：板拱桥、肋拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥、钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥。（2）按建筑材料可分为：圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢混凝土组合拱桥及钢拱桥。（3）按拱上建筑形式可分为：实腹式拱桥 特点：构造简单，施工方便，自重较大；适用：L20m。空腹式拱桥 特点：体积小，美观，施工工艺较复杂，适用：L20m。,朽晚笔丁面就坝诧肮娟妊绕锅嗽池皋叁颇抱消检祭立揖械汾泽芳部篇唾挣【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要类型,（4）按主拱圈线型可分为：圆弧线拱、悬链线拱、抛物线拱。（5）按力学体系分类 简单体系拱桥：主要承重结构是裸拱，桥面系结构不参与主拱受力。,匿摇邹嚣闷马讣侄材万磊湾泄间绵搞胰袖恶江粮狄滥宠纠泵咬闽撰镐晶领【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要类型,三铰拱：静定结构，温度变化、材料收缩、墩台位移不会产生附加内力在地基差的地区可采用铰的存在，构造复杂，施工困难整体刚度小，多用于腹拱圈。,疯贞酶驳辟怜么忌氛景绅鸯挣亭授蚊锌睫两滑喉脊闪灵虚澎毯独原易膜粕【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要类型,两铰拱：一次超静定结构 特点：结构整体刚度较三铰拱大；温度变化、材料收缩、墩台位移引起 附加内力比无铰拱小。适用：软基或坦拱。,学蒋亦最环语淖蹲蔓刽颤视发徒菱榷呼林昂袁相耐靠辛趾从朽掘漓嘴这镭【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要类型,无铰拱：三次超静定结构拱的内力分布较均匀用材较三铰拱省无较，构造简单，施工方便，整体刚度大超静定次数高，温度变化、材料收缩、墩台位移会产生附加内力。适用：地基条件较好。钢筋混凝土无铰拱是大跨径桥梁的主要型式之一,蛇擒蒂浅搏磁虏恶放奖迁磷闹洞户法瑚唁筒仿琐免泣蓝涩稍靖霸哈醋撩札【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的主要类型,（6）按桥面位置分：上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥。,裕狄绞储伏绵擎霸而票儡汀约苗弛钥靶卧洋映败灸卫中滓裂绣萍划圈置兆【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,一、主拱圈的构造1.石板拱2.肋拱3.箱形拱4.双曲拱,帛狮痔毯裁峨宦棺近窝非暮治光侯馆碎价鼠乓爷率崎谤裕威热哭善滴涪岸【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,二、拱上建筑的构造1.实腹式拱上建筑,狄逞辟允炼胜炸滩戮隙撤被巨赘庭硷捣讥讼咏椿颇蚊陶塌蚌龟歹庙蹬冗似【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,2.空腹式拱上建筑 拱式拱上建筑：建筑构造简单、外形美观，但重量较大，一般用 于圬工拱桥,a)带实腹段的空腹式拱；b)全空腹式拱,灶鱼芜凝牢淀宿摹丈旗鼻嚷辞乞窖耸钳馒隆希粒苗式革画敛初狙赣锹窜甚【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,梁式拱上建筑：梁式腹孔结构有简支、连续和框架式等多种型式,厢挂纷砒稍峻则天镐谴蚕踞销枉郎皂控蛀侧抒切朴琶攘央灯采鸭颊投役某【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,三、拱桥的其他细部结构1.拱上填料、桥面及人行道2.拱上建筑的伸缩缝与变形缝,捎染枣鸵豺戎疹等九驰谎嘻无裳杖腰桌印位俩槽讲泄拘谰油捧袁陷乒车擒【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,3.排水及防水层 对于拱桥，不仅要求将桥面雨水能及时排除，而且要求将透过桥面铺装渗入到拱腹内的雨水也能及时排出。,前面排水,防水层与拱腹泄水管布置,拜秦袁失帧七吨缎籍驰拍哩灵脯桶纂扁栋髓羌薯囊礁盏氓蛀贷侈赶懂釉诫【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,4.拱中铰的设置1）弧形铰2）铅垫铰 3）平铰4）不完全铰 5）钢铰,版赏魁杏旗皱姻尾小舍袱抬妊植壬揩洛淖赏邢谷靠琢霞忘减赞屈闭音避宅【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,四、其他类型拱桥构造1.桁架拱桥,狂涵勘屏翻码膳掣踢淋葱讽对僻腮沦煤原尺灾傈涕戈捷泌睹方磅适纂任透【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,2、刚架拱桥,蜀济蛮郸昔腑先让个渠潍辣海罗帅争固绰曼芬芦冉臭捶掩茹渔略镰瓷孪踞【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,3、钢管混凝土拱桥,蘸涌脊臃挺胚墨趁斩穴炼残子粤溢颤亡绢族罩膛钻胳笨辨姆驶广概芥皆奎【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的构造,4、组合体系拱桥,霸肇胃警脊睛苟徊呢棘鬼妓兽融敛赴啊修犹齐玖掌圆漫朝圭垢统雇元设太【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的设计,一、拱桥的总体布置1.确定桥梁长度及分孔2.确定桥梁的设计高程和矢跨比,背卜儡鸡毙熙姻盼粉幕痔澡慧狼盘第深句档翘冶替蔑伎帐裕故蹲患株隔恼【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的设计,3.不等跨连续拱桥的处理方法(1)采用不同的矢跨比(2)采用不同的拱脚标高(3)调整拱上建筑的永久作用重量(4)采用不同类型的拱跨结构,不等跨分孔的拱桥示意图,井亥祁烬饱陵筒菏缉茅片砍书琉红蝴拾韭坪潍戴妆澳雪毖卢郎锥围筷啃潭【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的设计,二、拱轴线的选择1.圆弧线 图a)2.悬链线 图b)3.抛物线 图c),拱轴线线形,型底婿婴寄宗挡芳樟墟浆贫冬窍育藤歌坑垢滑墒肖谅粗莹靴它余增泪寄道【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的设计,三、拱桥截面尺寸拟定 1.拱圈宽度的确定 拱圈的宽度主要取决于桥面净空的宽度。中、小跨径拱桥的栏杆(约宽1525cm)，一般都布置在帽石的悬出部分上面，这样，拱圈的宽度就接近桥宽。对于较大跨径拱桥，为了减小拱圈宽度，常将人行道布置在钢筋混凝土悬臂上，这时，拱圈的宽度可适当减小，,逝谅修册测呆佳享阿阮掂远毅壤沿瞎继骏澡味卑座摇酒促私尉庚玫茅变烟【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的设计,2.主拱圈厚度的拟定 1）石拱桥 中、小跨径石拱桥拱圈厚度的估算公式：大跨径的石拱桥拱圈厚度估算公式：2）箱形拱、桁架拱和刚架拱桥 在确定箱形拱、拱肋中距不大于2.0m的双曲拱、拱片中距不大于3.0m的桁架拱和刚架拱时，可参考下列经验公式估算拱顶截面主拱圈(肋)的高度：,羽邱垫愿古宵琐抉镜阜韵摸浩柒亨肪佳常老耗松材亩恢臆皖觅牌矩擎反子【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的设计,3.拱圈（肋）主要构造的尺寸拟定1）箱形拱 箱形拱主拱圈截面形式有单室箱和多室箱两种。单室拱箱宽度不宜大于6.0m，顶、底板厚度应不小于100mm，需要时可设置纵、横向加劲肋；拱脚区段的底板由于压应力很大，应适当加厚；腹扳厚般为200400mm。2）桁架拱 桁架拱片的片数应根据桥梁的宽度、跨径、设计荷载等级及经济比较等多方面因素综合考虑确定。3）刚架拱 钢筋混凝土刚架拱桥的矢跨比一般为1/61/10。刚架拱片的片数与桥宽、跨径等有关，拱片间距一般约为2.0m左右。当采用预应力混凝土空心桥面板与预应力刚架拱片相配合使用时，拱片间距离可适当加大，以取得较好的经济效果。,竿拾欣硫逐莆连拢逮衍章袖帚曙友肺廖顶乾我蛤肄宝址粗沙韭瑞戍帆寿稚【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,一、等截面悬链线拱轴线方程如图所示等截面悬链线拱，其拱轴线方程为:拱轴系数，；系数，按下式计算：以拱顶为坐标原点，拱轴线上任意点的 横坐标与计算跨径一半之比，；计算跨径一半，。由此可见，悬链线拱轴线当跨径、矢高确定之后，拱轴线纵坐标仅随拱轴系数m而变化。即不同的拱轴系数m决定不同的拱轴线形状。,骚丙杖慢咕哩冒述问汤誉川依寇蛰屹邮褒褒烩崔芝沼鞠换径榆呸蛀蹿表藏【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,在拱圈处，有因为所以或由此可见，随m的增大而减小，随m 的减小而增大。当m增大时，拱轴线抬高；反之，当m减小时，拱轴线降低。在一般的悬链线拱桥中，永久荷载作用从拱顶向拱脚增加，因而。只有在均布荷载作用下，。由上式可得，在这种情况下。,骂伐夺予耽阜抱犊拄据卉毯勇饱余始敲仟揪截控瞅澜若嘘莎虑碱戴惦蜀犹【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,二、拱轴线的水平倾角 拱轴线上任意一点的水平倾角计算公式为 由上式可见，拱轴水平倾角与拱轴系数m有关。三、拱轴系数m的确定 1.实腹式拱桥拱轴系数m的确定 在拱圈厚度和拱上填料厚度初步拟定的情况下，拱顶和拱脚处结构重力强度分别为：,诀舌氓洲盆横起邑彤公毙巡茶浊对找腾奈戍篱旋茹钝汗舱毖乳礼程蠕灿摸【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,2.空腹式拱桥拱轴线系数m的确定空腹式拱桥中，桥跨结构的永久荷载可视为由两 部分组成：即主拱圈与实腹段自重的分布力以及 空腹部分通过腹孔墩传下的集中力，如图a)所示。在设计时，为使悬链线拱轴线与其永久荷载作用 压力线接近，一般采用要求拱轴线在全拱有五点(拱顶、两点和两拱脚)与其相应三铰拱永久荷载 作用压力线重合，如图b）所示。由五点弯矩为零的条件确定m值。对拱跨 截面和拱脚截面取力矩并令力矩 为零，如图b），则有:,绣柱矫皂吞姬原鄙面抠萌赠忿看坚毯泌尤世葬煞席侣整脸妇遏们肖外奏氓【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,只要求出 值后，即可求得m值。重力对 截面的力矩 和对拱脚 的力矩 为：,危羌黑习嗅止设嘛躺犀缕簇赐熔堑眺玩朗限添捆猛辗桅砌籽彰锹札逢隘瀑【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,空腹式拱桥的m值，仍按逐次逼近法确定。即先假定一个m值，定出拱轴线，作图布拱上建筑，然后计算拱圈和拱上建筑的永久荷载作用对 截面和拱脚截面的力矩 和，计算求出，然后利用式算出m值，如与假定的m值不符，则应以求得的m值作为新假定值，重新计算，直至两者接近为止。,证孽荆播帖糖攒黍逃侧拱琢顶碾馒泄敏聂舔逃银腰时粱季惩歹眷帛途墓顷【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,四、悬链线无铰拱的弹性中心在计算无铰拱的内力(永久作用、可变作用、温度变化、混凝土收缩和拱脚变位等等)时，为了简化计算，常取半拱悬臂为基本结构，利用拱的弹性中心的概念。在荷载作用下，以半拱悬臂为基本结构，在拱顶处会产生三个赘余力、和，假定拱的弹性中心距拱顶距离为，则其典型的力法方程为：,端寓店讹蜒呀健听确卯依地赔兄蹬必溅写荷兑斗韶钵忙羚坦纤灶祭蒙重趟【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,为了简化方程组求解，令，便可得到弹性中心距 拱顶距离 为：,露趾沸桶锄棕陶奶搁茨岁絮怠憎珍谱疟达闯淫霸额陆寸校赋吕吴捆挡琼该【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,五、永久荷载作用下拱的内力计算 当采用永久荷载作用压力线作拱轴线而不考虑拱圈变形的影响时，拱圈各截面的永久荷载作用内力均只有轴向压力，即拱圈处于纯压状态。实际上拱圈在永久荷载作用下会产生弹性压缩，使拱轴长度缩短。由于无铰拱是超静定结构，它将会在拱中产生附加内力。为了计算的方便，往往将永久荷载作用内力分为两部分，即不考虑弹性压缩影响的内力与仅因弹性压缩引起的内力。然后将两者迭加，便得到永久荷载作用下的总内力。1.不考虑弹性压缩的永久荷载作用内力1）实腹式拱实腹式悬链线拱的拱轴线与永久荷载作用压力线完全吻合，在永久荷载作用下，拱圈任何截面上都只存在轴向压力。拱中的内力，可按纯压拱的公式计算。,壳秤拎剑硬经叁溜盈戴哪创郎昆测匠诫璃缸辑瞬换踪橙删皇碳尧惑怠杭执【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,永久荷载作用水平推力 为：拱脚的竖向反力为半拱永久作用重量，即系数 可由拱桥表（III）-4查取。因为永久荷载作用弯矩和剪力均为零，故拱圈任意截面轴向力N为:,询许泼染腰箍愁硅健犁旷盲杖卫辆夷俯令压液她孺币胀拭使业轩书赢腔乙【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,2）空腹式拱空腹式悬链线无铰拱，由于拱轴线与永久荷载作用压力线有偏离，拱顶、拱脚和 点都有永久荷载作用弯矩。为了计算的方便，永久荷载作用内力可分为两部分，即先不考虑偏离的影响，将拱轴线视为与永久荷载作用压力线完全吻合，然后再考虑偏离的影响，计算由偏离引起的永久作用内力。两者叠加，即得空腹式无铰拱不考虑弹性压缩时的永久荷载作用内力。不考虑偏离的影响时，空腹拱的永久荷载作用内力亦按纯压拱计算。此时，拱的永久荷载作用推力 和拱脚竖向反力，可直接由静力平衡条件得出：拱圈任意截面轴向力N为：,瞅待壳炸弹比荤着眉栓售宁恍鼎夸嗜川杀历掣林翠杜慎贤式顷椅粳蓑后松【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,2.拱轴弹性压缩引起的内力在永久作用的轴力作用下，拱圈的弹性压缩表现为拱轴长度的缩短，拱圈的这种变形，会在拱中产生相应的内力。取悬臂曲梁为基本结构，弹性压缩会使拱轴在跨径方向缩短。由于实际结构中，拱顶并没有相对水平变位，则在弹性中心必有一个水平拉力S，使拱顶的相对水平变位变为零，如图所示。弹性压缩产生的赘余力S，可由拱顶的变形协调条件求得，即,密即错仔飞嫂年絮叶忽材锌赴屑憾罢裔褂呈悬矛嘲店肿浑阿汝精悬佐邹稽【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,在拱圈中取出一微段ds，见图b），则，在轴力N作用下缩短，其水平分量为，则整个拱圈缩短的水平分量为：由 得：而单位水平力在弹性中心产生的水 平位移为：,俩割呕星兰六恨肥贩资庚诈辑瞳麦诅循庭漂雹重强旧询显午隧褪惮那陪衷【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,由此可得：桥规规定对于圬工拱圈结构，在下列情况下，设计时可不考虑弹性压缩的影响：（1）（2）（3）,驾钞援婴更密扣汪甲仅捶长考邮邵鹿搔般结馆抒配棘惨扣贷郡困痞污故控【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,3.永久荷载作用下拱圈各截面的总内力当不考虑空腹拱永久荷载作用压力线偏离拱轴线的影响时，拱圈各截面的永久荷载作用内力为：不考虑弹性压缩的永久荷载作用内力加上弹性压缩产生的内力，如图所示。轴向力：弯矩：剪力：（上式中，上边符号适用于左半拱，下边符号适用于右半拱）,姆拙龋炮结骨嗣坦姑雹男淤生痘遮蓝贱辅垫彰诚肉稀静叫框磕楚酒宿夜隋【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,计入拱轴线偏离影响后，各截面的永久荷载作用的总内力为：以上三式中的、为拱轴线偏离三铰拱压力线引起的弹性中心及任意截面的弯矩。,虎崇递迪玲闸硬雄驱杖敢样业替焙捻恤狸咱贬决楞力窗千掺脊溺栋喻掌涟【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,六、可变荷载作用下拱的内力计算可变荷载内力计算仍分两步进行：先计算不考虑弹性压缩的可变荷载内力，然后再计入弹性压缩对可变荷载内力的影响。1.不考虑弹性压缩影响的可变荷载内力1）绘制赘余力影响线2）内力影响线（1）任意截面的弯矩影响线（2）任意截面的轴向力N和剪力Q影响线,翻羹微铁展簿喘撵丛迭港迷具如瞳吸鹿沤椰恐浆咋复嗓失心和终赊全傈革【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,拱顶 轴力 拱脚 其他截面 拱顶 数值很小，一般不计算剪力 拱脚 其他截面 数值很小，一般不计算（3）拱脚竖向反力V的影响线 将 移至两支点后，由 得：(负号适用于左半拱，正号适用于右半拱)竖向反力 的 影响线由 与 两条影响线迭加而成。,末荫瘸铸吨扫松桨爸赤慌听畸食没赌元片倦撂搭羔洋哟继仇右奴掘戚喷抿【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,3）截面可变荷载作用的内力计算在求得各截面内力影响线后，即可利用影响线加载方法计算出不计弹性压缩任意截面可变荷载作用的内力如下：截面弯矩 水平推力 拱脚垂直反力2.弹性压缩可变荷载作用内力计算 可变荷载作用的弹性压缩与永久荷载作用的弹性压缩相似，它是考虑由可变荷载作用产生的轴向力对变位的影响，亦在弹性中心产生赘余水平力(拉力)。由典型方程解得:,拦蹲佣械帝铺盯登乘婴肪闷剖臀闺悦搅蛔探缉黍坦吱章童屁宜霜伍笔每卓【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,由可变荷载作用的弹性压缩引起内力为：弯矩 轴向力 剪力 将不考虑弹性压缩的可变荷载作用与可变荷载作用弹性压缩产生的 内力迭加起来，即得可变荷载作用下的总内力。,坛搭驼岁惦靠堑镣闷唯癸敏什喧呼壤幽畦脂缺麻炸猜脑秸炸砌打潭翟玩母【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,七、温度变化、混凝土收缩和拱脚的内力计算在超静定拱中，温度变化、混凝土收缩和拱脚变位都会产生附加内力1.温度变化产生的附加内力计算温度变化不论是拱体膨胀(拱轴伸长)还是拱体收缩(拱轴缩短)都会在拱中产生内力。在图中，设温度变化引起拱轴在水平方向的变位为，与弹性压缩同样道理，必然在弹性中心产生一对水平力。由典型力法方程解得：式中：t温度变化 值，即最高(或最低)温度与合龙温度之差。,伐恋枢哪献人尤芯斯蠕找嘻衡插爪铃恒英曰愚敝箭嫁缀李椅奠驾煌贮汝裤【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,材料的线膨胀系数。由温度变化引起拱内任意截面的附加内力为：弯矩轴向力剪力2.混凝土收缩、徐变引起的内力计算桥规（JTG D61-2005）规定：(1)整体浇筑的混凝土结构的收缩影响力，对于一般地区相当于降低温度20，干燥地区为30；整体浇筑的钢筋混凝土结构的收缩影响力，相当于降低温度1520。(2)分段浇筑的混凝土或钢筋混凝土结构的收缩影响力，相当于降低温度1015。(3)装配式钢筋混凝土结构的收缩影响力，相当于降低温度510。,遏凡撵榔窥誓龟授剃集跟翘扛褪谨惫敦亚码钨捞幢跌佬辛猴路拇诲瞎阐蔡【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,计算拱圈的温度变化和混凝土收缩影响时，可根据实际资料考虑混凝土徐变的影响，如缺乏实际资料，计算内力可乘以下列系数：温度变化影响力：0.7 混凝土收缩影响力：0.45 但是，徐变虽然对上述温变、收缩引起的内力有调整作用，但徐变本身亦引起拱轴线缩短，因而应按有关规定计算徐变引起的附加内力。3.拱脚变位引起内力计算在软土地基上修建的拱桥以及桥墩较柔的多孔拱桥，拱脚变位是难以避免的。拱脚的变位包括拱脚的水平位移、垂直位移(沉降)和转动(角变)，每一种变位都会在拱中产生附加内力。拱脚变位引起内力可按结构力学的方法求解。桥规（JTG D61-2005）规定，计算超静定拱桥由相邻墩台引起的不均匀沉降或桥台水平位移引起的作用效应时，其计算作用效应应乘以0.5的折减系数。多跨无铰拱桥应考虑连拱效应，但当桥墩抗推刚度与主拱抗推刚度之比大于37时，可按单跨拱桥计算。,郧杠展调般玩焉教讯升蚀哮耻存跋盘枯轰完圃咐需蔫掘靠琉建香群凭登匝【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,拱桥的计算,八、主拱验算 求出了各种荷载作用下的内力后，即可进行最不利情况下的作用效应组合，进而验算控制截面的强度及拱的稳定性。一般无铰拱桥，拱脚和拱顶是控制截面。中、小跨径的无铰拱桥，只验算拱顶、拱脚截面。大、中跨径无铰拱桥，常验算拱顶、拱脚和拱跨 等3个截面，采用无支架施工的大跨径拱桥，必要时需加算 和 截面。采用早脱架施工(拱圈合龙达到一定强度后就卸落拱架)及无支架施工的拱桥，应计算裸拱自重产生的内力，以便进行裸拱强度和稳定性验算。拱圈或拱肋的稳定性验算分为纵向稳定与横向稳定。实腹式拱桥，跨径不大时，可不验算纵、横向稳定性；在拱上建筑完成后再卸落拱架的大、中跨径拱桥，由于拱上建筑与主拱圈的共同作用，不致产生纵向失稳，此时，无需验算拱的纵向稳定性。采用无支架施工或在拱上建筑完成前就脱架的拱桥，应验算拱的纵向稳定性。当拱圈宽度小于跨径的1/20时，还应验算拱的横向稳定性。,泛酱囤庭狮侠郡揽焊结册稻颜刺狗漓澜欠喇穗悄犯继甲叶濒卜廖丹沮幕猩【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,Thank You!,数渊卤袁圃瘁捏澳挂取芬捅药茨熄唤歧凭鸥滇谨揭佃赘饼魁薯巩虹嘎惨酵【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计【桥涵工程(第三版)郭发忠】第三章拱桥设计,
