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1、第十三章 拱桥的设计,13-1 拱桥的总体设计13-2 拱轴线型的选择和拱上建筑物的布置 13-3 拱圈主要尺寸的拟定,13-1 拱桥的总体设计,1、桥址方案比较确定桥位;2、根据地质、通航等确定桥梁长度、跨径、孔数、桥面设计标高、主拱圈矢跨比;,3、确定桥梁的设计标高和矢跨比:桥面标高拱顶底面标高起拱线标高基础底面标高,4、根据跨径、拱顶、拱脚标高确定矢跨比(f/l),13-2 拱轴线型的选择和拱上建筑物的布置,一、拱轴线型选择原则:尽可能降低由于荷载产生的弯矩值。合理拱轴:拱轴线与各种荷载的压力线相吻合;拱圈截面上轴向力,无弯矩作用,应力均匀;,拱轴线选择应满足:1、尽量减小拱圈截面弯矩,
2、使截面在附加内力影响下各主要截面的应力相差不大,并不出现拉应力;2、对于无支架施工,不用临时性施工措施,能满足各施工阶段的要求;3、计算方法简便;4、线型美观,便于施工;,压力线作为拱轴线,公路拱桥恒载所占比重大,一般采用恒载压力线作为拱轴线;,特殊情况,活载较大时,如铁路拱桥,可用恒载加一半活载的压力线作为拱轴线。,拱桥常用的拱轴线型-能表达为拱轴线方程,圆弧线优点:拱轴各点曲率相同,线型简单;缺点:矢跨比较大时,与恒载压力线偏离较大,拱圈受力不均;适合于20m以下的小跨径拱桥;,抛物线均匀荷载下,拱的合理拱轴适合:恒载分布比较接近均匀的拱桥,如矢跨比较小的大跨径空腹式拱桥、桁架拱、刚架拱等
3、;二次抛物线:也可采用高次抛物线,悬链线实腹拱桥的合理拱轴线-恒载集度(单位长度的恒重)由拱顶向拱脚连续分布、逐渐增大;空腹拱桥恒载压力线在腹孔墩处有转折点,用悬链线作拱轴线与恒载压力线有偏离,但对拱圈控制截面有利;,悬链线作空腹拱的拱轴线可采用“五点重合法”即:在拱顶、跨径1/4及拱脚处使拱轴线与恒载压力线重合;悬链线、高次抛物线是目前大、中跨径拱桥采用最普遍的拱轴线型;,13-3 拱圈截面变化规律和截面尺寸拟定,主拱圈:等截面及变截面型式;变截面:沿拱轴方向宽度不变,高度变化;或高度不变,宽度变化;增大截面 I 对降低应力不是最有效;,对大跨或很陡的圬工拱桥,根据拱厚系数确定:拱厚系数n 与恒载与活载的比值有关:恒载比重大则 n 较小(拱厚变化大)反之较大。空腹n=0.30.5;实腹n=0.40.6;钢砼n=0.50.8;【f/l 较小,上述的n取较小】,截面尺寸拟定,拱圈宽度:拱圈的宽度,主要取决于桥面的宽度,即行车道宽度与人行道宽度之和。拱圈高度:估算主拱圈高度的经验公式或数据,可作为设计计算时拟定截面尺寸的参考 拱圈构造尺寸,