拱桥典型
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
(以6m跨为例)
(1)设计指标
设计荷载:公路Ⅱ级折减。
桥面宽:净宽4.0m,附2×0.5m安全带。按桥宽B=5m计算。
净跨径:L0=6m。
矢高:f= L0×f/ L0
查《公路桥涵设计手册(拱桥)》,一般对于石拱桥,其矢跨比(f/ L0)为1/4~1/8,取1/4,故f=6×1/4=1.5 m
拱圈厚度:拱圈采用等截面圆弧拱,拱圈厚度计算采用经验公式:
式中:
d—拱圈厚度(cm);
m—系数,一般取4.5-6.0,取值随矢跨比的减小二增大,取5.0;
k—荷载系数,对于汽-10级取1,汽-15级取1.1;
L0—拱圈净跨径(mm)。
故拱圈厚度d采用0.45m厚。
拱圈材料:M10浆砌块石,容许轴心受压应力[υa]=150t/m2,拱圈及桥面两侧的混凝土护轮带容重γ3=2.4t/m3。
桥台为分离八字翼墙一字型轻型桥台,基底与台背填土均为回填土。拱上填料与路面的换算平均容重近似按2 t/m3计算。
按“等代三铰拱”法计算拱圈。
(2)内力计算
荷载强度计算
桥面荷载:(沿桥跨每米恒载)
两侧混凝土护轮带重:0.5×0.3×2×2.4=0.72 t
护轮带荷载由总宽5m桥宽平均承担:0.72/5=0.144 t/m
拱顶处填料0.5m,其荷载强度:2×0.5=1 t/m
拱顶处拱圈自重荷载强度:2.4×0.45=1.08 t/m
拱顶处每米宽度拱圈上的总恒载强度:
qs=0.144+1+1.08=2.224 t/m(5m宽)
拱脚处的填料厚度:
式中:hs—拱顶处填料厚度
hk—拱脚处填料厚度
φ0—拱脚线在拱轴处的倾角,当矢跨比f/L0=1/4时, cos φ0=0.6
拱脚处填料荷载强度:
Q=2×2.6=5.2 t/m
拱脚处主拱圈自重荷载强度:
拱脚处每米宽度拱圈上的总恒载强度:
qk=0.144+5.2+1.8=7.144 t/m
静止土压力对拱圈的水平推力:
静止土压力系数ξ=0.45,填土容重γ=1.8 t/m3
拱顶处水平荷载强度为:
拱脚处水平荷载强度为:
(3)恒载作用下拱圈内力(1m宽拱圈)
1)拱顶轴向力:
2)拱脚水平反力:
3)拱脚竖向反力:
4)拱脚轴向力:
(4)活载作用下拱圈内力计算
活载设计选用公路二级折减,重车后轴重10t,前轴5t作为计算活载。拱顶处填料厚50cm,可不计冲击力,活载横向按全拱宽5m,平均分布。拱圈净跨L=6 m<8 m,不计前轴荷载,每米宽拱圈承担的活载为后轴荷载。
每米宽拱圈承担的活载为:
1)拱顶轴向力为:
2)拱脚轴向力为:
(4)拱圈内力组合与截面强度验算
拱顶截面强度验算:
,
经验算,拱顶拱脚应力均在容许范围内。