文档介绍：一、概述
二、拱轴线的选择与确定
三、拱桥内力计算
四、主拱验算
第三章拱桥的计算
拱桥的计算

一、概述
定义:
荷载作用下拱上建筑参与主拱圈共同受力
与拱上建筑构造形式及施工程序有关;
与拱上建筑和主拱圈相对刚度有关,拱式拱上建筑联合作用较大,梁式拱上建筑较小;
主拱圈不计联合作用的计算偏于安全,但拱上结构不安全;
特点:
为简化分析,拱上建筑与主拱的联合作用,一般偏安全不去考虑
拱桥的计算

一、概述
定义:
在横桥方向,活载作用在桥面上使主拱截面应力不均匀的现象
与拱桥横向构造型式有关;
不同主拱截面受活载横向分布的影响不同
特点:
对板拱、箱拱,忽略活载横向分布的影响,活载由主拱全宽均匀承担;
对于肋拱、桁架拱、刚架拱以及桥梁恒载横向分布不均匀,必须考虑横向分布的影响。
处理方式:
拱桥的计算
拱轴线方程的建立
拱的内力分析和强度、刚度、稳定验算
施工阶段的内力分析:裸拱计算
结构自重内力
温度、收缩徐变
拱脚变位
汽车和人群荷载内力
主拱验算
上承式
中下承式
其他
拱肋横向稳定性
吊杆计算
桥面系计算
桁架拱
刚架拱
钢管混凝土拱
系杆拱
拱结构静力有限元分析
拱桥的计算

一、概述
拱桥的计算

二、拱轴线的选择与确定
影响着拱圈的内力分布及截面应力的大小
与结构的耐久性、经济性和施工有关
特点:
选择原则
尽可能降低由于荷载产生的弯矩数值。最理想的拱轴线是与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合
压力线:荷载作用下拱截面上弯矩为零的截面合内力作用点的连线
恒载压力线:恒载作用下截面弯矩为零的截面合内力作用点的连线
合理拱轴线:拱截面上各点为受压应力,尽量趋于均匀分布,能充分发挥圬工材料良好的抗压性能
理想拱轴线:与各种荷载压力线重合的拱轴线
各种荷载压力线:各种荷载作用下截面弯矩为零的截面合内力作用点的连线
常用的拱轴线型
圆弧线
线型最简单,施工最方便。截面受力不够均匀。
常用于15~20m以下的小跨径拱桥或者大跨径的预制装配式钢筋混凝土拱桥。
悬链线
抛物线
在竖向均布荷载作用下,合理拱轴线是二次抛物线。
空腹式拱桥(矢跨比较小),桁架拱和刚架拱,采用二次抛物线作为拱轴线。
实腹式拱桥的压力线是悬链线。当不计拱圈弹性压缩影响时,只承受中心压力而无弯矩。
悬链线是目前我国大、中跨径拱桥采用最普遍的拱轴线型。
拱桥的计算
二、拱轴线的选择与确定

圆弧形拱轴线是对应于同一深度静水压力下的压力线,与实际的恒载压力线有偏离。
常用的拱轴线型
拱桥的计算
二、拱轴线的选择与确定
圆弧线拱轴线线形简单,全拱曲率相同,施工方便:
已知f,l时,利用上述关系计算各种几何量
在一些大跨径拱桥中,也采用高次抛物线作为拱轴线,例如KRK大桥采用了三次抛物线。

常用的拱轴线型
拱桥的计算
二、拱轴线的选择与确定
在均匀荷载作用下,拱的合理拱轴线的二次抛物线,适宜于恒载分布比较均匀的拱桥,拱轴线方程为

常用的拱轴线型
拱桥的计算
二、拱轴线的选择与确定
实腹式拱桥的恒载集度是由拱顶到拱脚连续分布、逐渐增大的,恒载压力线是悬链线。
空腹式拱桥恒载的变化不是连续的函数,如果要与压力线重合,则拱轴线非常复杂。
五点重合法:使拱轴线和压力线在拱脚、拱顶和1/4点重合来选择悬链线拱轴线的方法
目前大中跨径的拱桥都普遍采用悬链线拱轴线形,采用悬链线拱轴线对空腹式拱桥主拱受力是有利的
(1)拱轴方程的建立
(1)坐标系的建立:拱顶为原点,y1向下为正;
(2)对主拱的受力分析
悬链线
二、拱轴线的选择与确定