淺論箱形拱橋的矢跨比與拱軸系數(shù)選擇

1、<p>　　淺論箱形拱橋的矢跨比與拱軸系數(shù)選擇</p><p>　　摘要：本文以?水河特大橋為例，對箱形拱橋的矢跨比、拱軸系數(shù)如何選擇，做出論述，運用橋梁計算軟件不同拱軸線及矢跨比組合的情況進行計算分析，得出箱形拱橋整體設計要點，為同類型橋梁設計提供參考。 </p><p>　　關鍵詞：拱軸系數(shù)；矢跨比；鋼筋混凝土拱橋；內力分析 </p><p>　　Ab

2、stract: this paper Lou water river large bridge as an example, the box arch bridge rise-span ratio, arch axis factor how to choose and make paper, using bridge calculation software different arch axis and rise-span ratio

3、 of combination has been calculated and analyzed box arch bridge, the overall design points for the same type bridge design to provide the reference. </p><p>　　Keywords: arch axis coefficient; Rise-span rati

4、o; Reinforced concrete arch bridge; Internal force analysis </p><p>　　中圖分類號：U448.22+3文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012） </p><p>　　箱形拱橋基本設計理論 </p><p>　　拱橋總體設計中，矢跨比與拱軸系數(shù)選擇很重要。矢跨比與拱軸線的形狀直接影響

5、拱圈的內力大小及分布，選擇矢跨比與拱軸線的一般原則就是盡可能降低由于荷載產生的彎矩值。矢跨比的選擇：當跨徑及拱頂、拱腳標高確定后，即可根據(jù)分孔時擬定的跨徑大小確定主拱圈的矢跨比。 </p><p>　　拱軸線的選擇：最理想的拱軸線是與拱上各種荷載作用下的壓力線吻合。我國橋梁設計中常用的拱軸線的形狀有圓弧線、拋物線、懸鏈線三種，懸鏈線拱為大跨拱橋普遍采用的拱軸線形。確定懸鏈線拱拱軸系數(shù)m的常規(guī)方法是采用“五點重合法

6、”，即要求拱軸線在全拱有五點(拱頂、兩1/4點和兩拱腳)與其三鉸拱恒載壓力線重合，可以根據(jù)上述五點彎矩為零的條件確定m值，即先假定一個m0值，定出拱軸線，做圖布置拱上建筑，然后計算恒載對拱腳和L/4截面的彎矩，利用公式 </p><p><b>　?。ㄊ?.1） </b></p><p><b>　?。ㄊ?.2） </b></p>

7、<p>　　算出m值，若與假定的腸值不符，則應以求得的m值作為新假定值，迭代計算，直至兩者接近為止。該方法適用于電算不發(fā)達的年代，現(xiàn)在結構電算可以很方便的實現(xiàn)該方法無法考慮的活載、降溫、材料收縮徐變等的影響。本文主要根據(jù)電算程序對比分析，得出矢跨比與拱軸系數(shù)對結構內力影響的一般規(guī)律。 </p><p>　　?水河大橋實例分析 </p><p><b>　　2.1 橋梁概

8、況 </b></p><p>　　?水河大橋位于恩施鶴峰繞城高速上跨越?水河的鋼筋混凝土箱形拱橋，橋址區(qū)屬構造溶蝕、剝蝕中低山峽谷地貌區(qū)，微地貌有深切的V型?水河、陡崖、斜坡、旱地、民房子、鄉(xiāng)村道路，橋軸線內最大地面標高在655m左右，最低地面標高在485m，相對高差約170m，切割深度大。 </p><p>　　主橋采用150m鋼筋混凝土上承式箱型拱橋跨越?水河，全橋總體跨徑

9、布置為2×(3×20)m+16m+11×11.6m+16m+4×20m，橋梁全長381.6m，寬19.0m。主橋拱上采用11.6m、16m結構簡支橋面連續(xù)鋼筋混凝土T梁，引橋采用20m結構簡支橋面連續(xù)預應力混凝土T梁。 </p><p>　　圖2.1 ?水河橋型布置立面圖 </p><p>　　2.2矢跨比的選擇 </p><p&

10、gt;　　本橋主拱凈跨徑L0= 150m，凈矢高f0=34.884m，凈矢跨比f0/L0=1/4.3,計算跨徑L=152.224m,計算矢高f=36.384m,拱軸系數(shù)m=2.514。主拱圈為懸鏈線箱形無鉸拱，高度為3.0m。 </p><p>　　綜合考慮路線縱斷面、實際的地形條件及橋梁的景觀協(xié)調，初步確定拱橋的矢跨比f/L=1/4.3。根據(jù)初步擬定的矢跨比，多次試算初步確定拱軸系數(shù)m=2.24。確定矢跨比f/

11、L=1/4.3不變，選擇m=1.988， m=2.240， m=2.514進行比選。確定m=2.24不變，選擇f/L=1/4.0， f/L=1/4.3，f/L=1/5.0進行比選。 </p><p>　　圖2.2 ?水河結構離散圖 </p><p>　　2.3拱軸系數(shù)的確定 </p><p>　　根據(jù)路線縱斷面及拱腳位置選擇初步擬定f/L=1/4.3，現(xiàn)在以f/L=

12、1/4.3不變，選擇m=1.988， m=2.240， m=2.514進行比選，恒載內力值、極限承載能力組合值如下表： </p><p>　　表2.1 f/L=1/4.3 各拱軸系數(shù)內力值 </p><p>　　圖2.3 恒載作用下主拱圈內力圖 </p><p>　　從上表可以看出，隨著拱軸系數(shù)m增大,拱軸線上抬，拱頂正彎矩增大，拱腳負彎矩值減小。m從1.988增大

13、到2.24，拱腳負彎矩減小11.4%，3/8跨正彎矩增加15.6%；m從2.24增大到2.514，拱腳負彎矩減小12.85%，3/8跨正彎矩增加6%； </p><p>　　現(xiàn)以m=2.24不變，調整矢跨比得出主拱圈結構內力如下表: </p><p>　　表2.2 m=2.24各矢跨比內力值 </p><p>　　從上表可以看出，隨著矢跨比減小,主拱圈形狀變坦，主拱

14、圈軸力變大，拱腳負彎矩變小，3/8跨正彎矩增大。f/L=1/4.0 減小到f/L=1/4.3主拱圈拱腳負彎矩減小2.8%，軸力增大1%，3/8跨正彎矩增加13.7%；f/L=1/4.3 減小到f/L=1/5.0，拱腳負彎矩減小17.3%，軸力增大17.5%，3/8跨正彎矩增加28%； </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　本文按照橋梁結構計

15、算程序，對不同矢跨比、拱軸系數(shù)組合進行計算對比分析得出：隨這矢跨比變小，拱圈變坦，拱圈推力變大，更利于發(fā)揮拱圈受壓的優(yōu)勢，有利于拱圈受力。隨拱軸系數(shù)變大，拱軸線上抬，拱腳負彎矩減小，3/8跨、拱頂正彎矩區(qū)正彎矩變大，反之亦然。實際的設計過程中，矢跨比與拱軸系數(shù)的選擇需要多次試算才能得出合適的拱軸系數(shù)及矢跨比，本文總結了矢跨比及拱軸系數(shù)對拱圈內力的變化趨勢及幅度，為日后同類型橋梁設計提供參考。 </p><p>&

16、lt;b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1].邵旭東,顧安邦.橋梁工程[M].人民交通出版社, 2007.2. </p><p>　　[2].JTGD62-2004公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規(guī)范(2004年版)[S]. 人民交通出版社,2004. </p><p>　　[3]. JTGD60-2004公路橋涵設計通用規(guī)