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(shè)計要點，為同類型橋梁設(shè)計提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：拱軸系數(shù)；矢跨比；鋼筋混凝土拱橋；內(nèi)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(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012） </p><p>　　箱形拱橋基本設(shè)計理論 </p><p>　　拱橋總體設(shè)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(nèi)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(chǎn)生的彎矩值。矢跨比的選擇：當(dāng)跨徑及拱頂、拱腳標(biāo)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(shè)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>　　（式1.1） </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(yīng)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(jié)構(gòu)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?qū)Ρ确治?，得出矢跨比與拱軸系數(shù)對結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響的一般規(guī)律。 </p><p>　　?水河大橋?qū)嵗治?</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(gòu)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(nèi)最大地面標(biāo)高在655m左右，最低地面標(biāo)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(jié)構(gòu)簡支橋面連續(xù)鋼筋混凝土T梁，引橋采用20m結(jié)構(gòu)簡支橋面連續(xù)預(yù)應(yīng)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(diào)，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(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)力值 </p><p>　　圖2.3 恒載作用下主拱圈內(nèi)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(fù)彎矩值減小。m從1.988增大

13、到2.24，拱腳負(fù)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(fù)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(diào)整矢跨比得出主拱圈結(jié)構(gòu)內(nèi)力如下表: </p><p>　　表2.2 m=2.24各矢跨比內(nèi)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(fù)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(fù)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(fù)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(jié)語 </b></p><p>　　本文按照橋梁結(jié)構(gòu)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(fù)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(shè)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(jié)了矢跨比及拱軸系數(shù)對拱圈內(nèi)力的變化趨勢及幅度，為日后同類型橋梁設(shè)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(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)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(shè)計通用規(guī)