拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容及方法

拱橋?qū)嵱糜?jì)算——計(jì)算內(nèi)容

需要計(jì)算的部位：

主拱、拱上建筑；

組合體系拱：主拱圈、系梁、吊桿 ；

桁架拱：上下弦桿、斜桿；

主要荷載：

結(jié)構(gòu)重力、預(yù)應(yīng)力、活載、常年及日照溫差、拱腳水平位移推力；

計(jì)算項(xiàng)目：

主拱強(qiáng)度設(shè)計(jì)、驗(yàn)算；

拱上建筑強(qiáng)度設(shè)計(jì)、驗(yàn)算；

系梁、吊桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)、驗(yàn)算；

橫梁、橋面板強(qiáng)度設(shè)計(jì)、驗(yàn)算；

主拱穩(wěn)定性驗(yàn)算；

主拱變形計(jì)算、預(yù)拱度計(jì)算；

關(guān)鍵局部應(yīng)力驗(yàn)算；

主拱內(nèi)力調(diào)整計(jì)算。

拱橋?qū)嵱糜?jì)算——計(jì)算方法

合理拱軸線：

按照拱軸線的形狀直接影響主拱截面內(nèi)力大小、分布的原則選取拱軸線。盡可能降

低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值，使拱軸線與拱上各種荷載的壓力線相吻合，也就是合理拱軸線。

有推力主拱自重內(nèi)力：

無支架施工拱橋：按實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算恒載集度，按施工方法確定各種荷載作用的體系與截面。

有支架施工拱橋：按一次落架計(jì)算，常采用彈性中心法。

有推力拱活載內(nèi)力:

利用彈性中心法公式查表計(jì)算，利用影響線加載計(jì)算。多肋式主拱以及拱上建筑為

排架的雙曲拱必須考慮橫向分布作用，箱形截面應(yīng)作箱梁應(yīng)力析。

有推力拱溫差及拱腳水平位移內(nèi)力：

利用彈性中心法公式查表計(jì)算，或利用有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算程序進(jìn)行。

拱上建筑計(jì)算：

進(jìn)行拱上建筑的計(jì)算時(shí)應(yīng)該考慮聯(lián)合作用的影響，否則是不安全的。

聯(lián)合作用的計(jì)算必須與拱橋的施工程序相適應(yīng)。若是在拱合攏后即拆架，然后再建拱上建筑，則拱與拱上建筑的自重及混凝土收縮影響的大部分仍有拱單獨(dú)承受，只有后加的那部分恒載和活載及溫度變化影響才由拱與拱上建筑共同承擔(dān)；

如果拱架是在拱上建筑建成后才拆除，那么全部恒載和活載以及其它影響力可考慮都由拱與拱上建筑共同承受；

拱與拱上建筑的聯(lián)合作用計(jì)算是解高次超靜定問題，可以應(yīng)用平面桿件系統(tǒng)程序進(jìn)行計(jì)算。

組合體系拱橋恒載內(nèi)力：

高次超靜定結(jié)構(gòu)必須采用有限元結(jié)構(gòu)程序進(jìn)行計(jì)算。

最優(yōu)吊桿張拉力:通過吊桿張拉力和系梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力大小的調(diào)整可以使主拱與系梁基本

處于受壓狀態(tài)。

組合體系拱活載內(nèi)力計(jì)算：

采用影響線加載計(jì)算包絡(luò)圖，拱肋也必須用橫向分布系數(shù)考慮車列的偏載。

桁架拱橋計(jì)算：

桁架拱橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，橫載、活載以及各種次內(nèi)力均必須采用有限元結(jié)構(gòu)分

析程序計(jì)算。

活載計(jì)算必須考慮橫向布系數(shù)。

縱向穩(wěn)定驗(yàn)算：

細(xì)長比不大時(shí)縱向穩(wěn)定性驗(yàn)算一般可表達(dá)為強(qiáng)度校核的形式，即將拱圈換算為相當(dāng)

長度的壓桿，按平均軸向力計(jì)算，以強(qiáng)度校核形式控制穩(wěn)定。

細(xì)長比較大時(shí)可以按臨界力控制穩(wěn)定。

橫向穩(wěn)定驗(yàn)算：

板拱或肋拱可近似用矩形等截面拋物線雙鉸拱，在均布豎向荷載作用下的橫向穩(wěn)定

公式來計(jì)算臨界軸向力。

有橫向連接系的拱的橫向穩(wěn)定計(jì)算是一個較復(fù)雜的問題，通常可將拱展開成一個與拱軸等長的平面桁架，按組合壓桿計(jì)算其穩(wěn)定性。

主拱變形計(jì)算、預(yù)拱度計(jì)算：

一般驗(yàn)算拱頂撓度，拱頂撓度是由恒載和靜活載（不記沖擊力）產(chǎn)生的撓度，其值

不超過跨徑的1/800；當(dāng)用平板掛車或履帶車時(shí)，上述值可增加20%。當(dāng)恒載和靜活載產(chǎn)生的拱頂撓度不超過跨度的1/1600 時(shí)，可以不設(shè)，預(yù)拱度的設(shè)置按照恒載加上1/2 的活載進(jìn)行計(jì)算。

關(guān)鍵部位局部應(yīng)力驗(yàn)算：

對拱腳、拱肋與系梁連接處，吊桿的吊點(diǎn)，橫梁與系梁連接處，均應(yīng)進(jìn)行局部應(yīng)力

分析。一般采用大型有限元程序結(jié)合模型試驗(yàn)進(jìn)行。

主拱內(nèi)力調(diào)整：

是指在不改變主拱截面的情況下采用各種方法來優(yōu)化主拱的受力狀態(tài)，主要的方法

有：

1.假載法調(diào)整懸鏈線拱的內(nèi)力：當(dāng)懸鏈線主拱某一控制截面的應(yīng)力過大，而另一控制截面的應(yīng)力有較大富余時(shí)，我們可調(diào)整拱軸線系數(shù)m，修正拱軸線；調(diào)整后的拱軸線即非恒載壓力線，因此主拱截面在恒載作用下，即使不記入彈性壓縮的影響，也要產(chǎn)生彎矩，用此彎矩來改善主拱截面的應(yīng)力狀態(tài)。

2、 臨時(shí)鉸法：修建主拱時(shí)，在拱頂和拱腳截面處設(shè)置鉛板制作的臨時(shí)鉸，待成橋后將鉸拆除。如果臨時(shí)鉸偏心安裝則可能起到調(diào)整主拱內(nèi)應(yīng)力的作用，特別可消除混凝土收縮引起的附加內(nèi)力。

3、 用千斤頂調(diào)整內(nèi)力：將千斤頂平放在拱頂預(yù)留的空洞內(nèi)，利用千斤頂對兩半拱緩緩施加推力，使兩半拱即分開又抬升。由于千斤頂施力時(shí)，拱被抬升使拱架易于卸出；同時(shí)拱橋基礎(chǔ)立即產(chǎn)生的變形影響亦可消除；而調(diào)整千斤頂施力點(diǎn)的位置和加力的大小，即可達(dá)到調(diào)整主拱應(yīng)力的目的。