第三章拱桥主要尺寸拟定和拱轴线形选择第一节拱桥的总体布置一、确定桥梁的设计标高和矢跨比拱桥的四个主要标高：桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高、基底标高。桥面标高：由两岸线路的纵断面控制，且要保证桥下净空能满足宣泄洪水和通航的要求。拱顶底面标高：由桥面标高减去拱顶填料（包括桥面铺装）厚度和拱圈厚度。起拱线标高：尽量采用低拱脚，但要满足通航净空、排洪、流冰等条件和《桥规》要求。基础底面标高：根据冲刷、基底承载力、冰冻等条件确定。矢跨比的确定：矢跨比的大小与拱脚的水平推力成正比，与拱脚的垂直反力成反比。常用的矢跨比：①圬工拱桥不小于1/8②箱形拱不小于1/10③钢筋混凝土桁架拱、刚架拱不小于1/12二、不等跨的处理1、采用不同的矢跨比2、采用不同的拱脚标高3、调整拱上建筑的恒载重量第二节拱轴线形的选择和拱上建筑的布置一、拱轴线形的选择选择拱轴线的原则：尽可能降低由于荷载产生的弯距数值。理想拱轴线：与拱上各种荷载作用下的压力线相吻合。工程上采用的“合理拱轴线”——恒载压力线。圆弧线常用的拱轴线形式抛物线悬链线二、拱上建筑的布置小跨径——实腹式（圆弧线、悬链线）大中跨径——空腹式（悬链线）轻型拱或矢跨比较小的大跨径钢筋混凝土拱——抛物线拱第三节拱圈截面变化规律和截面尺寸的拟定一、拱圈截面变化规律或在拱脚处：，，则：二、截面尺寸的拟定（一）主拱圈的宽度确定拱圈的宽度取决于桥面净空的宽度。一般均大于，如拱圈的宽度小于，则应验算拱圈的横向稳定性。（二）主拱圈高度的拟定1、石拱桥1）中小跨径：l0——主拱圈净跨径（cm）；d——主拱圈高度（cm）；M——系数，一般取4.5—6，取值随矢跨比的减小而增大；K——荷载系数，对于公路—Ⅰ级为1.0，对于公路—Ⅱ级为1.2。2、箱形拱、桁架拱和刚架拱桥在确定箱形拱、拱片中距不大于3.0m的桁架拱和刚架拱时，可参考下列经验公式估算拱顶截面主拱圈(肋)的高度：式中：L。——主拱圈净跨径(cm)；a、b——系数，根据主拱圈的构造形式不同分别按表3—3一l采用；K——荷载系数，按表3-3-l采用。a、b、K系数值箱形拱a、b多室箱a=60，b=100；单室箱a=70，b=100k1桁架拱a、ba=20，b=70k公路—Ⅰ级为1.0，公路—Ⅱ级为1.2刚架拱a、ba=35，b=100k公路—Ⅰ级为1.0，公路—Ⅱ级为1.2第三章拱桥设计与计算拱上建筑与主拱的联合作用：拱桥，实为多次超静定的空间结构，当活载作用于桥跨结构时，拱上建筑参与主拱圈共同承受活载的作用，这种现象，称为“拱上建筑与主拱的联合作用”或简称“联合作用”。拱式拱上建筑的联合作用较大，梁板式拱上建筑的联合作用较小。第一节悬链线拱的几何性质与弹性中心一、实腹式悬链线拱实腹式悬链线拱是采用结构重力压力线(不计弹性压缩)作为拱轴线。实腹式悬链线拱的拱轴方程是根据拱轴线与压力线完全吻合的条件推导出来的。取图3-3-1所示坐标系，设拱轴线即为结构重力压力线，故在结构重力作用下，拱顶截面的弯矩Md=O，由于对称性，剪力Qd=O，于是，拱顶截面仅有结构重力推力Hg。对拱脚截面取矩，则有：(3-3-1)式中：——半拱结构重力对拱脚截面的弯矩；——拱的结构重力水平推力(不考虑弹性压缩)；——拱的计算矢高。对任意截面取矩，可得：（3-3-2）式中：Mx——任意截面以右的全部结构重力对该截面的弯矩值；y1一一以拱顶为坐标原点，拱轴上任意点的坐标。式(3-4-2)即为求算结构重力压力线的基本方程。将上式两边对x两次取导数得：（3-3-3）式（3-3-3）为求算结构重力压力线的基本微分方程，。为了得到拱轴线（即结构重力压力线）的一般方程，必须知道结构重力的分布规律。由图3-3-1所示，任意点的结构重力强度可用下式表示:（3-3-4）式中：gx——任意点的结构重力强度；gd——拱顶处结构重力强度；γ——拱上材料单位体积重量。在拱脚截面处：,则由式（3-3-4）得（3-3-5）式中：gj——拱顶处结构重力强度；m——拱轴系数（或称拱轴线系数）。（3-3-6）由式（3-3-5）得：（3-3-7）将式（3-3-7）代入式（3-3-4）得：（3-3-8）再将式上式代入基本微分方程（3-3-3）。为使最终结果简单，引入参数：，则可得：令（3-3-9）则：（3-3-10）以...