橋梁工程概論之橋梁設計計算（一）

拱橋實用計算——計算方法

合理拱軸線：

按照拱軸線的形狀直接影響主拱截面內力大小、分布的原則選取拱軸線。盡可能降低由于荷載產生的彎矩值，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。

有推力主拱自重內力：

無支架施工拱橋：按實際結構尺寸計算恒載集度，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：按一次落架計算，常采用彈性中心法。

有推力拱活載內力:

利用彈性中心法公式查表計算，利用影響線加載計算。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，箱形截面應作箱梁應力析。

有推力拱溫差及拱腳水平位移內力：

利用彈性中心法公式查表計算，或利用有限元結構計算程序進行。

拱上建筑計算：

進行拱上建筑的計算時應該考慮聯合作用的影響，否則是不安全的。
聯合作用的計算必須與拱橋的施工程序相適應。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；
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；
拱與拱上建筑的聯合作用計算是解高次超靜定問題，可以應用平面桿件系統程序進行計算。

組合體系拱橋恒載內力：

高次超靜定結構必須采用有限元結構程序進行計算。
最優吊桿張拉力:通過吊桿張拉力和系梁內預應力大小的調整可以使主拱與系梁基本處于受壓狀態。

組合體系拱活載內力計算：

采用影響線加載計算包絡圖，拱肋也必須用橫向分布系數考慮車列的偏載。

桁架拱橋計算：

桁架拱橋是高次超靜定結構，橫載、活載以及各種次內力均必須采用有限元結構分析程序計算。
活載計算必須考慮橫向布系數。

縱向穩定驗算：

細長比不大時縱向穩定性驗算一般可表達為強度校核的形式，即將拱圈換算為相當長度的壓桿，按平均軸向力計算，以強度校核形式控制穩定。
細長比較大時可以按臨界力控制穩定。

橫向穩定驗算：

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定公式來計算臨界軸向力。
有橫向連接系的拱的橫向穩定計算是一個較復雜的問題，通常可將拱展開成一個與拱軸等長的平面桁架，按組合壓桿計算其穩定性。

主拱變形計算、預拱度計算：

一般驗算拱頂撓度，拱頂撓度是由恒載和靜活載（不記沖擊力）產生的撓度，其值不超過跨徑的1/800；當用平板掛車或履帶車時，上述值可增加20%。當恒載和靜活載產生的拱頂撓度不超過跨度的1/1600時，可以不設，預拱度的設置按照恒載加上1/2的活載進行計算。

關鍵部位局部應力驗算：

對拱腳、拱肋與系梁連接處，吊桿的吊點，橫梁與系梁連接處，均應進行局部應力分析。一般采用大型有限元程序結合模型試驗進行。

主拱內力調整：

是指在不改變主拱截面的情況下采用各種方法來優化主拱的受力狀態，主要的方法有：
1.假載法調整懸鏈線拱的內力：當懸鏈線主拱某一控制截面的應力過大，而另一控制截面的應力有較大富余時，我們可調整拱軸線系數m，修正拱軸線；調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，也要產生彎矩，用此彎矩來改善主拱截面的應力狀態。

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

3、 用千斤頂調整內力：將千斤頂平放在拱頂預留的空洞內，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，拱被抬升使拱架易于卸出；同時拱橋基礎立即產生的變形影響亦可消除；而調整千斤頂施力點的位置和加力的大小，即可達到調整主拱應力的目的。