1、机械伤害安全培训机械伤害安全培训1、机械伤害简介2、机械设备危害及造成的损害3、机械伤害常见原因分析4、常见的不安全心理因素5、常见机械伤害 6、机械的安全措施7、机械伤害事故的预防 8、机械伤害案例9、发生机械伤害的应急处理10、问题思考目录：机械伤害简介机械设备概述机械设备概述 机械设备是现代生产中各行各业不可缺少的设备，不仅工业生产要用到各种机械，其它行业也不同程度上用到各种机械，它是各行各业解放劳动力、提高生产率的有力工具，也是现代工业的基础。什么是机械伤害？什么是机械伤害？机械性伤害主要指机械设备运动(静止)部件、工具、加工件直接与人体接触引起的夹夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、
2、刺击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等形式的伤害。各类转动机械的外露传动部分(如齿轮、轴、履带等)和往复运动部分都有可能对人体造成机械伤害。简单来说，机械伤害是指机械作出强大简单来说，机械伤害是指机械作出强大的功能作用于人体的伤害。的功能作用于人体的伤害。机械设备危害及造成的伤害机械设备存在哪些危险？机械设备存在哪些危险？I.静止的危险静止的危险 设备处于静止状态时存在的危险即当人接触或与静止设备作相对运动时可引起的危险。包括：(l)切削刀具有刀刃。(2)机械设备突出的较长的部分，如设备表面上的螺栓、吊钩、手柄等。(3)毛坯、工具、设备边缘锋利和粗糙表面，如未打磨的毛刺、锐角、翘起的铭牌等。
3、(4)引起滑跌的工作平台，尤其是平台有水或油时更为危险。II.直线运动的危险直线运动的危险 指作直线运动的机械所引起的危险，又可分接近式的危险和经过式的危险。(l)接近式的危险：这种机械进行往复的直线运动，当人处在机械直线运动的正前方而未及时躲让时将受到运动机械的撞击或挤压。纵向运动的构件，如龙门刨床的工作台、牛头刨床的滑枕、磨床的往复工作台等。横向运动的构件，如升降式铣床的工作台。(2)经过式的危险指人体经过运动的部件引起的危险。包括：单纯作直线运动的部位，如运转中的带键、冲模。作直线运动的凸起部分，如运动时的金属接头。运动部位和静止部位的组合，如工作台与底座组合，压力机的滑块与模具。作直线
4、运动的刃物，如牛头刨床的刨刀、带锯床的带锯。III.III.机械旋转运动的危险机械旋转运动的危险 指人体或衣服被卷进旋转机械部位引起的危险。(l)卷进单独旋转运动机械部件中的危险，如主轴、卡盘、进给丝杠等单独旋转的机械部件以及磨削砂轮、各种切削刀具，如铣刀、锯片等加工刃具。(2)卷进旋转运动中两个机械部件间的危险，如朝相反方向旋转的两个轧辊之间，相互啮合的齿轮。(3)卷进旋转机械部件与固定构件间的危险，如砂轮与砂轮支架之间，有辐条的手轮与机身之间。(4)卷进旋转机械部件与直线运动部件间的危险，如皮带与皮带轮、链条与链轮、齿条与齿轮、滑轮与绳索间、卷场机绞筒与绞盘等。(5)旋转运动加工件打击或绞
5、轧的危险，如伸出机床的细长加工件。(6)旋转运动件上凸出物的打击、如皮带上的金属皮带扣、转轴上的键、定位螺丝、联轴器螺丝等。(7)孔洞部分有些旋转零部件，由于有孔洞部分而具有更大的危险性。如风扇、叶片，带幅条的滑轮、齿轮和飞轮等。(8)旋转运动和直线运动引起的复合运动，如凸轮传动机构、连杆和曲轴。IV.IV.机械飞出物击伤的危险机械飞出物击伤的危险 (l)飞出的刀具或机械部件，如未夹紧的刀片、紧固不牢的接头、破碎的砂轮片等。(2)飞出的切屑或工件，如连续排出或破碎而飞散的切屑、锻造加工中飞出的工件。机械事故造成的伤害包括以下几种：机械事故造成的伤害包括以下几种：1机械设备的零、部件作直线运动时
6、造成的伤害。机械设备的零、部件作直线运动时造成的伤害。例如锻锤、冲床、切钣几的施压部件、牛头刨床的床头、龙门刨床的床面及桥式吊车大、小车和升降机构等，都是作直线运动的。作直线运动的零、部件造成的伤害事故主要有压伤、砸伤、挤伤压伤、砸伤、挤伤。2机械设备零、部件作旋转运动时造成的伤害。机械设备零、部件作旋转运动时造成的伤害。例如机械、设备中的齿轮、支带轮、滑轮、卡盘、轴、光杠、丝杠、供轴节等零、部件都是作旋转运动的。旋转运动造成人员伤害的主要形式是绞绕和物体打击伤绞绕和物体打击伤。3刀具造成的伤害。刀具造成的伤害。例如车床上的车刀、铣床上的铣刀、钻床上的钻头、磨床上的磨轮、锯床上的锯条等等都是加
7、工零件用的刀具。刀具在加工零件时造成的伤害主要有烫伤、刺伤、烫伤、刺伤、割伤割伤。4被加工的零件造成的伤害。被加工的零件造成的伤害。机械设备在对零件进行加工的过程中，有可能对人身造成伤害。这类伤害事故主要有：被加工零件固定不牢被甩出打伤人，例如车床卡盘夹不牢，在旋转时就会将工件甩出伤人。被加工的零件在吊运和装卸过程中，可能造成砸伤。5手用工具造成的伤害手用工具造成的伤害。6电气系统造成的伤害。电气系统造成的伤害。工厂里使用的机械设备，其动力绝大多数是电能，因此每台机械设备都有自己的电气系统。主要包括电动机、配电箱、开关、按钮、局部照明灯以及接零(地)和馈电导线等。电气系统对人的伤害主要是电击电
8、击。7其他的伤害。其他的伤害。机械设备除去能造成上述各种伤害外，还可能造成其他一些伤害。例如有的机械设备在使用时伴随着发生强光、高温，还有的放出化学能、辐射能，以及尘毒危害物质等等，这些对人体都可能造成伤害。机械事故造成的伤害机械伤害图例卷统绞缠碾压挤压飞出物打击物体坠落机械伤害图例切割擦伤硅料打磨车辆伤害1.事故发生的原因模型管理缺陷物的不安全状态事故人的不安全因素潜在危险潜在危险物的不安全状物的不安全状态未被排除态未被排除如违章行为如违章行为机械伤害常见原因分析机械伤害常见原因分析人的不安全行为a)操作失误的主要原因有：操作失误的主要原因有：1）机械产生的噪声使操作者的知觉和听觉麻痹，导致
9、不易判断或判断错误；2）依据错误或不完整的信息操纵或控制机械造成失误；3）机械的显示器、指示信号等显示失误使操作者误操作；4）控制与操纵系统的识别性、标准化不良而使操作者产生操作失误；5）时间紧迫致使没有充分考虑而处理问题；6）缺乏对动机械危险性的认识而产生操作失误；7）技术不熟练，操作方法不当；8）准备不充分，安排不周密，因仓促而导致操作失误；9）作业程序不当，监督检查不够，违章作业；10）人为的使机器处于不安全状态，如取下安全罩、切除联锁装置等。走捷径、图方便、忽略安全程序。如不盘车、不置换分析等。b)误入危区的原因主要有：误入危区的原因主要有：1）操作机器的变化，如改变操作条件或改进安全
10、装置时；2）图省事、走捷径的心理，对熟悉的机器，会有意省掉某些程序而误入危区；3）单调、的操作使操作者疲劳而误入危区；4）由于身体或环境影响造成视觉或听觉失误而误入危区；5）错误的思维和记忆，尤其是对机器及操作不熟悉的新工人容易误入危区；6）指挥者错误指挥，操作者未能抵制而误入危区；7）异常状态及其它条件下的失误。物的不安全状态 机械的不安全状态，如机器的安全防护设施不完善，通风、防毒、防尘、机械的不安全状态，如机器的安全防护设施不完善，通风、防毒、防尘、照明、防震、防噪声以及气象条件等安全卫生设施缺乏等均能诱发事故。照明、防震、防噪声以及气象条件等安全卫生设施缺乏等均能诱发事故。动机械所造成
11、的伤害事故的危险源常常存在于下列部位：1、旋转的机件具有将人体或物体从外部卷入的危险；机床的卡盘、钻头、铣刀等、传动部件和旋转轴的突出部分有钩挂衣袖、裤腿、长发等而将人卷入的危险；风翅、叶轮有绞碾的危险；相对接触而旋转的滚筒有使人被卷入的危险。2、作直线往复运动的部位存在着撞伤和挤伤的危险。冲压、剪切、锻压等机械的模具、锤头、刀口等部位存在着撞压、剪切的危险。3、机械的摇摆部位又存在着撞击的危险。4、机械的控制点、操纵点、检查点、取样点、送料过程等也都存在着不同的潜在危险因素。人员伤亡的发生是事故的结果。人员伤亡的发生是事故的结果。事故的发生是由于：人的不安全行为；事故的发生是由于：人的不安全
12、行为；物的不安全物的不安全状态。状态。人的不安全行为或物的人的不安全行为或物的不安全状态是由于人的不安全状态是由于人的缺点造成的。缺点造成的。人的缺点是由于不良环境诱发人的缺点是由于不良环境诱发的，或者是由先天的遗传因素的，或者是由先天的遗传因素造成的。造成的。机械伤害常见原因分析1）侥幸心理；2）逞能心理；3）从众心理；4）逆反心理；5）惰性心理；6）好奇心理；7）疲劳厌倦心理；8）情绪波动，思想不集中心理；常见的不安全心理因素由上述事故可以看出，公司内部发生的事故除了交通事故以外，机械伤害事故占据了很大的比例，在此总结下公司内部机械伤害的基本类型：I.绞缠、卷入和碾压II.挤压、剪切和冲撞
13、III.飞出物打击IV.物体坠落打击V.切割和擦伤VI.碰撞和刮蹭VII.跌倒、坠落VIII.场内车辆伤害 常见机械伤害分为直接、间接和指导性安全措施：1、直接安全措施：指在设计机器时，消除机器本身的不安全因素。2、间接安全措施：指采用各种安全有效的防护装置。3、指导性安全措施：指制定机器安装、使用、维修保养的安全规程及设置安全标志。机械的安全措施机械伤害事故的预防要预防机械伤害事故，主要从以下几方面入手：（1）配备本质安全型机械设备本质安全型机械设备配备有自动探测装置，在有人手等肢体处于机械设备的危险部位如刀口下时，此时即使有人员误触动设备开关，设备也不会动作，从而保护人员安全。（2）加强对
14、机械设备及操作人员的管理制定详细的机械设备操作规程，并对设备操作人员加强培训，使职工提高安全意识，认识到操作过程中的危险因素。为职工配备合格的个人劳动保护用品，并督促职工正确使用。加强对设备操作区域的管理，及时清理杂物，使操作区保持干净整洁、通道畅通。定期对机械设备进行检查，及时处理设备存在的隐患和问题，使机械设备的各种安全防护措施处于完好状态。（3）创造良好的工作环境。（4）作业人员应注意作息时间，充分休息，保持良好的状态。某公司项目部职工甲和班组成员一起在叉车配合下，给某塔平台不锈钢钢板用剪板机下料。16时10分，加工厂提出更换操作工，当职工甲把白钢板送至剪板机刀口，用手调整尺寸时，新更换
15、的操作工注意力不集中，没有注意到正在剪板机上进行调整剪板距作业的职工甲，在没有得到裁切信号的情况下，启动了剪板机的操作手柄，剪板机突然启动，职工甲的手来不及脱离危险区域，造成右手中指剪断二分之一，无名指剪断三分之一。机械伤害的预防措施及操作注意事项 机械伤害案例1直接原因直接原因剪板机操作人员误操作，误启动剪板机；职工甲在调整板距时将手伸到剪板机压板及刃口下方，导致事故发生。间接原因间接原因剪板机操作人员未经专业培训即被安排上岗作业，是导致此次事故的管理上的原因；剪板机操作人员注意力不集中，不熟悉剪板机操作规程职工甲违反剪板机安全操作规程，将手伸到剪板机压板及刃口下方；剪板机缺少本质安全型防护
16、装置，在有手伸到剪板机压板及刃口下方时，也能动作，是导致此次事故的客观原因。某公司管工乙，在某空分装置铝管预制厂房内进行铝管切割作业。职工乙在对曲线切割机进行切割片的更换后，将曲线切割机放置身体一侧地面上，未检查切割机开关是否断开，就将切割机电源插头插到插座上，接通了电源，导致切割机在无人控制的状态下转动，切割片在触碰到地面后，弹起，落到职工乙左脚面上（未穿安全鞋），高速旋转的切割机造成职工乙左脚拇趾不完全离断伤。机械伤害案例2直接原因当事人在更换切割片后，未检查曲线切割机开关是否断开，就接通曲线切割机电源，使切割机在无人控制的状态下高速转动，弹起后落在脚上，是造成这次事故的直接原因。间接原因
17、当事人安全意识差，没有认识到切割机的危险性；当事人对切割机的操作不熟练；当事人违反公司规定，未穿防护鞋进入施工现场作业；项目部对职工的个人劳动保护用品的配备与穿戴监督管理不到位一、事故经过一、事故经过2005年12月29日中午10:50左右，某公司田某，在打磨钻头时，砂轮片突然爆裂，飞出的砂轮片击中其左侧颈动脉，致失血过多，经医院抢救无效死亡。二、原因分析二、原因分析经调查发现，该打磨设备属于自制简易打磨设备，转动装置简单地固定在临时的板子上。该设备不是专门生产厂家的合格出厂设备，更无安全检验。机械伤害案例3三、启示三、启示施工前，要对进场设备和机具进行检查验收，保证进场机具设备的安全性能符合
18、要求。施工中，要对机具设备的管理、日常检查、维护与监督检查到位，确保机具设备性能可靠。同时，操作人员要严格按规程操作，避免发生事故。一、事故经过一、事故经过2008年3月16日晚，某厂一名工人正在操作废料机，不小心将袖口卷入了废料机的铁链之中，而此时铁链正处在高速运转状态，瞬间就将其手臂扭断，导致其左手小臂折断，手掌与手臂分离。二、原因分析二、原因分析1、废料机传动铁链没有安装防护罩，致使该名工人手臂被卷入绞断。2、该工人安全意识淡薄，没有意识到裸露的链条高速运转时存在的风险。衣服袖口没有束紧。机械伤害案例4三、启示三、启示1、凡是安装在设备外部需用链条传动的部位，都要加装安全防护罩，避免衣服
19、、人体部位被绞入发生事故。2、工作服要做到领口紧、袖口紧和下摆紧。女同志留有长发的应将长发收入帽子中。3、要按章操作，同时要注意休息，确保精力充沛，防止意外事故的发生。现场急救对抢救受伤非常关键，如果现场急救正确及时，不仅可以减轻伤者的痛苦，降低事故的严重程度，而且可以为抢救争取时间，挽救更多人的生命。A.A.快抢：迅速将伤员移至安全处；快抢：迅速将伤员移至安全处；B.B.快救：根据伤情，做力所能及的现场紧急处理；快救：根据伤情，做力所能及的现场紧急处理；C.C.快送：通知、送医。快送：通知、送医。发生机械伤害的应急处理 发生机械伤害的应急处理伤害发生时，应保持冷静，首选最简便、迅速、有效的方
20、法：伤害发生时，应保持冷静，首选最简便、迅速、有效的方法：A.A.无创伤，只出现红、肿、热、痛等无创伤，只出现红、肿、热、痛等可视伤情处理；可视伤情处理；B.B.有创口（小范围、表浅），少量出血有创口（小范围、表浅），少量出血加压包扎，（如无医疗药品，如云加压包扎，（如无医疗药品，如云南白药，万花油时，可直接使用手指、手掌或干净的的等，压迫伤口，加压南白药，万花油时，可直接使用手指、手掌或干净的的等，压迫伤口，加压止血）；止血）；C.C.创口较深，创面大，出血多，用上述方法难止血时创口较深，创面大，出血多，用上述方法难止血时-捆绑止血（可利用手捆绑止血（可利用手巾、布条绑扎伤口）；巾、布条绑扎
21、伤口）；D.D.伤口部位举止高于心脏的位置，有异物时按压四周，手掌近端禁止绑扎止血伤口部位举止高于心脏的位置，有异物时按压四周，手掌近端禁止绑扎止血（损坏神经），间隔（损坏神经），间隔3030分钟放松一次；分钟放松一次；E.E.烧伤、烫伤时，立刻用冷水冲洗或浸入冷水中半小时或一小时。范围大火油烧伤、烫伤时，立刻用冷水冲洗或浸入冷水中半小时或一小时。范围大火油水泡时，应保护皮肤表面干净就医；水泡时，应保护皮肤表面干净就医；F.F.触电触电立即切断电源，或用绝缘物使患者脱离电源。立即切断电源，或用绝缘物使患者脱离电源。问题思考 如何才能避免受到如何才能避免受到机械伤害呢？机械伤害呢？一、概 述 I
22、ntroduction1 1、拱桥计算主要内容、拱桥计算主要内容（1 1）成桥状态（恒载和活载作用）的强度、刚度、稳定性验）成桥状态（恒载和活载作用）的强度、刚度、稳定性验算及必要的动力计算；算及必要的动力计算；（2 2）施工阶段结构受力计算和验算）施工阶段结构受力计算和验算2 2、联合作用：、联合作用：荷载作用下拱上建筑参与主拱圈共同受力；荷载作用下拱上建筑参与主拱圈共同受力；（1 1）联合作用与拱上建筑构造形式及施工程序有关；）联合作用与拱上建筑构造形式及施工程序有关；（2 2）联合作用大小与拱上建筑和主拱圈相对刚度有关，通常）联合作用大小与拱上建筑和主拱圈相对刚度有关，通常拱式拱上建筑联
23、合作用较大，梁式拱上建筑较小；拱式拱上建筑联合作用较大，梁式拱上建筑较小；（3 3）主拱圈不计联合作用的计算偏于安全，但拱上结构不安）主拱圈不计联合作用的计算偏于安全，但拱上结构不安全；全；美国新河谷桥美国新河谷桥赵州桥赵州桥 3 3、活载横向分布、活载横向分布：活载作用在桥面上使主拱截面应力不均匀的现象。在板拱情况下常常不计荷载横向分布，认为主拱圈全宽均匀承担荷载。4 4、计算方法、计算方法：手算和程序计算。一、概 述 Introduction 第三节第三节 拱桥计算拱桥计算（Computation of Arch Bridges）一、概述一、概述二、拱轴线的选择与确定二、拱轴线的选择与确定
24、三、拱桥内力计算三、拱桥内力计算四、主拱验算四、主拱验算五、施工阶段主拱验算五、施工阶段主拱验算六、拱桥墩台计算六、拱桥墩台计算七、桁架拱与刚架拱的计算要点七、桁架拱与刚架拱的计算要点八、连拱简化计算八、连拱简化计算 二、拱轴线的选择与确定 拱轴线的形状直接影响主拱截面内力大小与分布。拱轴线的形状直接影响主拱截面内力大小与分布。几个名词：几个名词：压力线：荷载作用下拱截面上弯矩为零（全截面受压力线：荷载作用下拱截面上弯矩为零（全截面受压）的截面合内力作用点的连线；压）的截面合内力作用点的连线；恒载压力线：恒载作用下截面弯矩为零的截面合内恒载压力线：恒载作用下截面弯矩为零的截面合内力作用点的连线
25、；力作用点的连线；各种荷载压力线：各种荷载作用下截面弯矩为零的各种荷载压力线：各种荷载作用下截面弯矩为零的截面合内力作用点的连线；截面合内力作用点的连线；理想拱轴线：与各种荷载压力线重合的拱轴线；理想拱轴线：与各种荷载压力线重合的拱轴线；合理拱轴线：拱截面上各点为受压应力，尽量趋于合理拱轴线：拱截面上各点为受压应力，尽量趋于均匀分布，能充分发挥圬工材料良好的抗压性能；均匀分布，能充分发挥圬工材料良好的抗压性能；选择拱轴线的原则：尽量降低荷载弯矩值；考虑拱选择拱轴线的原则：尽量降低荷载弯矩值；考虑拱轴线外形与施工简便等因素。轴线外形与施工简便等因素。拱轴线的选择选择原则：尽可能降低荷载弯矩值选择
26、原则：尽可能降低荷载弯矩值三种拱轴线形：三种拱轴线形：（1 1）圆弧线）圆弧线-15m-20m-15m-20m石拱桥、拱上腹拱石拱桥、拱上腹拱（2 2）抛物线）抛物线-轻型拱桥，或中承式拱桥轻型拱桥，或中承式拱桥（3 3）悬链线）悬链线-最常用的拱轴线最常用的拱轴线1、圆弧线（1 1）圆弧线拱轴线线形简单，）圆弧线拱轴线线形简单，全拱曲率相同，施工方便：全拱曲率相同，施工方便：（2 2）已知）已知f,lf,l时，利用上述关时，利用上述关系计算各种几何量。系计算各种几何量。lflflRRyRxRyyx/412)cos1(sin0211212圆弧形拱轴线是对应于同一深度静圆弧形拱轴线是对应于同一深
27、度静水压力下的压力线，与实际的恒载水压力下的压力线，与实际的恒载压力线有偏离。压力线有偏离。二、拱轴线的选择与确定 在均匀荷载作用下，拱的合理拱轴线的二次抛物在均匀荷载作用下，拱的合理拱轴线的二次抛物线，适宜于恒载分布比较均匀的拱桥，拱轴线方线，适宜于恒载分布比较均匀的拱桥，拱轴线方程为程为 在一些大跨径拱桥中，也采用高次抛物线作为拱在一些大跨径拱桥中，也采用高次抛物线作为拱轴线，例如轴线，例如KRKKRK大桥采用了三次抛物线。大桥采用了三次抛物线。2、抛物线2214xlfy 二、拱轴线的选择与确定2、抛物线二、拱轴线的选择与确定实腹式拱桥的恒载集度是由拱顶到拱脚连续实腹式拱桥的恒载集度是由拱
28、顶到拱脚连续分布、逐渐增大的，其恒载压力线是一条悬分布、逐渐增大的，其恒载压力线是一条悬链线。链线。空腹式拱桥恒载的变化不是连续的函数，如空腹式拱桥恒载的变化不是连续的函数，如果要与压力线重合，则拱轴线非常复杂。果要与压力线重合，则拱轴线非常复杂。3、悬链线二、拱轴线的选择与确定3、悬链线 五点重合法：使拱轴线和压力线在拱脚、五点重合法：使拱轴线和压力线在拱脚、拱顶和拱顶和1/41/4点重合来选择悬链线拱轴线的方点重合来选择悬链线拱轴线的方法，这样计算方便。法，这样计算方便。目前大中跨径的拱桥都普遍采用悬链线拱目前大中跨径的拱桥都普遍采用悬链线拱轴线形，采用悬链线拱轴线对空腹式拱桥轴线形，采用
29、悬链线拱轴线对空腹式拱桥主拱受力是有利的。主拱受力是有利的。3、悬链线二、拱轴线的选择与确定1）拱轴方程的建立（1 1）坐标系的建立：拱顶为原点，）坐标系的建立：拱顶为原点，y y1 1向下为正；向下为正；（2 2）对主拱的受力分析）对主拱的受力分析1）拱轴方程的建立（2）对主拱的受力分析 恒载集度：恒载集度：拱顶轴力：拱顶轴力：，因拱顶因拱顶 对拱脚截面取矩：对拱脚截面取矩：对任意截面取矩：对任意截面取矩：dgxgjg1yggdxddjmgfggfgmd)1()1(1 1fymggdxgH0,0ddQMfMHjggxHMy 11）拱轴方程的建立（3）恒载压力线基本微分方程的建立 对 两边求导
30、得：gxgHgdxMdHdxyd222121 为简化结果引入参数 1lx 1221212ykHgldydgd)1(212mfHglkgdgxHMy 11）拱轴方程的建立（4）基本微分方程的求解二阶非齐次常系数微分方程的通解为kkeCeCy211微分方程的特解为：2211dgl gk yH 边界条件：0110,0dyyd悬链线方程为：1(cosh1)1fykmgdHglykdyd21122121）拱轴方程的建立（4）基本微分方程的求解)1(11chkmfy拱的跨径和矢高确定后，拱轴线坐标取决于拱的跨径和矢高确定后，拱轴线坐标取决于m m，各种不同，各种不同m m，所对应的拱轴坐标可由，所对应的拱
31、轴坐标可由拱桥（上）第拱桥（上）第575575页附录页附录IIIIII表表(III)-1(III)-1查出查出1）拱轴方程的建立（5）三个特殊关系fy 1,1mchk)1ln(2mmkdjggm,121fy 2/1，4/11yy 2)1(2111211)12(4/1mmmmkchfy 2)1(2111211)12(4/1mmmmkchfy2）拱轴系数的确定（1）实腹式拱桥拱轴系数的确定dhgdd21hdhgjdj321cosjddfhcos22dhddfdhggmdjjddj21321)cos22(cos321,分别为拱顶填料、主拱圈和拱腹填料的容重；分别为拱顶填料、主拱圈和拱腹填料的容重；j
32、dhdh,分别为拱顶填料厚度、主拱圈厚度、拱脚拱腹填料厚度分别为拱顶填料厚度、主拱圈厚度、拱脚拱腹填料厚度及拱脚处拱轴线水平倾角。及拱脚处拱轴线水平倾角。2）拱轴系数的确定（1）实腹式拱桥拱轴系数的确定确定拱轴系数的步骤：确定拱轴系数的步骤：假定m从拱桥（上）第拱桥（上）第10001000页附录页附录IIIIII表表(III)-20(III)-20查查jcos由（由（1-2-251-2-25）式计算新的）式计算新的m m若计算的若计算的m m 和假定和假定m m 相差较远，则再次计算相差较远，则再次计算m m 值值直到前后两次计算接近为止。直到前后两次计算接近为止。以上过程可以编制小程序计算。
33、以上过程可以编制小程序计算。2）拱轴系数的确定（2）空腹式拱桥拱轴系数的确定拱轴线变化：空腹式拱中桥跨结构恒拱轴线变化：空腹式拱中桥跨结构恒载分为两部分：分布恒载和集中恒载。载分为两部分：分布恒载和集中恒载。恒载压力线不是悬链线，也不是一条光恒载压力线不是悬链线，也不是一条光滑曲线。滑曲线。五点重合法：使悬链线拱轴线接近其五点重合法：使悬链线拱轴线接近其恒载压力线，即要求拱轴线在全拱有恒载压力线，即要求拱轴线在全拱有5 5点（拱顶、拱脚和点（拱顶、拱脚和1/41/4点）与其三铰拱点）与其三铰拱恒载压力线重合。恒载压力线重合。2）拱轴系数的确定（2）空腹式拱桥拱轴系数的确定五点弯矩为零的条件：五
34、点弯矩为零的条件：#1#1、拱顶弯矩为零条件、拱顶弯矩为零条件：0,0ddQM，只有轴力gH#2#2、拱脚弯矩为零、拱脚弯矩为零：fMHjg#3#3、1/41/4点弯矩为零点弯矩为零：4/14/1yMHg#4、4/14/1yMfMj主拱圈恒载主拱圈恒载的jMM,4/1可由拱桥（上）第拱桥（上）第988988页附录页附录IIIIII表表(III)-19(III)-19查得查得 2）拱轴系数的确定（2）空腹式拱桥拱轴系数的确定拱轴系数的确定步骤：拱轴系数的确定步骤：#1#1、假定拱轴系数、假定拱轴系数m m#2#2、布置拱上建筑，求出、布置拱上建筑，求出jMM,4/1#3#3、利用（、利用（1-2
35、-241-2-24）和（）和（1-2-271-2-27）联立解出）联立解出m m为为1)2(2124/1yfm#4#4、若计算、若计算m m与假定与假定m m不符，则以计算不符，则以计算m m作为假定值作为假定值m m重新计算，重新计算，直到两者接近为止。直到两者接近为止。2）拱轴系数的确定（3）拱轴线与压力线的偏离 三铰拱拱轴线与恒载压力线的偏离值三铰拱拱轴线与恒载压力线的偏离值 以上确定以上确定m m方法只保证全拱有方法只保证全拱有5 5点与恒载压力线吻合，其余各点均存在点与恒载压力线吻合，其余各点均存在偏离，这种偏离会在拱中产生附加内力，对于三铰拱各截面偏离弯矩值偏离，这种偏离会在拱中产
36、生附加内力，对于三铰拱各截面偏离弯矩值pM可用拱轴线与压力线在该截面的偏离值y表示，即yHMgp 空腹式无铰拱的拱轴线与压力线的偏离空腹式无铰拱的拱轴线与压力线的偏离对于无铰拱，偏离弯矩的大小不能用对于无铰拱，偏离弯矩的大小不能用yHMgp表示，而应以该偏离弯矩作为荷载计算无铰拱的偏离弯矩；表示，而应以该偏离弯矩作为荷载计算无铰拱的偏离弯矩；2）拱轴系数的确定（3）拱轴线与压力线的偏离由结构力学知，荷载作用在基本结构上引起弹性中心的赘余力为：由结构力学知，荷载作用在基本结构上引起弹性中心的赘余力为：ssgssppIdsdsIyHEIdsMEIdsMMX2111111ssgssppIdsydsI
37、yyHEIdsMEIdsMMX22222222其中yHMgp11MyM2其值较小其值恒正（压）2）拱轴系数的确定（3）拱轴线与压力线的偏离任意截面之偏离弯矩为：任意截面之偏离弯矩为：pMyXXM21拱顶和拱脚弯矩为：拱顶和拱脚弯矩为：021sdyXXM0)(21sjyfXXMsy是弹性中心至拱顶的距离是弹性中心至拱顶的距离。空腹式无铰拱采用五点重合法确定拱轴线，是与相应的三铰空腹式无铰拱采用五点重合法确定拱轴线，是与相应的三铰拱压力线在五点重合，而与无铰拱压力线实际上并不存在五拱压力线在五点重合，而与无铰拱压力线实际上并不存在五点重合关系。但点重合关系。但偏离弯矩恰好与控制截面弯矩符号相反偏离
38、弯矩恰好与控制截面弯矩符号相反，因，因而，而，偏离弯矩对拱脚及拱顶是有利的偏离弯矩对拱脚及拱顶是有利的。2）拱轴系数的确定（4 4）拱轴系数取值与拱上恒载分布的关系）拱轴系数取值与拱上恒载分布的关系矢跨比大，拱轴系数相应取大；矢跨比大，拱轴系数相应取大；空腹拱的拱轴系数比实腹拱的小空腹拱的拱轴系数比实腹拱的小 ；对于无支架施工的拱桥，裸拱对于无支架施工的拱桥，裸拱1m为了改善裸拱受力状态，设计时宜选较小为了改善裸拱受力状态，设计时宜选较小的拱轴系数；的拱轴系数；矢跨比不变，高填土拱桥选小矢跨比不变，高填土拱桥选小m，低填土拱桥选较大低填土拱桥选较大m,3）拱轴线的水平倾角对拱轴线方程求导得：s
39、hkmfkddy11shkmlfkdldydxdytg)1(2111)1ln(2mmk拱轴线各点水平倾角只与f/l和m有关，该值可从拱桥（上）第第577577页页表（III）-2查得。)1(11chkmfy4）悬链线无铰拱的弹性中心4）悬链线无铰拱的弹性中心计算无铰拱内力时，为简化计算常利用计算无铰拱内力时，为简化计算常利用弹性中心弹性中心的特的特点；将无铰拱基本结构取为点；将无铰拱基本结构取为悬臂曲梁悬臂曲梁和和简支曲梁简支曲梁。ffdkshdkshchkmfdsdsyEIdsEIdsyysssss3111)1(1110221022111可从拱桥（上）第可从拱桥（上）第579579页表（页表
40、（IIIIII）-3-3查得查得。4、拟合拱轴线（1 1）必要性和可行性）必要性和可行性 确定拱轴线的特点是采用五点重合法，即利用确定拱轴线的特点是采用五点重合法，即利用拱轴线的五点来逼近压力线，但随着桥梁跨度的增拱轴线的五点来逼近压力线，但随着桥梁跨度的增大，五点显得越来越少，一些截面偏离弯矩较大，大，五点显得越来越少，一些截面偏离弯矩较大，有必要采取多点重合法来逼近压力线。有必要采取多点重合法来逼近压力线。随着现代结构分析理论发展和计算技术在桥梁随着现代结构分析理论发展和计算技术在桥梁设计中广泛应用，通过优化拟合而成的某一曲线作设计中广泛应用，通过优化拟合而成的某一曲线作为拱轴线成为可能，
41、目前常用的拟合方法有：最小为拱轴线成为可能，目前常用的拟合方法有：最小二乘法，样条函数逼近法等二乘法，样条函数逼近法等。4、拟合拱轴线（2 2）确定函数逼近准则）确定函数逼近准则 压力线与拱轴线任意对应点的残差均达到最小残差均达到最小),3,2,1(min)(maxniyxfii4、拟合拱轴线（3 3）确定约束条件）确定约束条件 我们希望的拱轴线；我们希望的拱轴线；约束条件使之成为较好的拱轴线；约束条件使之成为较好的拱轴线；约束条件包括坐标原点通过拱顶、拱脚竖坐约束条件包括坐标原点通过拱顶、拱脚竖坐标为矢高，凸曲线的条件等标为矢高，凸曲线的条件等。4、拟合拱轴线（4 4）建立拟合数学模型）建立
42、拟合数学模型 将逼近准则与约束条件相结合：),3,2,1()(maxminniyxfii),0(0)(nxxxf0(0)0)0(ff拱轴线的拟合可以逐次逼近实现。第三节第三节 拱桥计算拱桥计算（Computation of Arch Bridges）一、概述一、概述二、拱轴线的选择与确定二、拱轴线的选择与确定三、拱桥内力计算三、拱桥内力计算四、主拱验算四、主拱验算五、施工阶段主拱验算五、施工阶段主拱验算六、拱桥墩台计算六、拱桥墩台计算七、桁架拱与刚架拱的计算要点七、桁架拱与刚架拱的计算要点八、连拱简化计算八、连拱简化计算 三、拱桥内力计算 （一）手算法计算拱桥内力（一）手算法计算拱桥内力1 1
43、、等截面悬链线拱恒载内力计算、等截面悬链线拱恒载内力计算2 2、等截面悬链线拱活载内力计算、等截面悬链线拱活载内力计算3 3、等截面悬链线拱其它内力计算、等截面悬链线拱其它内力计算4 4、内力调整、内力调整5 5、考虑几何非线性的拱桥计算简介、考虑几何非线性的拱桥计算简介（二）有限元法计算简介（二）有限元法计算简介（三）拱在横向力及偏心荷载作用下的计算（三）拱在横向力及偏心荷载作用下的计算（四）拱上建筑计算（四）拱上建筑计算三、拱桥内力计算 （一）手算法计算拱桥内力1、等截面悬链线拱恒载内力计算恒载内力、弹性压缩的内力、拱轴线偏离引起的内力恒载内力、弹性压缩的内力、拱轴线偏离引起的内力(1)(
44、1)不考虑弹性压缩的恒载内力不考虑弹性压缩的恒载内力(2)(2)弹性压缩引起的恒载内力弹性压缩引起的恒载内力(3)(3)恒载作用下拱圈的总内力恒载作用下拱圈的总内力(4)(4)用影响线加载法计算恒载内力用影响线加载法计算恒载内力三、拱桥内力计算 （1）不考虑弹性压缩的恒载内力实腹拱认为实腹式拱轴线与压力线完全重合，拱圈中只有轴力认为实腹式拱轴线与压力线完全重合，拱圈中只有轴力而无弯矩，按纯压拱计算：而无弯矩，按纯压拱计算：恒载水平推力：flgflgkflgkmHddgdg2222)18.0128.0(41拱脚竖向反力为半拱恒载重力：lglgklgmmmdxgVddgdlxg)981.0527.
45、0()1ln(212201拱圈各截面轴力：cos/gHN ggkk,可从拱桥（上）拱桥（上）第第580580页表页表（IIIIII）-4-4查得。三、拱桥内力计算 （1）不考虑弹性压缩的恒载内力空腹拱 空腹式悬链线无铰拱的拱轴线与压力线均有偏离，计算时分为两部分相叠加：无偏离恒载内力无偏离恒载内力+偏离影响的内力偏离影响的内力=无弹性压缩的恒载内力。无弹性压缩的恒载内力。无偏离恒载内力无偏离恒载内力fMHjgigPVcos/gHN sin)(cos21212XQyHyyXXMXNgs偏离引起的恒载内力偏离引起的恒载内力三、拱桥内力计算 （1）不考虑弹性压缩的恒载内力空腹拱偏离引起的恒载内力偏离
46、引起的恒载内力 中小跨径空腹拱桥不考虑该值偏于安全；中小跨径空腹拱桥不考虑该值偏于安全；大跨径空腹拱桥对拱顶、拱脚有利，对大跨径空腹拱桥对拱顶、拱脚有利，对1/81/8、3/83/8截面有不利，尤其截面有不利，尤其3/83/8截面往往成为正弯矩控制截面截面往往成为正弯矩控制截面 偏离附加内力大小与拱上恒载布置有关偏离附加内力大小与拱上恒载布置有关 一般腹拱的跨度大，影响大一般腹拱的跨度大，影响大三、拱桥内力计算 （2）弹性压缩引起的恒载内力在恒载轴力作用下，拱圈弹性压缩表现为拱轴长度在恒载轴力作用下，拱圈弹性压缩表现为拱轴长度缩短，这必然会引起相应的附加内力。缩短，这必然会引起相应的附加内力。
47、拱顶变形协调条件拱顶变形协调条件：022lHg三、拱桥内力计算 （2）弹性压缩引起的恒载内力022lHg lglEAdxHEANdsdxl00coscossssssEIdsyEAdsEIdsyEAdsNEIdsM222222222)1(cos11ggHHsssEIdsyEvAlEIdsyEAds222cosssEIdsyAEvlEIdsyEAdx21201cos三、拱桥内力计算 （2）弹性压缩引起的恒载内力 上述公式中：sEIlfEIdsy22)119.0086.0(可从拱桥（上）第拱桥（上）第581581页表页表（IIIIII）-5-5查得；)975.0824.0(1),03.1247.1(
48、11vv可从拱桥（上）第拱桥（上）第607607页表（页表（IIIIII）-8-8和第和第609609页表（页表（IIIIII）-10-10查得；21)92.1154.10(fr和2)31.11967.6(fr可从拱桥（上）第拱桥（上）第608608页表（页表（IIIIII）-9-9和第和第610610页表页表（IIIIII）-11-11查得；三、拱桥内力计算 （2）弹性压缩引起的恒载内力 gH的作用在拱内产生的内力为：sin1)(1cos11111gsggHQyyHMHN可见考虑弹性压缩，在拱顶产生正弯矩，压力线上移拱顶产生正弯矩，压力线上移；拱脚产生负弯拱脚产生负弯矩，压力线下移矩，压力线
49、下移。即实际压力线不与拱轴线重合实际压力线不与拱轴线重合。8585桥规桥规规定，对跨径较小，矢跨比较大的拱桥可不计弹性压缩影响：3/1/,30lfml4/1/,20lfml5/1/,10lfml11ggHH三、拱桥内力计算 （3）恒载作用下拱圈的总内力总内力 不考虑弹性压缩的内力不考虑弹性压缩的内力+弹性压缩产生内力弹性压缩产生内力sin1)(1cos1cos1111gsgggHQyyHMHHN三、拱桥内力计算 （3）恒载作用下拱圈的总内力总内力 不考虑弹性压缩内力不考虑弹性压缩内力+弹性压缩内力弹性压缩内力+拱轴偏离内力拱轴偏离内力 sinsin)(1)(1cos)(1coscos22112
50、1212XXHQMyyXHMXHXHNgsgggssgdsyydsyHX22yHyXXMg21三、拱桥内力计算 （一）手算法计算拱桥内力1、等截面悬链线拱恒载内力计算恒载内力、弹性压缩的内力、拱轴线偏离引起的内力恒载内力、弹性压缩的内力、拱轴线偏离引起的内力(1)(1)不考虑弹性压缩的恒载内力不考虑弹性压缩的恒载内力(2)(2)弹性压缩引起的恒载内力弹性压缩引起的恒载内力(3)(3)恒载作用下拱圈的总内力恒载作用下拱圈的总内力(4)(4)用影响线加载法计算恒载内力用影响线加载法计算恒载内力三、拱桥内力计算 （4）用影响线加载法计算恒载内力 为简化可用影响线加载法计算恒载内力，通过影响线和恒为简
