桥梁工程毕业设计——钢筋砼拱桥
桥梁工程 第三篇_拱桥1 (2)解析

2、 中承式拱桥
广东广州流溪桥 (L=90m) 钢筋混凝土箱肋中承式拱,拱矢度1/4.5,全桥采用喷塑装修工艺, 建筑宏伟壮丽,已成为公园的重要景观。
2、 中承式拱桥
Pontdel‘Europe 主 跨 201.6 米 公 路桥 , 钢拱 , 钢主 梁
2、 中承式拱桥
广州丫髻沙特大桥(L=360m ) 三跨连续自锚式中承式钢管混凝土拱桥。主拱采用中承式双肋悬链线 无铰拱,钢管混凝土桁架。边拱采用上承式双肋悬链线半拱,钢筋混凝土 单箱单室截面组成。
受压构件;可充分利用主拱截面材料强度,使跨越能力增大。 拱桥优点:跨越能力较大;就地取材;耐久性好,管养方便; 外型美观;构造较简单。 拱桥缺点:自重较大;需设置制动墩;上承式拱桥的建筑高度
较高。
土建学院桥梁工程系
本节内容
§1.2
拱桥的组成及主要类型
拱桥的基本组成 主要名词术语 拱桥的主要类型
行车道梁(板)及桥面系等组成。 拱式组合体系桥将梁和拱两种基本结构组合起来,共 同承受桥面荷载和水平推力
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1)无推力的组合体系拱 2)有推力的组合体系拱
3、拱片桥 行车道系与拱肋刚性联成一整体,共同承受荷载。拱片 桥可由两片以上的拱片组成,并用横向联结系将各拱片联成 整体,行车道板支承在拱片上。
拱、箱形拱、钢管混凝土拱、劲性骨架混凝土拱桥。
(一)基本组成
1、简单体系拱桥
均为有推力拱,可以做成上承
式、中承式和下承式。
按照静力体系,又可以分成三铰 拱、两铰拱、无铰拱。
(a)上承式;(b)中承式; (c)下承式
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2、组合体系拱桥
拱式组合体系桥一般由拱肋、系杆、吊杆(或立柱)、
钢筋混凝土拱桥设计

钢筋混凝土拱桥设计1. 引言钢筋混凝土拱桥是一种常见的桥梁类型,以其优越的承载力和美观的外观被广泛应用于道路和铁路建设。
本文将探讨钢筋混凝土拱桥的设计原理、构造要点以及施工过程。
2. 设计原理2.1 拱桥的力学特性钢筋混凝土拱桥的力学特性主要取决于拱轴线、曲率半径和拱脚等因素。
拱桥通过将荷载转移到桥墩上,使桥墩在竖向受力的同时,通过拱的弧形将荷载分散到桥墩两侧地基,从而实现了力的平衡和传递。
2.2 荷载分析钢筋混凝土拱桥在设计中需要考虑各种荷载,包括静载荷、动载荷、自重和温度变化带来的荷载。
通过静力学和结构力学的计算方法,可以确定合理的荷载分布和桥墩位置,以确保拱桥在荷载作用下的稳定性。
3. 构造要点3.1 基础设计钢筋混凝土拱桥的基础设计是确保桥梁稳定的重要环节。
在设计中,需要考虑地基的承载力、基础的稳定性和桥墩之间的相互作用等因素。
通过对地质勘探和基础设施的分析,选择适当的基础形式和施工方法。
3.2 桥墩设计桥墩是钢筋混凝土拱桥中承担荷载的主要结构元素,其设计需要考虑桥墩的高度、宽度和形状等因素。
在桥墩的设计中,需要满足结构的承载能力和安全性,并兼顾桥梁的美观要求。
3.3 拱设计拱的设计是钢筋混凝土拱桥中最关键的部分,其稳定性和强度直接影响着整个桥梁的安全性。
在拱的设计中,需要确定拱的形状、剖面以及拱脚和拱顶的尺寸等参数,确保拱能够承担荷载并满足设计要求。
4. 施工过程4.1 基础施工钢筋混凝土拱桥的基础施工包括地基处理、基础的浇筑和养护等过程。
地基处理主要是通过加固或改造地基,提高基础的承载力和稳定性;基础的浇筑是将混凝土倒入基础模板中,并进行养护以达到设计要求。
4.2 桥墩施工桥墩的施工是在基础完成后进行的,主要包括搭模板、浇筑和养护等步骤。
搭模板是按照设计要求搭建桥墩的支模结构,浇筑是在支模中倒入混凝土进行桥墩的成型,养护是将桥墩覆盖保护层进行湿润和维护以加强混凝土的强度和耐久性。
4.3 拱施工拱的施工是钢筋混凝土拱桥施工的精华部分,需要采用合适的支撑结构和施工工艺。
钢筋混凝土拱桥实例组织设计

2009年度参评三级工法 120m跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工工法一百二十米跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工工法1.前言余姚双溪口水库大桥为净跨径120m上承式悬链线箱形拱桥,该桥为集团公司同类桥的最大跨径,其支架部分及主拱圈施工不仅难度大,而且存在着很大的施工安全风险。
我公司结合以往施工经验,针对大跨上承式钢筋混凝土箱形拱桥技术进行了科技攻关,充分利用该型拱桥结构特点制定科学合理的施工工艺,解决了施工技术难题,经总结形成本工法。
以本工法为核心的“120m跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工技术”获得集团公司优秀论文一等奖。
2.工法特点本桥主拱圈采用支架现浇施工法,其中支架部分为在两拱脚段根据原有的地形情况采用在硬化的地面上直接拼装碗扣式脚手架,中间段采用梁柱式复合体系:其结构构成为:明挖现浇混凝土基础;钢支架分三层,底层为置于混凝土基础上钢管立柱支墩;中层用万能杆件搭成框架结构形成纵梁;上层为满布式碗扣式脚手架。
拱部利用碗扣式支架调整成拱型,拱架卸落利用碗扣式支架顶的可调托撑完成。
而主拱圈混凝土则采用分环、分段的方法进行施工,即:整个拱圈根据支架的结构体系分为3个浇筑环;即底板环、腹板环及顶板环,每环浇筑时再分5段对应水平长度分别均为24m,先对称浇筑拱脚段,再从跨中段向两拱脚方向浇筑,拱顶段浇筑完后,再浇筑1/4段。
段与段之间预设间隔槽(顶板不设间隔槽),间隔槽宽1.5m,根据监控单位的施工加载计算,腹板和底板环两环同时合拢,使拱圈形成一个开口箱形结构,然后再进行顶板环的分段浇筑及合拢。
3.适用范围本桥施工方法可适用于大跨径现浇钢筋砼拱桥的施工。
4.工艺原理4.1主拱圈施工技术4.1.1主拱圈底模标高的确定主拱圈的支架现浇过程中,立模标高的合理确定,是关系到主拱圈的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。
如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际,而且加以正确的控制,则最终主拱圈与桥面系线形较为良好;否则最终主拱圈线形会与设计线形有较大的偏差。
拱桥毕业设计正文

摘要本桥位于沪蓉国道主干线湖北省宜昌至恩施段K29+245处,跨越佑溪,沟宽约110m。
河道与路线正交,河床稳定,河道顺直,平时沟内水量较少,沟底较深,比降较大,泄洪顺畅。
设计主要分为桥型方案比较和推荐方案设计,桥型方案中拟定了三个比选方案,方案一为混凝土简支梁桥,方案二为预应力混凝土箱形连续梁桥。
方案三为上承式混凝土箱形拱桥。
通过方案比选,最终选用方案三:上承式混凝土箱形拱桥,跨径组成为净跨径64m拱跨和两边各一跨8m简支板引桥跨。
桥梁全长89.28m,桥面净空为外侧0.5m钢筋混凝土防撞护栏+桥面宽净11.0m +0.75m波形钢板防撞护栏,桥面横坡2%。
本桥上部为空腹式,下部为重力式实体桥台,引桥采用轻型桥台和柱式桥墩。
结构计算主要针对上部结构盖梁、立柱、拱箱,下部结构桥台进行了细部尺寸拟定、内力计算、配筋计算、截面验算。
桥梁下部结构为重力式墩,基础采用刚性扩大基础。
本设计仅对1号桥墩进行了强度及稳定性验算。
关键词:拱轴系数;箱形拱肋;主拱圈内力组合;截面强度;刚性扩大基础。
AbstractAccording to the graduation project task paper of the bridge engineering graduates,this bridge is located in section K249+245 of the HuRong national highway in Hubei from yichang to enshi,which crossing the creek youxi.The riverway is orthogonal with the road and is very deep with little river water at ordinary times. Bottom of trench is more depth with much gradient, and flood discharge smoothly.The design maily focus on the comparison between the project style of the bridge and the design of the recommended style. There are three alternatives on the bridge style,the fist one is a concrete simple beam bridge,the second is a prestressed concrete continuous girder bridge box,and the third one is a open spandrel top-bear arch bridge. Through comparing the three projects,and the third one is the best.The bridge has a net span across 64m arch and an 8m simply supported slab by every side.The bridge is 89.28m at length,with a 0.5m reinforced concrete impact-proof guard railing by the outboard, a net width 11m and a 0.75m waveform impact-proof guardrail and a 2% deck transverse slope.The upper of the bridge is empty arch and the below is gravity type abutment entities.The approach bridge has a light the abutment and pillar type pier.The structural calculation are mainly aimed at the detail sizes,internal forces,reinforcement and cross section area on the upper capping beam structure,upright column,arch box and the below structure of the bridge abutment.This bridge adopts the gravity type pier and rigid expanding structure in lower foundation. In this article, take the strength and stability of the number 1 bridge -'pier as an example..Key words:arch axis coefficient;arch rib; internal force; internal forcecombination; rigidity of section; rigid expanding foundation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章结构设计方案 (1)1.1 设计资料 (1)1.1.1 桥梁名称 (1)1.1.2 基本资料 (1)1.1.3 设计标准 (2)1.2 方案比选 (2)1.2.1 方案一:简支梁桥 (2)1.2.2 方案二:等截面小箱形连续梁桥 (3)1.2.3 方案三:钢筋混凝土箱形拱桥 (4)1.3 方案选择 (5)第二章推荐方案桥梁上部结构尺寸拟定 (6)2.1 方案简介及上部结构尺寸拟定 (6)2.1.1 拱肋 (6)2.1.2 盖梁与腹孔墩 (6)2.1.3 横隔板 (6)2.1.4 桥面板及桥面铺装 (6)2.1.5 排水设施 (6)2.2 主要材料 (6)2.3 桥梁设计荷载 (7)第三章盖梁计算 (8)3.1 上部结构恒载计算 (8)3.1.1 桥面铺装及空心板计算 (8)3.1.2 恒载内力计算 (11)3.2 活载计算 (15)3.2.1 活载横向分布系数计算 (15)3.2.2 按顺桥向可变荷载移动情况求支座反力 (20)3.2.3 可变荷载横向分布后各梁支点反力 (21)3.2.4 各梁恒载、可变荷载反力组合 (24)3.2.5 三柱式反力G计算 (26)i3.3 内力计算 (27)3.3.1 各截面的弯矩 (27)3.3.2 相当于最大弯矩时的剪力 (28)3.3.3 相当于最大弯矩时的剪力组合 (29)3.3.4 盖梁内力汇总 (30)3.4 截面配筋设计与承载能力校核 (31)3.4.1 正截面抗弯承载能力验算 (31)3.4.2 腹筋及箍筋设计 (33)3.4.3 斜截面抗剪承载能力验算 (35)3.4.4 全梁承载能力校核 (37)3.4.5 裂缝验算 (38)3.4.6 挠度验算 (38)第四章腹孔墩立柱计算 (39)4.1 恒荷载计算 (39)4.2 活荷载计算 (39)4.2.1 汽车荷载计算 (39)4.2.2 风荷载计算 (40)4.3 荷载组合 (41)4.3.1 最大、最小垂直反力 (42)4.3.2 最大弯矩 (42)4.4 截面配筋计算及应力验算 (43)4.4.1 作用于墩柱顶的外力 (43)4.4.2 作用于墩柱底的外力 (43)4.4.3 截面配筋计算 (43)第五章主拱圈内力计算 (46)5.1 主拱截面尺寸的确定 (46)5.1.1 主拱尺寸和材料 (46)5.1.2 主拱截面尺寸拟定 (46)5.2 拱轴系数的确定 (47)5.2.1 主拱圈截面特性计算 (47)5.2.2 主拱圈立面布置中的计算 (47)5.3 主拱圈截面内力计算 (49)5.3.1 按无矩法计算不计弹性压缩恒载水平推力 (49)5.3.2 拱圈弹性中心及弹性压缩系数 (49)5.3.3 弹性压缩引起的恒载内力 (50)5.3.4 压力线偏离拱轴线引起的内力 (50)5.3.5 恒载内力 (56)5.3.6 活载内力 (56)5.3.7 不计弹性压缩的活载内力 (57)5.3.8 计入弹性压缩的活载内力 (57)5.3.9 温度变化引起的内力 (62)5.3.10 混凝土收缩内力 (63)5.4 荷载组合 (65)5.4.1 计入荷载安全系数的荷载效应 (66)5.4.2 荷载组合 (69)5.5 主拱圈强度验算 (69)5.5.1 拱圈强度验算 (69)5.5.2 拱圈截面合力偏心距验算 (70)5.5.3 拱脚截面直接抗剪验算 (70)5.5.4 拱的整体“强度—稳定性”验算 (73)5.5.5 横向稳定性验算 (74)第六章桥墩及基础计算 (76)6.1 桥台尺寸拟定 (76)6.2 荷载计算 (77)6.2.1 桥墩以上恒荷载计算 (77)6.2.2 活载内力计算 (81)6.2.3 内力组合 (82)6.3 正截面强度验算 (87)6.3.1 墩身截面受压承载能力验算验算 (87)6.3.2 墩身截面合力偏心矩验算 (88)6.4 基底应力及偏心距验算 (89)6.4.1 地基承载能力验算 (89)6.4.2 基底偏心距验算 (90)6.5 墩台稳定性验算 (90)6.5.1 抗倾覆稳定性验算 (90)6.5.2 抗滑动稳定性验算 (91)第七章施工方案 (93)7.1 施工准备 (93)7.2 施工方法 (93)7.3 设备组成部分 (93)7.4 主要机具 (93)7.4.1 主要机械名称 (93)7.4.2 主要机具介绍 (93)7.5 施工步骤 (94)7.5.1 桥位放样 (94)7.5.2 基础施工 (94)7.5.3 墩台施工 (94)7.5.4 主拱圈施工 (94)7.6 拱上建筑施工 (96)7.6.1 墩柱盖梁 (96)7.6.2 桥面系工程 (96)参考文献 (98)附录 (99)附录A 外文翻译 (99)第一部分英文原文 (99)第二部分汉语翻译 (105)致谢 (112)第一章结构设计方案1.1设计资料1.1.1桥梁名称沪蓉高速公路佑溪桥。
混凝土拱桥毕业设计说明书

本科毕业论文(设计)论文(设计)题目:黄家大坡大桥初步设计学院:土木工程学院专业:桥梁与隧道工程班级:土木103学号: 44学生姓名:陈刘明指导教师:王学敏2014 年 6 月 6 日贵州大学本科毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。
特此声明。
论文(设计)作者签名:日期:目录摘要......................................................................... . (III)ABSTRACT................................................................... .. (IV)第一章基本资料、技术标准及设计要求.......................................................................错误!未定义书签。
基本资料......................................................................... .........................................错误!未定义书签。
技术标准......................................................................... .........................................错误!未定义书签。
主要技术指标......................................................................... ......................错误!未定义书签。
钢筋混凝土拱桥实例组织设计

一百二十米跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工工法1.前言余姚双溪口水库大桥为净跨径120m上承式悬链线箱形拱桥,该桥为集团公司同类桥的最大跨径,其支架部分及主拱圈施工不仅难度大,而且存在着很大的施工安全风险。
我公司结合以往施工经验,针对大跨上承式钢筋混凝土箱形拱桥技术进行了科技攻关,充分利用该型拱桥结构特点制定科学合理的施工工艺,解决了施工技术难题,经总结形成本工法。
以本工法为核心的“120m跨现浇钢筋砼箱形拱桥主拱圈施工技术”获得集团公司优秀论文一等奖。
2.工法特点本桥主拱圈采用支架现浇施工法,其中支架部分为在两拱脚段根据原有的地形情况采用在硬化的地面上直接拼装碗扣式脚手架,中间段采用梁柱式复合体系:其结构构成为:明挖现浇混凝土基础;钢支架分三层,底层为置于混凝土基础上钢管立柱支墩;中层用万能杆件搭成框架结构形成纵梁;上层为满布式碗扣式脚手架。
拱部利用碗扣式支架调整成拱型,拱架卸落利用碗扣式支架顶的可调托撑完成。
而主拱圈混凝土则采用分环、分段的方法进行施工,即:整个拱圈根据支架的结构体系分为3个浇筑环;即底板环、腹板环及顶板环,每环浇筑时再分5段对应水平长度分别均为24m,先对称浇筑拱脚段,再从跨中段向两拱脚方向浇筑,拱顶段浇筑完后,再浇筑1/4段。
段与段之间预设间隔槽(顶板不设间隔槽),间隔槽宽1.5m,根据监控单位的施工加载计算,腹板和底板环两环同时合拢,使拱圈形成一个开口箱形结构,然后再进行顶板环的分段浇筑及合拢。
3.适用范围本桥施工方法可适用于大跨径现浇钢筋砼拱桥的施工。
4.工艺原理4.1主拱圈施工技术4.1.1主拱圈底模标高的确定主拱圈的支架现浇过程中,立模标高的合理确定,是关系到主拱圈的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。
如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际,而且加以正确的控制,则最终主拱圈与桥面系线形较为良好;否则最终主拱圈线形会与设计线形有较大的偏差。
立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高,总要设一定的预抛高,以抵消施工中产生的各种变形(挠度)。
25m钢筋砼拱桥施工方案

25m钢筋砼拱桥施工方案1. 引言本文档旨在为25m钢筋砼拱桥的施工提供详细方案。
拱桥作为一种常见的桥梁结构,具有较好的承载能力和美观性,适用于各种地理环境。
在本施工方案中,将介绍拱桥施工的主要步骤、材料选择、安全措施等内容。
2. 施工步骤2.1 地基处理在拱桥施工前,需要对地基进行处理。
首先,清除地表杂物和植被,并进行地质勘察。
根据勘察结果,采取相应的处理措施,如加固软弱地基或挖掘深基坑。
2.2 基础施工拱桥的基础施工包括基础开挖、基础浇筑和基础检测等步骤。
首先,根据设计要求进行基础开挖,确保基础的稳定和坚固。
然后,在基础中设置钢筋骨架,并进行浇筑。
2.3 拱脚施工拱脚是拱桥的关键部分,负责承受桥上荷载,并将荷载传递到地基上。
拱脚的施工包括搭模板、浇筑混凝土、拆模板和喷涂防水等步骤。
在施工过程中,要确保拱脚的几何尺寸和位置满足设计要求。
2.4 拱身构筑拱身构筑是将拱脚与拱洞之间的空间填满,形成拱桥的主体结构。
拱身的施工包括设置模板、浇筑混凝土和养护等步骤。
在施工过程中,要注意控制混凝土的浇筑速度和温度,以确保拱身的质量。
2.5 桥面铺设桥面的铺设是拱桥施工的最后一步。
根据设计要求,选择合适的桥面材料进行铺设。
在铺设过程中,要注意保持桥面的平整度和防水性能。
3. 材料选择在拱桥施工中,需要使用以下主要材料:•钢筋:选择合适规格和质量的钢筋,根据设计要求进行加固。
•混凝土:选择与设计要求相匹配的混凝土材料,并按照施工工艺进行搅拌、浇筑和养护。
•模板:选择适用于拱桥施工的模板系统,确保模板的稳定和可靠性。
•桥面材料:根据设计要求和实际情况,选择合适的桥面材料,如沥青、水泥砂浆等。
4. 安全措施在拱桥施工过程中,要严格遵守相关安全规定,采取有效的安全措施,确保施工人员和施工设备的安全。
具体安全措施包括但不限于:•施工区域划定:设立合适的施工区域,并设置警示标志,确保施工区域的清晰可见。
•安全设施:根据施工需要,设置合适的安全设施,如防护网、安全带等。
钢筋砼拱桥专项施工方案

钢筋砼拱桥专项施工方案一、钻孔灌注桩施工一)施工准备及设备安装1、施工准备做好场地平整工作,再进行桩位放线,供水、供电系统,确定钢筋笼加工处,各钻机安装起止位置及搬迁路线等。
对设计单位交付的资料进行检验。
复核量基线、基点,标定钻孔桩位和高程—桩位量偏差不得大于5mm,并用长约30cm,直径约10mm的铁筋锤入土层作为标记,尖端出露地面5-8mm为宜。
设备进入现场要做到“三通一平”。
开工前,在桥侧设置两个沉淀池,为防止钻孔产生的废浆污染环境,沉淀池内,套钢套箱。
2、测量定位基准点必须浇筑混凝土固定牢靠,并做好保护装置。
选用高精度经伟仪和钢卷尺测量,保证桩位的准确。
从绝对标高点引入临时水准点,测出护筒口标高,并作好测量记录,用全站仪复核校验。
3、埋设护筒根据测量确定的桩位,埋设钢制护筒,护筒由厚8mm 钢板加工而成,内径大于钻头直径50mm,在护筒顶部开设2个溢浆口,高出地面0.2m。
护筒埋设采用挖埋式方法,用桩位定位器保证护筒中心与桩中心一致。
在挖埋时,护筒与坑壁之间用粘土填实,根据本工程地质条件,护筒埋置深度确定为1.5m。
护筒埋设好后,及时复核桩位,若有误差大于规范要求,则重新埋设。
4、钻孔钻机就位时保持底座平稳,钻机塔架头部滑轮、转盘中心和桩位三点应在一铅直线上。
并且机身牢固,保证施工过程中不位移、不倾斜。
在开钻前必须进行满负荷运转。
钻头中心采用桩定位器对准桩位。
利用双向调节标尺或线坠调整钻杆垂直。
先在护筒内用钻头造浆,在泥浆池存一部分泥浆后才正式钻孔。
开孔时做到稳、准、慢,钻进速度根据土层类别,孔径大小,钻孔深度及供浆量确定。
为保证钻孔的垂直度,在钻进过程中,设置钻机导向装置,钻进过程中若发生斜孔、弯孔、缩孔、塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷时,应停止钻进,采取如下措施:当钻孔倾斜时,可往复扫孔修正;如纠正无效,则在孔内回填粘土至偏孔处上部0.5m,再重新钻进。
钻孔中如遇到塌孔,立即停钻,并回填粘土,待孔壁稳定后再钻。
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1 方案拟定与比选1.1 工程背景介绍及使用要求1.1.1 工程背景介绍魏家寨至竹子公路工程(以下简称魏竹公路)是提高国道209线在保靖县迁陵镇地段通行能力、满足保靖县迁陵镇发展规划、解决保靖县酉水桥危桥问题、实现国家西部大开发战略所需要的重要工程。
酉水二桥是魏竹公路的关键工程。
1.1.2 工程使用要求保靖县魏竹公路酉水二桥,必须遵照“安全、使用、经济、美观”的基本原则进行设计,同时应充分考虑建造条件的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。
(1)公路等级:山岭重丘区二级公路。
计算行车速度:40Km/h;(2)桥梁全长:305m;(3)桥面宽的布置:净9m+2×(2.25人行道+0.25人性栏杆);(4)桥下通航等级:6级;(5)地震:不设防。
1.2设计依据及参考书:《公路工程技术标准》JTG B01-2003《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61-2005《桥梁计算示例集》易建国,顾安邦编著. 人民交通出版社。
1.3施工方案的确定。
1.3.1方案拟定:设计方案一:钢筋混凝土拱桥设计方案二:单塔斜拉桥设计方案三:连续梁桥1.3.2方案比选表1-1方案比选表梁结构的经济性、实用性、安全性、美观性和施工的难易程度为考虑因素,综合个设计方案的优缺点,最终选定一个最优方案:钢筋混凝土拱桥。
2 毛截面几何特性计算2.1 基本资料2.1.1 主要技术指标桥型布置:37m+2×126m+16m悬链线箱形拱桥桥面净宽:0.25m(人行栏杆)+2.25m(人行道)+2×4.5m(双车道)+2.25m(人行道)+0.25m(人行栏杆)设计荷载:公路—Ⅱ级桥面纵坡:双向2 %图2.1 拱脚横截面(单位:cm)图2.2 拱顶截面(单位:cm)2.1.2 材料规格主拱圈、立柱:采用50号混凝土,容重为25kN/m 3,弹性模量取3.0×107 kPa ; 桥面铺装:采用防水混凝土,厚度为10cm ,容重为25kN/m 3; 人行道、栏杆:采用20号混凝土,容重为25kN/m 3;横隔板:采用30号混凝土,容重为25kN/m 3,弹性模量取3.0×107 kPa 。
2.2 结构计算简图由于对称关系,全桥两跨只计算单个主拱圈共取14个单元,15个结点,各单元分别为(1×5+12×9+1×5) m 。
桥墩简化为固定支座。
结点x 、y 坐标按各结点对应截面的形心点的位置来确定,结构计算简图,如图2.2所示。
图2.2 结构计算简图2.3 主拱圈横截面设计2.3.1 主拱圈横截面设计拱圈截面高度按经验计算公式计算:8m 7.10.01)100/11800(60/b)K (a H 0=⨯+=+=l取为H=1.95 m (包括底梁0.15m ),拱圈有七个各为 1.95m 宽的拱箱组成,全宽m B 6.120= 。
图2.3 主拱圈截面图(单位:cm )2.3.2 箱形拱圈截面几何特性由桥博计算有 12.09320=A 2m 绕箱底边缘静面矩 S=12.726 4m 主拱圈截面重心轴m y y m A S y 0023.395.10523.10.1/=-====下上下2.3.3 主拱圈受力荷载 2.3.3.1桥面系荷载人行道构件重:q 1 =75.5 kN/m 桥面铺装重:q 2 =535.325 kN/m 合计:q = q 1+q 2 =610.825 kN/m将桥面系荷载作为二期恒载以均布荷载的形式加在主梁上。
2.3.3.2主梁自重按γ=25kN/m 3的容重,以计主梁自重的形式计入恒载中。
由于拱桥弯矩分布比较均匀,所以主拱圈从桥台开始每段设立7块横隔板,取水平间距为9.833/2m(方便桥博建模)。
一截面有7块横隔板,板重力为:m=9.723 kN2.4 主拱圈系数m 计算假设m=1.756,有20.0/4/=f y l ,7/1/00=l f (五点重合法), 2.4.1计算横隔板j l M M ,4/59)125124123122121(723.95259723.92592723.94/⨯++++⨯-⨯⨯+⨯=l M =860.5 kN/m)121121(59723.9111∑=-+⨯⨯=i j iM=3441.9 kN/m2.4.2 计算主拱圈自重j l M M ,4/因为][)4(2表值⨯=l A M k γ 由《拱桥》表[Ⅲ]-19查得半拱悬臂自重对l/4截面和拱脚截面的弯矩为: 5529.32298112571.0)4118250932.12(24/=⨯⨯⨯=l M kN/m3125.5394970.51263)4118250932.12(2=⨯⨯⨯=j M kN/m 2.4.3计算立柱的4/l M ,j M将m=1.756导入桥博,输入相关数据,得出拱轴线,得出拱轴线与立柱的角的坐标。
表2-1 立柱长度(单位:m)4根立柱单位长度重力5.78251442=⨯⨯⨯⨯=πQ kN/m设i 节点立柱压力为 +⨯=9825.610i N 78.5×i L 得:2181245.25.115.205.29243214/=⨯+⨯+⨯+⨯=N N N N M l kN/m .93.313397514233241505927654321=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=N N N N N N NM j kN/m 得:353.42181242.737515.8603.7313393.5394979.34414/=++++=∑∑i jMM768.11)2353.4(21`2=--⨯=mm 与m`之差小于半级,因此取拱轴系数m=1.756 将截面信息输入桥博,得出表2-2表2-2 毛截面几何特性表3 内力计算及组合3.1 桥博建模及计算1结构离散,将求解区域变成有限元模型。
用所选单元划分有限元网络,给节点,单元编号;选定整体坐标系,测量节点坐标;准备好单元几何尺寸,材料常数。
2 单元分析,建立单元平衡方程组。
(1) 在典型方程内选定位移函数,并将它表示成节点位移的插值形式;(2) 用虚功原理或变分法推导单元平衡方程;(3) 求每个单元的单元刚度矩阵。
3整体分析,形成和求解整体方程组。
(1) 单元组合集成整体刚度矩阵,节点位移列向量和节点荷载列向量形成整体平衡方程组;(2) 引入边界条件,求解节点位移;(3) 进行计算,根据需要计算变形,反力.在桥梁的施工过程中,往往要计算各施工状态的结构变形和内力。
由于各施工状态的结构一般都不相同,通常随着施工的进行,结构在不断的变大,如果要将各施工状态逐一进行受力计算,并进行变形和内力的累计,则利用桥梁博士程序很不方便。
现采用满堂支架施工方法,只对成桥后的内力进行计算。
3.2 活载汽车:公路Ⅱ级车道荷载(由均布荷载q k和集中荷载P k组成),q k=7.875kN/m,P k=270kN;计算剪力效应时,P k=324kN。
3.3 结构重力作用以及影响线计算3.3.2 截面影响线图(图3.4-3.8)图3.6 7#节点影响线图3.7 10#节点影响线图3.8 13#节点影响线3.4 公路-Ⅱ级汽车冲击系数计算公路-Ⅱ级汽车荷载加载于影响线上,其中均布荷载为q=10.5×0.75=7.875KN/m ;集中荷载P k 当计算跨径l 0为5m 时,P k =180×0.75=135KN ,当l 0为50m 以上时,P k =360×0.75=270KN 。
故取P k =270KN 。
按《通规》条文说明公式(4-7)、(4-8),自振频率计算如下:ccm EI l f 2112πω=4221186733445.16504.5105f f f +++⨯=ω 1f —自振频率(HZ );1ω—频率系数;0l —计算跨径,近似去净跨径168m ;E —结构材料弹性模量(N/m 2),E=3.45×104Mpa=3.45×1010 N/m 2; I —结构跨中截面惯性矩,c I = 5.49 m 4;m c —结构跨中处的单位长度质量,以Kg/m 计,主拱圈结构跨中处自重为12.0932×25=302.33kN/m 换算成质量,其值为:2962.834kg/m ;f —拱矢跨比,f=1/7。
计算得1ω=28.037801f =834.296249.51045.3118203780.28102⨯⨯⨯⨯π=2.56HZ 所以汽车冲击系数μ=0.1767lnf-0.0157=0.153.5 基本可变荷载(汽车、人群)内力计算活载信息:人行道宽度: 2.25m 人群荷载: 3.5kN/m 行车道宽度: 9m 公路等级: Ⅱ级图3.9 汽车荷载轴力包络图(单位:kN )图3.10 人群荷载轴力包络图(单位:kN)图3.11 汽车荷载剪力包络图(单位:kN)图3.12 人群荷载剪力包络图(单位:kN)图3.13 汽车荷载弯矩包络图(单位:kN ·m )图3.14 人群荷载弯矩包络图(单位:kN ·m )3.6 温度变化荷载由于均匀温度变化,即C t t ο2021-==,如取α=1.0E-5,则20.1-=⋅=t o αε×510-,χ=0,各单元均相同.3.6.1阶段升温结果及图表(温度上升20℃):表3-1 升温内力图3.15 升温轴力图(单位:kN)图3.16 升温剪力图(单位:kN)图3.17 升温弯矩图(单位:kN·m)3.6.2阶段降温结果及图表(温度下降20℃):表3-2 降温内力续表 3-2图3.18 降温轴力图(单位:kN)图3.19 降温剪力图(单位:kN)图3.20 降温弯矩图(单位:kN ·m )3.7 主要设计荷载(1)永久作用:结构重力(2)可变作用:汽车荷载(含汽车冲击力) 3.7.1作用效应组合根据《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条规定:公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时,应采用以下两种作用效应组合:基本组合—永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其效应组合表达式为:0γ)(21110∑∑==++=nj Qjk Qj c k Q Q m i Gik Gi ud S S S S γψγγγ式中 ud S —承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值;Gi γ—第i 个永久作用效应的分项系数,按表4.1.6的规定采用; Gik S —第i 个永久作用效应的标准值和设计值; 1Q γ—汽车荷载效应(含汽车冲击力)的分项系数,取1Q γ=1.4;1Q S —汽车荷载效应(含汽车冲击力)的标准值和设计值;Qj γ—在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力)、风荷载外的其他第j 个可变作用效应的分项系数,取Qjγ=1.4;Qjk S —在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力)、风荷载外的其他第j 个可变作用效应的标准值和设计值;c ψ—在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力)外的其他可变作用效应的组合系数,当只有一种其他可变作用(温度)参与组合时,取c ψ=0.8。