土木道桥毕业设计_30m上承式钢管混凝土拱桥
钢管混凝土拱桥设计方案
采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对新型钢管混凝土拱桥进行全面的分析和研究。首先进行 理论分析，建立数学模型和计算公式，然后进行数值模拟，通过计算机模拟实际施工过程和桥梁的受力情况， 最后进行实验研究，通过实验验证新型钢管混凝土拱桥的可行性和优越性。
02
钢管混凝土拱桥概述
钢管混凝土拱桥的特点
该桥在设计、施工和运营过程中积累 了一些成功的经验。首先，加强了桥 梁的监测和保护措施，确保了桥梁的 安全性和耐久性。其次，采用了先进 的施工技术和管理方法，提高了施工 效率和质量。最后，注重了环境保护 和景观设计，提升了桥梁的社会形象 。
教训吸取
该桥也存在一些不足之处，需要吸取 教训。首先，对桥梁的维护和保养工 作需要进一步加强，确保桥梁长期保 持良好的状态。其次，需要提高应急 处理能力，确保在突发事件发生时能 够及时采取措施进行处理。最后，需 要加强安全管理措施，确保施工和运 营过程中的安全性和可靠性。
拱轴线型式对拱桥的受力性能和施工方法有很大影响。常见的拱轴线
型式有圆弧线、悬链线、抛物线等。选择何种拱轴线型式需根据实际
地形、设计要求和施工条件来决定。
拱桥的荷载分析和组合
竖向荷载
主要包括车辆、人群、梁自重等。这些荷载通过桥面传递到拱肋，再由拱肋 传递到基础。
水平荷载
主要包括风载、地震载等。由于拱桥的水平承载能力相对较弱，因此水平荷 载对拱桥的安全性和稳定性影响较大。在进行荷载组合时，应充分考虑水平 荷载的作用。
THANKS
感谢观看
设计要点
设计时需考虑材料性能、结构形式 、施工工艺等因素，确保桥梁的安 全性和稳定性。
03
钢管混凝土拱桥的总体设计方 案
总体设计思路和原则
上承式钢筋混凝土拱桥设计
２０１８年㊀第１０期(总第２９６期)黑龙江交通科技ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩＮｏ.１０ꎬ２０１８(ＳｕｍＮｏ.２９６)上承式钢筋混凝土拱桥设计刘立军(黑龙江省公路勘察设计院ꎬ黑龙江哈尔滨㊀１５００８０)摘㊀要:介绍了贵州省某高速公路互通连接线桥梁ꎬ该桥为一主跨８１ｍ的钢筋混凝土拱桥ꎬ矢跨比为１/５ꎮ通过桥梁博士计算软件对该桥进行了模型分析ꎬ介绍了建模及分析过程ꎬ计算结果表明该桥梁结构安全可靠ꎮ关键词:上承式拱桥ꎻ设计ꎻ计算分析中图分类号:Ｕ４４２㊀㊀㊀文献标识码:Ｃ㊀㊀㊀文章编号:１００８－３３８３(２０１８)１０－０１５１－０１收稿日期:２０１８－０６－２８１㊀工程概况某高速公路互通连接线需设桥跨越一Ｖ形冲沟ꎬ桥区地形起伏变化较大ꎬ附近最高海拔:１２３８.２０ｍꎬ最低地海拔:１０７１.２ｍꎬ相对高差:１６７.０ｍꎮ两岸横㊁纵坡较陡ꎬ桥区起点岸覆盖层较厚ꎬ终点岸基岩裸露ꎬ地表植被较发育ꎬ桥区地貌类型属溶蚀型低中山溶蚀沟谷地貌ꎮ综合考虑地质㊁地形条件ꎬ认为在该处采用一跨拱桥跨越冲沟较为合理ꎮ该桥拟采用单跨现浇钢筋混凝土悬链线箱型拱ꎬ起㊁终点各设２ˑ１６ｍ㊁１ˑ１６ｍ预应力混凝土简支空心板ꎮ由于桥区覆盖层较厚且两岸卸荷节理发育ꎬ考虑到拱座对地基承载力要求较高ꎬ终于拱桥跨径选定为８１.０ｍꎮ拱上行车道采用１１ˑ８ｍ钢筋混凝土空心板ꎬ排架式立柱ꎮ拱桥采用扩大基础ꎬ引桥双柱墩采用桩基础ꎬ起点岸桥台采用重力式Ｕ台配桩基础ꎬ终点岸桥台采用重力式Ｕ台配扩大基础ꎮ桥宽８.０ｍꎬ桥梁全长１４５.０ｍꎮ２㊀结构设计２.１㊀结构尺寸主桥净跨径８１ｍꎬ净矢高１６.２ｍꎬ净矢跨比为１/５ꎮ拱圈为悬链线无铰拱ꎬ采用 五点重合法 试算出拱轴系数取１.９８８较为合理ꎮ拱圈截面为等截面单箱双室ꎬ箱室高１.７ｍꎬ宽６.９ｍꎬ腹板厚０.２５ｍꎬ顶底板厚０.２５ｍꎮ拱上立柱横桥向宽０.７ｍꎬ纵桥向宽０.８ｍꎮ２.２㊀设计参数本桥位于高速公路连接线上ꎬ路线按三级公路设计ꎬ但是此处车流量较大ꎬ重车较多ꎬ故桥梁设计汽车荷载采用公路－Ⅰ级标准进行设计ꎮ桥区地震动反应谱特征周期为０.３５ｓꎬ地震动峰值加速度为０.０５ｇꎬ桥区地震基本烈度为Ⅵ度ꎬ桥梁抗震设防措施等级为７级ꎮ设计基准期为１００年ꎬ环境类别为Ⅰ类ꎮ行车道宽度为２ˑ３.５ｍꎬ两侧各设０.５ｍ宽防撞墙ꎬ无人行道ꎮ拱圈㊁拱座及桥面空心板采用Ｃ４０混凝土ꎬ其余采用Ｃ３０混凝土ꎬ混凝土重力密度为２６ｋＮ/ｍ３ꎮ均匀温度作用采用升温２０ħ㊁降温２０ħꎮ由于拱圈不直接被太阳照射ꎬ故拱圈的非线性温度采用顶板ʃ５ħꎮ拱圈纵向稳定性验算时计算长度为０.３６ＬａꎬＬａ为拱轴线长度ꎮ３㊀结构计算分析３.１㊀计算模型本桥采用桥梁博士３.０软件进行计算ꎮ由于拱上为简支体系ꎬ不考虑拱上建筑与拱圈的联合作用ꎬ从施工过程至使用阶段均由拱圈单独承力ꎬ拱上建筑均为荷载ꎮ３.２㊀计算工况本桥按设计的施工顺序ꎬ考虑了以下５个工况:(１)拱圈采用拱架现浇ꎬ拱圈一次成型ꎻ(２)施工拱上立柱及盖梁ꎻ(３)吊装拱上桥面板ꎻ(４)施工桥面铺装㊁防撞墙等附属设施ꎻ(５)考虑收缩徐变３６５０ｄꎮ３.３㊀计算结果分析(１)承载能力极限状态强度验算按规范ＪＴＧＤ６２ ２００４中第５.２节和第５.３节的规定ꎬ验算结构的承载能力极限状态强度ꎬ拱桥受力不利的截面为拱脚㊁拱顶㊁ｌ/４或３ｌ/８(ｌ为拱的跨径)ꎬ计算结果如表１所示ꎮ由表１可知ꎬ最大压(下转第１５３页)第１０期王宇超:公路桥梁施工中伸缩缝施工技术的应用效果分析总第２９６期要求ꎬ需要以图纸作为基础ꎬ适当对缝隙宽度进行调整ꎬ此外需要对低温变化进行分析ꎬ保证安装的质量ꎮ如果实际气温和出厂温度差距比较大ꎬ则可以对伸缩缝定位空隙进行调整ꎬ保证定位宽度的误差在２ｍｍ以内ꎬ对于出现的超高伸缩缝装置ꎬ应以伸缩装置位移保护箱的位置为依据ꎬ对预埋钢筋加以切断ꎮ在安装伸缩缝装置的过程中ꎬ要保证中心线重合在梁端中心线ꎬ对标准高度进行调整ꎬ为了避免出现位移的现象ꎬ通常情况下预留的槽宽度超过１１０ｍｍ后ꎬ需要将钢筋布置在两侧ꎬ保证路面高度超过钢筋网顶部的３ｃｍꎮ２.４㊀混凝土浇筑在对伸缩缝混凝土进行浇筑的过程中ꎬ需要对接缝严密性进行观察ꎬ适当可以添加抗冻剂或者抗裂剂ꎬ保证混凝土的性能ꎬ延长使用寿命ꎮ浇筑过程中在两侧用振捣棒振捣ꎬ直到不再出现气泡ꎮ完成浇筑工作后ꎬ可以采用橡胶条进行安装和处理ꎬ保证其平整性ꎬ进而提升其美观性ꎮ３㊀结束语伸缩缝施工作为公路桥梁施工的重要部分ꎬ在后续实施阶段需要从实际情况入手ꎬ对应用效果和指标进行掌握ꎬ以施工技术属性和类别作为基础ꎬ其优劣对行车的舒适性和路桥使用功能有一定的影响ꎮ因此在施工指导阶段必须做好准备工作ꎬ做好切缝以及开槽工作ꎬ有效的控制伸缩缝施工和混凝土质量ꎬ进而提升施工效果ꎮ参考文献:[１]㊀黄国亮ꎬ朱纪华.浅析伸缩缝施工技术在公路桥梁施工中的应用[Ｊ].珠江水运ꎬ２０１５ꎬ２４(１):６８－６９.[２]㊀丁志茹.针对预应力技术在公路桥梁施工中的应用分析[Ｊ].科技视界ꎬ２０１６ꎬ９(２):２１８ꎬ２２２.[３]㊀李志强.预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用效果[Ｊ].交通世界(运输.车辆)ꎬ２０１５ꎬ５(１２):６４－６５.(上接第１５１页)力和弯矩均在拱脚处ꎬ拱圈各受力不利截面均满足规范要求ꎮ(２)裂缝验算根据规范ＪＴＧＤ６２ ２００４中６.４.２可知ꎬ钢筋混凝土构件在Ⅰ类和Ⅱ类环境中最大裂缝宽度为０.２０ｍｍꎮ经计算ꎬ最大裂缝出现在拱脚处为０.０５２２ｍｍꎬ满足规范要求ꎮ表１㊀主要截面承载能力验算结果表节点类型性质Ｎｊ/ｋＮＭｊ/(ｋＮ ｍ)截面抗力抗力是否满足１(拱脚)最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩下拉偏压上拉偏压下拉偏压上拉偏压３３２００２２７００２６９００２９９００８２５０－１８６００１７４００－３０５００６７９００４２０００４７９００３２２００是是是是７(ｌ/４)最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩下拉偏压上拉偏压下拉偏压上拉偏压２７２００１７７００２３２００２２３００１３５０３６１１６３００－９４２０１０２０００１０７０００４６２００５７５００是是是是９(３ｌ/８)最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩下拉偏压上拉偏压下拉偏压上拉偏压２６３００１７０００２３１００２１２００６８６０５７９０２１９００－６９９０６７９００６３６００３６４００６４６００是是是是１２(拱顶)最大轴力最小轴力最大弯矩最小弯矩下拉偏压上拉偏压下拉偏压上拉偏压２５８００１６７００２３１００２０３００８７７０７５９０１９３００－４２６０６３７００５５３００４１３００７４４００是是是是４㊀施工要点拱圈采用拱架上分段㊁分环㊁对称的方式进行现浇施工ꎬ各环混凝土达到设计要求的强度后ꎬ必须接着进行下一环混凝土浇筑ꎬ不容许出现过长时间的施工停顿ꎮ主拱圈混凝土达到设计强度１００％后方可脱架浇筑拱上建筑ꎬ拱架严格按对称㊁多次㊁缓慢的原则卸落ꎮ拱上建筑应该严格按照对称的原则进行施工ꎬ若变更施工顺序需对拱圈重新进行验算ꎮ５㊀结㊀论目前我国高速公路网正快速向西部山区推进ꎬ而拱桥因其跨越能力大㊁耐久性好㊁养护维修费用少㊁外形美观等优点使其在山区桥梁选型中拥有独特的优势ꎬ在地形地质条件合适ꎬ尤其是跨越沟谷时应尽量采用拱桥结构ꎮ参考文献:[１]㊀周立臣ꎬ严允中.上承式ＲＣ箱形拱桥几个计算问题的讨论[Ｊ].公路ꎬ２００８ꎬ(８):７１－７３.[２]㊀公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(ＪＴＧＤ６２－２００４)[Ｓ].北京:人民交通出版社ꎬ２００４.。
钢管溷凝土拱桥毕业设计
第1章设计资料1.1 基本资料及设计依据1.1.1 基本数据课题内容：一、勘察资料：1．建桥理由云南普洱市规划的需要，建桥后将大大减少市中区车流量，改善市区交通。
该桥位于云南普洱市，跨越小黑江。
2．河流及水文情况历史最高水位：1020.8米；通航水位： 995.5米；常年水位： 988.0米；低水位： 979.2米；3．当地建筑材料情况砂石、钢材均可供应。
4．气象情况最高温度：41℃；最低温度：5.1℃；最大风速：43m/s；5．地质情况基岩以紫红色粉砂质泥岩和泥质砂岩为主，覆盖层5～12m。
二、桥位横断面地形资料桩号地面标高桩号地面标高K1+212.69 1031.60 +328.22 976.02+225.40 1021.40 +342.23 975.22+228.44 1021.36 +346.23 975.02+231.55 1017.87 +369.26 974.52+236.45 1014.43 +372.26 973.02+244.22 1005.68 +393.29 972.52+249.90 1000.42 +414.62 971.52+255.46 995.10 +422.92 979.02+259.39 993.98 +424.90 981.50+271.75 988.88 +426.19 982.08+274.13 984.87 +428.55 983.43+277.66 982.60 +432.02 987.12+282.41 979.02 +441.74 994.03+306.21 976.02 +457.50 999.19+310.22 976.02 +465.3 1006.50+473.50 1012.60+481.20 1021.30+489.70 1027.91课题任务要求：对沙塘坝大桥进行设计，其设计标准为：1．设计荷载：公路—I级；2．行车道宽：12m+2×1.5m（人行道）；3．通航标准：内河通航标准四级；主要参考文献（由指导教师选定）：公路桥涵设计通用规范（JTG D60—2004）公路圬工桥涵设计规范（JTG D61—2005）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62—2004）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63—2007）公路桥涵设计手册——梁桥（上、下册）公路桥涵设计手册——拱桥（上、下册）公路桥涵设计手册——基本资料公路桥涵设计手册——墩台与基础桥梁工程（上册）——范立础编桥梁工程（下册）——顾安邦编桥梁施工与组织管理（上、下册）黄绳武编12．桥梁毕业设计指导书第2章桥型方案比选2.1方案比选桥型方案比选是初步设计阶段的工作重点，同时也为后续工作做铺垫。
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计钢管混凝土拱桥是一种结构优雅、坚固耐用的大跨度桥梁形式。
它由钢管和混凝土组成，结构简单，承载能力强，适用于大跨度桥梁的建设。
在设计大跨度上承式钢管混凝土拱桥时，以下是需要考虑的一些主要因素：1.拱桥的跨度：大跨度拱桥是指主跨大于150米的桥梁。
桥梁的跨度取决于两岸的地形和水域宽度。
大跨度桥梁需要考虑跨度对结构的影响，并选择合适的桥梁形式。
2.拱桥的荷载：大跨度拱桥需要能够承受重大的静态和动态荷载，包括自重、行车荷载、地震荷载等。
荷载的大小和分布会影响桥梁结构的设计和材料的选择。
3.钢管的尺寸和材质：钢管是拱桥结构的主要组成部分，它需要具备足够的强度和刚度。
钢管的尺寸和材质选择需要考虑荷载和桥梁形式，通常使用直径较大的无缝钢管。
4.混凝土的强度和配方：混凝土是用来固化钢管和增加桥梁整体强度的材料。
混凝土的强度需要符合设计要求，配方需要考虑到混凝土的工作性能和抗裂性能。
5.拱桥的支座和地基：拱桥的支座和地基是保证桥梁稳定和安全的重要组成部分。
支座的设计需要考虑到桥梁的变形和荷载传递，地基的承载能力需要满足土壤的承载要求。
6.环境因素：大跨度拱桥建设需要考虑环境因素对桥梁的影响，包括气候条件、河流水位和冲击力等。
这些因素会对桥梁的稳定性和安全性产生影响，需要在设计中予以考虑。
在设计大跨度上承式钢管混凝土拱桥时，需要进行综合分析和计算，确保桥梁能够满足设计要求并具有良好的结构性能。
最后，需要进行模拟和实验验证，确保设计方案的可行性和安全性。
总之，大跨度上承式钢管混凝土拱桥的设计需要全面考虑桥梁的跨度、荷载、钢管和混凝土的性能、支座和地基的设计以及环境因素的影响。
只有综合考虑这些因素，才能设计出安全可靠、优雅耐用的大跨度拱桥。
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究剖析
2008年12月第12期(总123铁道工程学报JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERINC SOCIETYDec 2008 NO.12(Ser.123文章编号:1006—2106(200812—0066-06大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究・杨克鉴¨李凤芹张亚丽(铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300142摘要:研究目的:大跨度上承式钢管混凝土拱桥,结构受力复杂。
结构形式和施工方法的选择对拱肋受力、桥上无缝线路设计、列车行车安全性和平稳性有较大的影响。
因此,本文对此进行研究探讨。
研究结论:上承式拱桥是跨越山区河流、深谷的合理桥式。
通过对某线黄河特大桥上承式钢管混凝土拱桥的设计研究,得出如下结论:(1拱肋截面形式、拱肋横倾角及拱上建筑主梁跨度、支墩顶支座布置方式等有关设计参数对无缝线路、车线桥动力性能影响的计算研究结果;(2拱肋矢跨比及拱轴系数、钢管拱架设方案、管内混凝土灌注顺序选对拱肋应力影响的研究结果;(3形成了一整套上承式铁路拱桥设计研究的新思路、新方法。
关键词:铁路桥;上承式钢管混凝土拱桥;设计中图分类号:U441文献标识码:AResearch on the Design of Large Span Deck Steel Tube Concrete Arch Bridge YANG Ke—jian,Li Feng—qin,ZHANG Ya—li(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation,Tianjin 300142,ChinaAbstract:Research purposes:Large span deck steel tube concrete arch bridge is very complicated in the stresses structure.The selection of structuretypeand construction method has great effects on the arch rib force,the design of jointless track on the bridge,the safety and stability of the train.The issues mentioned above are studied in this paper. Research conclusions:The deck arch bridge is suitable for crossing the mountain river and deep valley.Based on studying the design of deck steel tube concrete arch bridge,the following results are offered:(1The calculation results of the effect of type section of the arch rib,the crossing incline angle of arch rib,the architecture above the arch,span of the main girder,bearing arrangement method for the pier top and related parameter Oil the jointless track and dynamics of train,track and bridge;(2The results of the effect of the span ratio and parameters of the arch axis, erecting method of the steel tube.the sequence of concrete casting in the steel tube on the stress of the arch rib;(3A new design concept and thoughts.Key words:railway bridge;deck steel tube concrete arch bridge;design1概述篙釜晏李霪銮菱翥鋈是妻:i嚣要譬霉紊 1.1地形、地质、水文、冰凌资料情况位为5—8m,河床至轨面高为145.3m。
土木道桥毕业设计_30m上承式钢管混凝土拱桥
单跨30m上承式钢管混凝土拱桥设计50m Single-span Concrete Filled Steel TubularArch Bridge Design摘要近几十年来，随着科学技术的进步，国民经济的蓬勃发展，国家基础设施建设规模的不断扩大，我国桥梁建设取得了举世瞩目的成就，桥梁建筑技术也有了很大的进展。
其中钢管混凝土系杆拱桥是近年来我国桥梁建设新发展的桥型，具有强度大，自重轻，抗变形能力强的特点。
钢管混凝土结构在桥梁上的应用，同时解决了高强度材料的应用和施工的不方便两大难题，因而，钢管混凝土系杆拱桥在我国得到了迅速的发展。
现在钢管混凝土拱桥向着更大跨径、更大规模方向发展，同时应用区域和范围也不断扩大，在建的重庆朝天门大桥（钢桁架系杆拱）的跨径已达到552m，比上海卢浦大桥长2m，成为新的同类桥型世界之最。
此次设计是一50m钢筋混凝土柔性系杆拱桥，桥全长54m，桥面净宽9+2×0.5m，矢跨比采用1/5，采用二次抛物线形式拱肋，拱肋截面为哑铃型，设计荷载为公路一级，双向四车道。
运用Midas Civil软件完成建模和施工阶段受力分析。
取分析数据作为结构设计的依据。
通过此次设计，对桥梁设计的全过程有一个从概念上到实际上的了解，加深对桥梁设计规范的掌握程度，同时也学会了运用桥梁软件Midas Civil。
关键词：钢管混凝土；Midas Civil；上承式拱桥ABSTRACTIn recent decades，our country economy stability increases and the scientific technology develops quickly，more investment is put into the fundamental facilities，we accomplish a lot of great construction of bridges and a large improvement also be made in bridge construction technology.In our country，concrete fitted steel tubular (CFST) arch bridge is a new technique accompanied with bridge construction recently which are light deadweight，high strength and high resistance to deformation. It has solved two difficult of application and erection of high strength material in arch bridge. The CFST arch bridge has being developed quickly in our country. Now CFST arch bridge toward more and morelarge-scale direction, but also regional and scope of application expanded, Chaotianmen Bridge under construction (steel tied arch truss) the span has reached 552m, compared with the Lupu Bridge length2m, a new kind of bridge in the world. The design is a 50m flexible reinforced concrete arch bridge, bridge length 54m, bridge clear width 9 +2 × 0.5m, span ratio is 1 / 5, with parabolic arch forms, arch cross section for the dumbbell type, design load for the road level, two-way four lanes. Complete the modeling software using Midas Civil and Mechanical Analysis of the construction phase. Analysis of data taken as a basis for structural design. With this design, bridge design process from concept to a practical understanding of the mastery of bridge design specifications, but also learned to use bridge software Midas Civil.Key words：concrete fitted steel tubular (CFST) arch bridge；Midas Civil；through arch目录第1章钢管拱桥发展概况 (1)1.1钢管混凝土拱桥的发展概况 (1)1.2钢管混凝土拱桥的特点 (2)1.3上承式结构拱桥简介 (2)第2章Midas Civil软件的介绍 (3)第3章建模过程 (5)3.1桥梁设计基本参数的选取 (5)3.1.1拱肋材料及尺寸 (5)3.1.2主梁材料及基本构造 (6)3.1.3立柱与横向连接 (7)3.1.4盖梁于横梁的基本构造 (7)3.2利用Midas Civil软件的建模过程 (8)3.2.1材料的基本设定 (8)3.2.2截面的定义 (10)3.2.3节点的建立 (13)3.2.4单元的建立 (16)3.2.5边界条件的定义 (19)3.2.6荷载工况的定义 (20)3.2.7二期荷载的布置 (25)3.2.8自重转化为质量 (27)3.2.9荷载转化质量 (27)3.3运行结果 (28)3.3.1周期与振型 (28)3.3.2梁单元受力情况 (30)3.3.3显示反力 (31)3.3.4显示应力 (31)3.3.5显示影响线 (32)第4章检算过程 (34)4.1内力作用组合 (34)4.1.1作效应用组合基本原理 (34)4.1.2冲击系数 (34)4.1.3 主梁内力作用组合 (35)4.1.4 拱肋内力作用效应组合 (35)4.2 主梁内力计算 (37)4.2.1普通钢筋的估算及布置......................................................... 错误！未定义书签。
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究
ｓ ｄ ｉｇｔｅｄ ｓ ｎｏ ｅ ｋｓ ｅ ｔｂ ｏ ｃｅ ｒｈｂ ｄ ｅ ｔｅｆ ｌ ｉｇｒｓｌ ｒ ｆ ｒｄ （ ） ｈ ａ ｕａｉ ｅｕｔ ｔ ｙｎ ｅｉ ｆ ｃ ｔ ｌｕ ｅｃｎｒｔ ａ ｒ ｇ ， ｈ ｌ ｗ ｎ ｕｔ ａｅｏ ｅｅ ： １ Ｔ ｅｃｌ ｌｔ ｎｒｓｌ ｕ ｈ ｇ ｄ ｅ ｅ ｃ ｉ ｏｏ ｅ ｓ ｆ ｃ ｏ ｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐｕｒ ｓ ｓ： Ｌ ｒ ｅ ｓ ａ ｄ ｃ ｔｅ ｕｂ ｏ ｃ ｅｅ ｒ ｈ ｂ ｉ ｅ ｓ ｖ ｒ ｃ ｍｐ ｉａ ｅ ｉ ｈｅ ｔｅ ｓ ｓ ｓｒ ｃ ： ｓ ａ ｃ ｐｏ ｅ ａ ｇ ｐ ｎ ｅ ｋ ｓｅ ｌｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｔ ａｃ ｒｄｇ ｉ ｅ ｙ ｏ ｌｃ ｔｄ ｎ ｔ ｓｒ ｓｅ
ｄ ｎ ｍ ｃ ｆ ｒｉ ，ｔ ｃ ｎ ｒ ｇ ；（ ） ｈ ｅｕｔ ｏ ｅｅ ｅｔ ｆ ｈ ｐ ｎｒｔ ｎ ａ ｍ ｔ ｓｏ ｅａｃ ｘｓ ｙａ ｉ ｏ ａｎ ｒ ｋ ａｄ ｂｉ ｅ ２ Ｔ ｅｒｓｌ ｆｔ ｆ ｃ ｏ ｅｓａ ａ ｏａ ｄｐ ｒ ｅｅ ｆｔ ｒｈ ａｉ， ｓ ｔ ａ ｄ ｓ ｈ ｆ ｔ ｉ ａ ｒ ｈ ｅ ｃ ｎ ｅ ｏ ｆｈ ｔ ｌ ｕ ｅ ｔｅｓｑ ｅ ｃ ｆ ｏｃｅ ａｔ ｇｉ ｔｅｓ ｅ ｔｂ ｎｔ ｔ ｓ ｏ ｔｅａ ｈｒ ；３ ｒ ｔ ｇｍ ｔ ｄｏ ｅｓ ｅ ｔｂ ， ｈ ｅ ｕｎ ｅｏ ｎ ｒｔ ｃｓｎ ｔ ｌｕ ｅｏ ｅｓ ｅｓ ｆｈ ｒ ｉ （ ）Ａ ｅｉ ｈ ｔ ｅ ｃ ｅ ｉ ｎ ｈ ｅ ｈ ｒ ｃ ｂ
大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计
( 7 ) 抗风标准：设 计 风 速 25. 2 m/s 。
( 8 ) 设计洪水频率:3 0 0 年一遇。
3 主桥结构设计
国内建造的大跨度钢管混凝土拱桥大部分采用
四肢格构型和哑铃型截面[34]，香火岩特大桥是继广
州 丫 髻 沙 大 桥 、湖 北 恩 施 小 河 特 大 桥 之 后 的 国 内 第
分 析 ，结果表明结构设计满足规范要求。
关 键 词 ：钢管混凝土拱桥；主拱圈；拱 肋 ；拱 脚 ；有限元；静力计算；设计
中图分类号：U448. 225;U442. 5
文献标志码：A
文章编号：1671 —7767(2016)06 —0007 —05
1 工程概况
香火岩特大桥位于贵州省开阳县香火岩景区
内 ，是兰海高速贵州境遵义至贵阳段扩容项目的重
收 稿 日 期 =2016 — 04 — 18 基 金 项 目 ：贵 州 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 （2015 — 122 — 052) 作 者 简 介 ：陈 冠 桦 （1980 — ），男 ，高 级 工 程 师 ，2 0 0 3 年 毕 业 于 湖 南 科 技 大 学 道 路 与 桥 梁 工 程 专 业 ，获 学 士 学 位 ，2 0 0 6 年 毕 业 于 中 南 大 学 桥 梁 与 隧 道 工 程 专 业 ，获 硕 士 学 位 （E -m a il:a5 1 3 0 8 @ ) 。
2 主要技术标准 (1) 道路等级:高速公路。
混凝土截面，横桥向拱肋相互平行，2 幅拱肋间的中
心 距 为 17 m (见图2 ) 。
( 2 ) 设计车道：双 向 6 车道。
3 . 2 拱肋
(3) 设计荷载:公路一 I 级荷载。
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单跨30m上承式钢管混凝土拱桥设计50m Single-span Concrete Filled Steel TubularArch Bridge Design摘要近几十年来，随着科学技术的进步，国民经济的蓬勃发展，国家基础设施建设规模的不断扩大，我国桥梁建设取得了举世瞩目的成就，桥梁建筑技术也有了很大的进展。
其中钢管混凝土系杆拱桥是近年来我国桥梁建设新发展的桥型，具有强度大，自重轻，抗变形能力强的特点。
钢管混凝土结构在桥梁上的应用，同时解决了高强度材料的应用和施工的不方便两大难题，因而，钢管混凝土系杆拱桥在我国得到了迅速的发展。
现在钢管混凝土拱桥向着更大跨径、更大规模方向发展，同时应用区域和范围也不断扩大，在建的重庆朝天门大桥（钢桁架系杆拱）的跨径已达到552m，比上海卢浦大桥长2m，成为新的同类桥型世界之最。
此次设计是一50m钢筋混凝土柔性系杆拱桥，桥全长54m，桥面净宽9+2×0.5m，矢跨比采用1/5，采用二次抛物线形式拱肋，拱肋截面为哑铃型，设计荷载为公路一级，双向四车道。
运用Midas Civil软件完成建模和施工阶段受力分析。
取分析数据作为结构设计的依据。
通过此次设计，对桥梁设计的全过程有一个从概念上到实际上的了解，加深对桥梁设计规范的掌握程度，同时也学会了运用桥梁软件Midas Civil。
关键词：钢管混凝土；Midas Civil；上承式拱桥ABSTRACTIn recent decades，our country economy stability increases and the scientific technology develops quickly，more investment is put into the fundamental facilities，we accomplish a lot of great construction of bridges and a large improvement also be made in bridge construction technology.In our country，concrete fitted steel tubular (CFST) arch bridge is a new technique accompanied with bridge construction recently which are light deadweight，high strength and high resistance to deformation. It has solved two difficult of application and erection of high strength material in arch bridge. The CFST arch bridge has being developed quickly in our country. Now CFST arch bridge toward more and morelarge-scale direction, but also regional and scope of application expanded, Chaotianmen Bridge under construction (steel tied arch truss) the span has reached 552m, compared with the Lupu Bridge length2m, a new kind of bridge in the world. The design is a 50m flexible reinforced concrete arch bridge, bridge length 54m, bridge clear width 9 +2 × 0.5m, span ratio is 1 / 5, with parabolic arch forms, arch cross section for the dumbbell type, design load for the road level, two-way four lanes. Complete the modeling software using Midas Civil and Mechanical Analysis of the construction phase. Analysis of data taken as a basis for structural design. With this design, bridge design process from concept to a practical understanding of the mastery of bridge design specifications, but also learned to use bridge software Midas Civil.Key words：concrete fitted steel tubular (CFST) arch bridge；Midas Civil；through arch目录第1章钢管拱桥发展概况 (1)1.1钢管混凝土拱桥的发展概况 (1)1.2钢管混凝土拱桥的特点 (2)1.3上承式结构拱桥简介 (2)第2章Midas Civil软件的介绍 (3)第3章建模过程 (5)3.1桥梁设计基本参数的选取 (5)3.1.1拱肋材料及尺寸 (5)3.1.2主梁材料及基本构造 (6)3.1.3立柱与横向连接 (7)3.1.4盖梁于横梁的基本构造 (7)3.2利用Midas Civil软件的建模过程 (8)3.2.1材料的基本设定 (8)3.2.2截面的定义 (10)3.2.3节点的建立 (13)3.2.4单元的建立 (16)3.2.5边界条件的定义 (19)3.2.6荷载工况的定义 (20)3.2.7二期荷载的布置 (25)3.2.8自重转化为质量 (27)3.2.9荷载转化质量 (27)3.3运行结果 (28)3.3.1周期与振型 (28)3.3.2梁单元受力情况 (30)3.3.3显示反力 (31)3.3.4显示应力 (31)3.3.5显示影响线 (32)第4章检算过程 (34)4.1内力作用组合 (34)4.1.1作效应用组合基本原理 (34)4.1.2冲击系数 (34)4.1.3 主梁内力作用组合 (35)4.1.4 拱肋内力作用效应组合 (35)4.2 主梁内力计算 (37)4.2.1普通钢筋的估算及布置......................................................... 错误！未定义书签。
4.3正截面承载力的计算 (38)4.3.1正截面承载力1/2截面处换算： (38)4.3.2正截面承载力1/4截面处换算： (38)4.3.3正截面承载力拱脚截面处换算： (39)4.4斜截面抗剪承载力计算 (39)4.5主梁预拱度计算 (41)4.5.1荷载短期效用作用下主梁挠度验算 (41)4.5.2预拱度的设置 (42)4.6拱肋计算 (42)4.6.1正截面应力计算 (42)4.6.2变形计算 (43)4.6.3拱肋预拱度计算 (43)毕业设计总结 (45)致谢 (46)参考资料及设计规范 (47)外文资料及译文 (49)毕业设计任务书 (57)设计进度计划表 (63)第1章钢管拱桥发展概况1.1钢管混凝土系杆拱桥的发展概况世界上最早修建的钢管混凝土拱桥是20世纪30年代前苏联建造的跨越列宁格勒涅瓦河跨度为100m的拱梁组合体系桥和位于西伯利亚跨度为140m的桁肋拱桥[1]。
系杆拱桥起源于十九世纪末的欧洲，1858年奥地利人兰格尔(Josef Langer) 申报了刚性梁柔性拱的系杆拱桥专利，强调拱肋和吊杆之间铰接构造，拱肋只承受轴向力，不承受弯矩，这就是现代系杆拱桥的早期形式。
随后，尼尔森(Q.F.Nelsen)提出了用斜吊杆代替兰格尔梁中的竖吊杆，大幅度提高了系杆拱桥刚度。
因此，斜吊杆形式的系杆拱桥又被称为尼尔森体系。
二战以后，德、日、美等国对已有桥型进行了一定的研究与实践[9]。
1962年德国建成了世界上第一座提篮形拱肋的费马恩松德(Fehirnamsund)桥，主跨248.4m，矢高43m，桥面宽21m，单线铁路与三车道公路并行。
1968年日本建成了第一座尼尔森一洛斯（Nelsen一Rohse)体系桥——主跨110m 的安岐桥，在此后的二十多年中，先后修建了10多座200m左右跨度的提篮形拱肋的尼尔森洛斯体系桥梁，其中1991年7月建成的新滨寺桥，跨度达到了254m，成为了世界上最大跨度的尼尔森一洛斯体系桥梁[13-14]。
在我国，钢管混凝土拱桥真正的发展是在 20 世纪 90 年代的中国。
我国第一座钢管混凝土拱桥是 1990 年建成的四川旺苍东河大桥，跨径 110m，据不完全统计，十多年来在我国己建的和在建的钢管混凝土拱桥约有 200 多座，其中跨径超过 200m 的有 30 多座。
1995 年，广东三山西大桥是第一座跨径超过200m 的钢管混凝土拱桥，也是第一座飞燕式拱桥。
飞燕式钢管混凝土拱桥通过张拉系杆来平衡主拱所产生的大部分水平推力，大大降低了平原或软基地区拱桥下部与基础的工程量与造价，且造型美观在我国得到了迅速发展，相继建成的有武汉市江汉五桥、江苏徐州京杭运河特大桥、南昌市生米特大桥等。
尤其是建成于 2000 年跨径组合 76+360+76 的丫髻沙大桥，把这一桥型，也可以说把钢管混凝土拱桥的跨径推上了一个新的台阶。
近几年来，设计者对拱肋结构进行了更进一步研究，拱肋截面形式有了进一步的发展如:单圆形、哑铃形、多肢析式、横哑铃析式和箱肋式等；施工方法也逐步成熟，主要有支架法、一般吊装法、转体吊装法、转体施工法和斜拉扣挂法。
钢管混凝土系杆拱桥技术在我国得到了突飞猛进的发展[15-19]。
1.2钢管混凝土拱桥的特点拱桥作为压弯结构，随着跨径的增大，高强材料的应用受到稳定问题的制约，钢筋混凝土和预应力混凝土拱桥由于自重较大，施工架设问题较为突出。
而钢管混凝土拱桥由于受力过程中钢管和混凝土共同作用，充分发挥了两种材料的特性，有效的解决了材料高强度和施工架设的两大问题。
钢管混凝土拱桥的跨越能力较钢筋混凝土拱桥有了较大的提高，除了具有钢筋混凝土拱桥的优点外，还具有以下优点[1] 、[2-7]。
(l)受力合理。