拱桥设计

东南大学2013-2014-1学期桥梁工程课程设计任务书1题目等截面悬链线空腹式无铰箱型板砼拱桥设计和计算2设计资料设计荷载公路I级，人群荷载按规范取值。为了便于计算，人行道、栏杆、路缘石及横挑梁悬出拱圈部分，全桥宽平均每延米10.5，也可以据实计算。主拱圈内横隔板重量按顺桥向每延米给定，6.0kN/m。也可以据实计算。桥面净空拱顶桥面标高+50.0m跨径单孔空腹式，主拱净跨径见下表表1 设计任务分配项目学号1-10学号11-20学号21-30学号31-42净跨径l070+学号5m70+（学号-10）5m70+（学号-20）5m70+（学号-30）5m净矢跨比f0/l01/5.51/61/6.51/7桥面净空净-7+2（0.25m栏杆+1.0m人行道）净-8+2（0.25m栏杆+1.0m人行道）净-9+2（0.25m栏杆+1.0m人行道）净-10+2（0.25m栏杆+1.0m人行道）主拱顶填料厚度0.65m0.55m0.50m0.45m拱上建筑可以采用梁式，也可以采用拱式。腹拱墩的布置：高墩采用立柱式，也可以采用挖空的横墙式。主拱圈图1 主拱圈截面参考图，据此修改主拱圈为C40钢筋混凝土箱型截面，采用5箱段预制吊装合拢，封闭拱箱，现浇填缝。材料主拱圈=25；拱上建筑材料取=25；主拱、腹拱的填料=20；桥面铺装为8cm的钢筋混凝土（=25）+6cm沥青混凝土（=23）若为拱式腹拱，腹拱圈为C30混凝土预制圆弧拱，腹拱墩为C30钢筋混凝土矩形截面排架式墩，取=25。若为梁式腹拱，材料均为C30混凝土。温度据调查，桥位处月平均最高温度40，月平均最低气温-5，设计合拢温度为15。采用5段预制吊装，由于受到预制场和施工场地的影响，工期被迫推迟，实际合拢温度为20。合拢时，各构件的平均龄期为100天。线膨胀系数。设桥梁所处环境的年平均相对湿度70%。收缩计算，若难以换算成温度，按温度下降10考虑。参考资料： 中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004，人民交通出版社，2004年9月。 中华人民共和国行业标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004，人民交通出版社，2004年9月。 姚玲森主编桥梁工程，人民交通出版社。 公路桥涵设计手册拱桥上册，1994年6月，人民交通出版社。（简称拱桥） 公路桥涵设计手册基本资料，1993年7月，人民交通出版社。 王国鼎主编桥梁计算示例集拱桥（第二版），2000年10月，人民交通出版社。 陈忠延.土木工程专业毕业设计指南桥梁工程分册M.北京：中国水利水电出版社，2000. 向中富.桥梁工程毕业设计指南，人民交通出版社，2010，P129-142 有关拱桥设计图纸。3设计任务 桥型布置和尺寸拟定 拱轴系数的确定 悬链线无铰拱的几何性质及弹性中心。 恒载作用下悬链线无铰拱的内力计算。 活载作用下悬链线无铰拱的内力计算。 裸拱内力计算。本拱圈采用5段预制吊装，属于无支架施工，计算裸拱状态自重产生的内力。理解说明为什么采用无支架施工或早期脱架施工的拱桥，宜降低拱轴系数。 温度变化、混凝土收缩和拱脚变位的内力计算。按照规范计算温度升高、降低值，计算温度变化产生的内力。若按实际温度合拢，说明拱桥高温合拢分别对拱圈、墩台产生什么影响？（说明有利或不利） 拱圈强度和稳定性验算 拱圈内力的调整。说明调整拱圈内力的效果。4提交成果设计计算书。提倡手写，用钢笔书写工整。最后有一小结，回顾设计的整个过程、考虑的具体问题等，自我评价课程设计的情况，有助于后续提高，使他人对整个设计过程有个粗略的了解。桥型布置图1张。绘出单孔拱桥总体布置图，包括立面（纵断面）图，平面图和侧面（横断面）图，含桥台。标出上部构造主要尺寸，附注栏中说明设计荷载等级、图中尺寸单位及图示比例等有关资料。设计图纸采用3号图纸（420mm297mm），用AUTOCAD或铅笔绘制，折叠与计算书等装订成册。5成绩评定五分制，评分标准：设计计算书70%+图纸30%。独立完成，有雷同现象的学生集中起来，由教师组织答辩。6指导书6.1进度控制桥型布置和尺寸拟定 2天拱轴系数的确定 1天拱圈的内力计算 3天拱圈验算和拱圈应力的调整 2天编制计算书和绘图 3天实际耗时两周左右，分散准备+集中完成方式进行。10月8日班长统一提交作业至道桥实验室302室。6.2指导书1、 根据布置的拱桥设计资料，即拱桥跨径、矢跨比、桥面宽度、荷载等级等拟定主拱圈截面高度和宽度及拱上建筑尺寸和布置。桥面铺装、人行道、栏杆部分可套用标准图设计。2、 按照比例（例如1：200）绘制立面图和横断面图。3、 主拱圈截面几何要素计算，例如A、y、I、r等。4、 确定拱轴系数。拱轴系数m值的确定，一般采用“五点重合法”，先假定一个值，定出拱轴线，拟订上部结构各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱脚形心的弯矩和自拱顶至跨的恒载对跨截面形心的弯矩。其比值值后，可由中反求m值，若求出的值与假定的值不符，则应以求得的值作为假定值，重复上述计算，直至两者接近为止。5、 计算拱圈弹性中心及弹性压缩系数。6、 主拱圈截面内力计算。（1）恒载内力计算（2）活载内力计算：汽车（3）其它内力计算：温度、收缩、徐变（4）荷载组合7、 主拱圈截面正截面强度验算。（1） 正截面受压强度验算（2） 正截