桥梁工程课程设计91797

1、精品桥梁工程课程设计专业：土木工程学号：姓名指导教师：林跃水时间：2013年12 月攀枝花学院二 O 一六年十二月感谢下载载精品设计题目空腹式等截面悬链线圬工拱桥设计一设计资料1桥面净宽：净 7+2 ×1.5(1.25 人行道 +0.25 安全带 )2荷载：汽车 20 级挂车 100人群荷载： 3.5kN / m2人行道每侧重 4.1kN / m3跨径：净跨径 L=70m4矢跨比： 1/45材料（ 1） 钢筋及钢材：j预应力筋：采用15.24mm 钢绞线标准强度 Rby1860Mpa设计强度 Ry1480Mpa感谢下载载精品普通钢筋： I、 II 级钢筋钢板： 16Mn或 A3 钢锚

2、具：锚具为夹片锚（ 2） 混凝土：主梁： C50人行道及栏杆： C30桥面铺装： C30（3）材料重度及其它6.施工工艺：预应力筋采用后张法施工7.参考文献：公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 ；公路桥涵设计手册，拱桥（上册） 公路桥涵设计手册，拱桥（下册桥梁工程，白宝玉编.拱桥计算实例集拱桥（一）有关拱桥设计图纸。8.结构尺寸。如图下：感谢下载载精品图 11二、主拱圈计算（一）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m 值，定出拱轴线，拟定上部结构各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱脚截面形心的弯矩j和自拱顶至l跨的恒载对l跨截面形心的弯矩l 。其比值4

3、44ly ly l1 (f4=4 。求得4值后，可由 m=2) 21 中反求 m 值，若求jff2y l4出的 m 值与假定的 m 值不符，则应以求得的 m 值作为假定值，重复上述计算，直至两者接近为止。式中： M 1/ 4 ：拱的自重作用下，半拱自重对拱跨1/4 点的弯矩；j ：拱的自重作用下，半拱自重对拱脚的弯矩；1. 拟定上部结构尺寸感谢下载载精品（1 ） 主拱圈几何尺寸1) 截面特性截面高度 :拱圈截面高度按经验公式估算d =l 0 /100 + = 70/100 +0.7 = 1.4m主拱圈横桥向取1m 单位宽度计算，横面面积 A =1.4;惯性矩 I= 1d 30. 2287m4;

4、12截面抵抗矩 W=1 d 20. 3267m3;6截面回转半径Wd0. 4041m。122）计算跨径和计算失高y l假定 m=2.814,相应的4=0.21 。查“拱桥”表（ III）-20 （8 ）得fsin j =0.77556,cosj =0.63127计算跨径ll0dsinm70 1. 4 0. 7755671 . 08578 ;计算失高：ff 0d( 1cos2j )17.51.40 . 63127 )17 . 76 m。( 123）拱脚截面的投影水平投影 xdsin竖向投影 ydcosjj1 . 08578m0 . 88378m4)计算主拱圈坐标（图1-1 ）感谢下载载精品将拱圈

5、沿跨径 24 等分，每等分长l L 2 . 9167 。以拱顶截面 24的形心为坐标原点，拱轴线上各截面的纵坐标y 1 表（ III） 1值 f ，相应拱背坐标y x'y 1d，相应拱腹坐标y 1"2 cosjy 1d。其数值见表1 1。2 cos j主拱圈截面坐标表表 1-1d/(2*cos拱圈顶面拱圈底面 y 下截面号y 1 /fy1cos x)y 上(m)(m)1234567801.00000017.75810.631271.108916.649218.867035.54310.81004814.38490.688061.017413.367615.402332.581

6、20.64728911.49460.742650.942610.552112.437229.61930.5084719.02950.793530.88218.14749.911626.65740.3908206.94020.839480.83386.10647.774123.69550.2919885.18520.879660.79584.38945.980920.73360.2100003.72920.913680.76612.96314.495317.771感谢下载载精品70.1432182.54330.941520.74351.79983.286814.81080.0903081.603

7、70.963440.72660.87712.330311.84890.0502130.89170.979850.71440.17731.60618.886100.0221330.39300.991180.7062-0.31321.09935.924110.0055060.09780.997820.7015-0.60380.79932.962120.0000000.00001.000000.7000-0.70000.70000.000注：第 2 栏由拱桥上册附录（III ）表 (III)-1 查得第 4 栏由拱桥附录（ III ）表 (III)-20 （ 8）查得出现的 表（ III） -值 或

8、 表（III ）-()值均为拱桥下册相应表格的数值。（2 ） 拱上构造尺寸1） 腹拱圈腹拱圈为 M10 号砂浆砌 M30 粗料石等截面圆弧拱，截面高度d '0.3m ,静失高 f '0.6m ,净失跨比 f ' / l '1 / 5 。查拱桥上册表3-2 得sin00.8 ，cos00.600001水平投影 x 'd ' sin0. 24 m竖向投影 y 'd ' cos0. 18m2） 腹拱墩腹拱墩采用 M7.5沙浆 M30 块石的横墙，厚 0.8m 。在横墙中间留出上部为半径 R=0.5m 的半圆和下部高为R 宽为 2R 的矩

9、形组成的检查孔。腹拱的拱顶拱背和主拱圈的拱顶拱背在同一水平线上。从主拱圈拱背至腹拱感谢下载载精品起拱轴线之间横墙中线的高度 h y1d (11) (d 'f ' ) ，其计算过程及2cos1其数值见表 1-2腹拱墩高度计算表表 1-2tg cos y 1=f/(m-1)*(chh=y 1 +d/2*(1-项目X(m)=X/L=Ln(m+SQRT(m2 -1)*=2*f*k/(m-1)/l*sh=1/SQRT(tg-1)i)-(d'+f*tg +1)1#32.68580.91961.558414.49571.05960.686413.28横墙2#28.88580.8127

10、1.377210.84680.86610.75599.72横墙3#25.36580.71371.20948.07500.71250.81447.02拱座空、实腹25.24580.71031.20367.98980.70760.81636.93段分界线注：横墙高度也可根据表1-1 的有关数值内插计算得到。2. 恒载计算恒载分主拱圈、拱上空腹段、拱上实腹三部分进行计算。不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈的影响。其计算图式见图 1-2 。感谢下载载精品6071（1 ） 主拱圈恒载p 0 12 表（ III） 19( 8)值 A 5l0. 578931. 471. 08578 241382. 76kNM1/

11、 4 表（ IIIA5l 20. 126761. 471. 08578224/ 45380. 55kN ? m） 19( 8)值4MjA5l 20. 534911. 4224/ 422705. 21kN ? m 表（ III ） 19（8）值 471. 08578(2) 拱上空腹段的恒载1）腹孔上部（图 1-3 ）图 1-3感谢下载载精品腹拱圈外弧跨径 l 'l 'd 'sin3. 48m20腹拱内弧半径 R0. 625001l '1. 88m0腹拱圈重 Pd '2d'7. 31kN0.52202( R0)3a2腹拱侧墙护拱重 Pb0.11889

12、( R0d ' )2214. 13kN（以上三个系数依次分别查拱桥上册表3-2 、表 1-10 、表 1-9 ）填料及路面重 cld57. 42kN外1Ph两腹拱之间起拱线以上部分的重量（图 1-4 ）P(0.8x ' )y '3( f 'd 'y ' ) 2h1( 0. 82x ' )dd（0. 80. 24） 0. 1823（0.60. 30. 18） 250. 75 22（0. 820. 24） 13. 36kN一个腹拱重 Pdp7. 3114.13 57. 4213. 3692. 22kNa2 ） 腹拱下部1# 横墙P 13. 2

13、8(0.50. 52/ 2)/ 100. 823242. 63kN2#横墙P9.72(0.50.52 /2) /100. 823177. 22kN3# 拱座P(7.0210. 18)0. 242339. 242kN3）集中力P1392. 22242. 63324. 85kNP1492. 22177. 22269. 44kNP15( 92. 2213. 36) /2 39. 2478. 67kN（ 3）拱上实腹段的恒载（图1-5 ）1 ）拱顶填料及面重感谢下载载精品图 1-5Pl x hd 125. 2458 0. 7522416. 55kN16悬链线曲边三角形部分P17l 1f 1( shK0

14、K0 ) 41) K( m重量1378 . 79 kN式中： f 1fy i (11)17. 758110. 7(11)17 . 3492 mcosj0 . 63127( shK 0K0 )( chK01 )/ K00 . 7558 l x重心位置l x(2K0 )l x19. 08shK0（ 3） 各块恒载对拱脚及拱跨1/4截面的力矩见表1-3半拱横载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩表 1-3l/4截面拱脚截面恒重分块号力臂力矩力矩（KN）力臂 (m)(m)(KN.m)(KN.m)P0-121382.765380.5522705.21感谢下载载精品P13334.772.86956.46P269.

15、356.661793.1114P1578.61(7.59)(596.99)10.18800.02P416.565.152144.6622.929547.4516P171378.79(1.31)(1809.21)16.4622693.95合计3860.8412286.2058496.223 验算拱轴系数由表 1-3得ML/12286. 20M J0 . 210034584966. 22该比值与假定拱轴系数m=2.814相应得y1 / f0.21十分接近，故可确定 2.814为设计拱轴系数4（二）拱轴弹性中心及弹性压缩系数1 、弹性中心 y表（III ）3值 f0. 345104 17. 76 6

16、. 129m2 弹性压缩系数aId 22wA0. 1633 m12a0. 16330. 00052wf217. 76 2110.89250.000520.005648.271710.000520.0042810.005621（三）主拱圈截面内力计算大跨径拱桥应验算拱顶、 1/4 拱跨和拱脚五个截面，必要时应验算1/8 拱跨截面。只验算拱顶，这里只算了1/4 拱跨和拱脚五个个截面的内力。其余截面，除不计弹性压缩的内力必须在影响线上直接布载求得以外，其步骤和 1/4 拱跨者感谢下载载精品相同。1 恒载内力计算计算拱圈内力时，为利用现有的表格，一般采用所确定的拱轴线进行计算。但是在确定拱轴系数时，

17、计算得的恒载压力线与确定的拱轴线很难在“五点”完全重合，本例中二者相差0.21003-0.21 0.00003 ，这个偏差不算大。计入弹性压缩的恒载内力表 1-4项目拱顶1/4截面拱脚y yy 16.132.40-11.63cos1.000000.913680.63127H g11H'3275.553275.553275.55g1N gH g'1H g' cos3294.063605.265218.14cos1M g1'y113.4044.40-215.201H g（ 1）不计弹性压缩的恒载推力Mj58496 . 22H3294 KNf17. 76(2) 计入弹

18、性压缩的恒载内力见表 1-4 2活载内力计算（ 1）公路一级和人群荷载的内力单位拱宽汽车等代荷载K 1cK二级 2K 二级99式中， c=2 为车道数；1 为车道折减系数，双车道不折减。单位拱桥人群等代荷载K 22bq 人20 .750.5KN式中， b=0.75m为人行993道宽度；q 人 3KN 为人群荷载。不计弹性荷载的公路一级及人群内力见表1-5感谢下载载精品不计弹性荷载的公路一级及人群内力表 1-5截项目计算荷载影响线面积纵力与弯矩面2p k2q人表中值乘数面积标9q k9值拱M m ax53.751.750.0.00739525相应 H153.75391.750.0.069顶513

19、M min53.751.750.-0.00439556相应 H153.751.750.0.059395031/4M m ax53.751.750.0.008截39582面相应 H153.751.750.0.04039535M min53.751.750.-0.01039547相应 H153.751.750.0.08739581拱M m ax53.751.750.0.019脚39594l211.9682.1960144.97384l 2 /f14.0391.165194.21640l2-7.5280-0.4656-41.9658l 2 /f11.9870.544954.26339l214.560

20、2.4013161.84078l 2/f8.19430.690455.5489l2-17.2841.2080-103.74641l2 / f17.8321.037195.87156l 232.9182.1945192.02931感谢下载载精品相应 H153.751.750.0.092l 2 /f18.7680.992395.5698395428相应 V53.751.750.0.170l6.93450.293531.379939567M min53.751.750.-0.014l 2-23.260-2.4025-181.4839509703相应 H153.751.750.0.035l 2 /f7

21、.26020.322534.208639575相应 V53.751.750.0.329l13.3810.937680.5053395330注：在求拱脚相应反力V 时，以公路 I 级等代荷载乘以全部反力影响线面积。人群反力则只乘以相应的影响线面积。计如弹性压缩的公路I 级和人群荷载内力见表1-6拱顶L/4截面拱脚项目cosM maxM minM maxM minM maxM min10.942120.71319感谢下载载精品sin与M 相应的 H轴与M 相应的 V向NH 1 cos+VsinH1 H 1力1NH cosN pNNM弯00.335270.7009794.21654.2655.548

22、95.87195.56934.208643395831.37980.5053994.21654.2652.33392.20690.15580.82904337780.6271.08950.64211.10821.10470.395530.6271.08950.60491.04400.78790.2821393.16253.6351.72891.16289.36780.5419960879144.97-41.96161.84-103.7192.02-181.480345808441913y=ys y12.71051.0034-5.41861.700-4.269MNy2.95310.60701.0

23、475-1.528623147.96-40.26162.44-102.6187.75-183.008矩M pMM255678966989注：初拱脚截面外，其余截面的轴向力用N= H 1 / cos 作近似计算。3.温度内力计算感谢下载载精品拱圈合拢温度 15 C拱圈砌体线膨胀系数0.000008变化温差t15 C温度变化在弹性中心产生的水平力：HEIt8 1067. 31060. 06075 15 15. 87KNt）5值 f 20. 10629917. 762 表（ III拱圈温度变化内力见表1-7温度内力表 1-7项目温度上升拱顶l/4 截面拱脚cos10.942120.71319y= y

24、sy12.71051.0034-5.4186N tH t7.24687.46855.4857cosM tH t y21.8895-7.024730.4638注： 1.温度下降时的内力与温度上升的内力符号相反；2.当砂浆为小石子混凝土时，应酌情计入徐变的影响。（四）主拱圈正截面强度验算根据桥规规定，构件按极限状态设计的原则是：荷载效应不利组合的设计值小于或等于结构抗力效应的设计值，即r0 sR( f d , ad )感谢下载载精品式中0结构重要性系数，本题为二级设计安全等级为1.0 ；S作用效应组合设计值，按公路桥涵设计通用规范（ JTG D60 2004 ）的规定计算；R（·）构件承

25、载力设计值函数；fd材料强度设计值；ad几何参数设计值，可采用集合参数标准值ak ，即设计文件规定值。1.正截面受压强度验算（ 1 ）荷载组合荷载效应不利组合的设计值见表1-8主拱圈荷载效应不利组合的设计值表 1-8编荷载效应系拱顶l/4截面拱脚号数MNMNMN1恒 载1.38.3931234.814.2131321.9-70.751753.728145019436740感谢下载载精品2公路 II 级 Mmax144.9794.164161.8455.548192.0295.5691.340899183公路 II 级 Mmin4-41.9654.263-103.795.871-181.434.

26、208583441580364温度上升-21.968.1040-7.6607.63493.31795.77975995温度下降21.965-810407.6609-76349-3.317-5779799荷载组合M1N1M1N1M1N16恒+汽233.371639.3243.151675.5223.552253.1Mmax+温350141869179881升7组恒+汽-37.891582.3-144.11736.7-326.82161.6合Mmin+温0.49620633436829432升88恒+汽276.421634.4258.271160.6162.172241.8Mmax+温660345

27、104748598降9恒+汽5.15831588.4-129.11721.7-388.22150.3Mmin+温782479792660149降注：荷载安全系数的取值，对于结构自重，当其弯矩与车辆荷载的弯矩同号时取1.2 ，轴向力的荷载安全系数与其相应的弯矩相同，对于其它荷载都取1.4 。（ 2） 拱圈截面抗力根据桥规第 4.0.5 条规定，拱圈抗力效应的设计值为0 SR( f d , ad )相应的容许偏心距e 0分别为e 00.6S具体计算见表1-9经验算表明主拱圈截面的荷载效应不利组合的设计值均小于其抗力效应的设计值，即 N j< Af cd 。 而且轴向力的偏心距都在容许范围之内

28、。感谢下载载精品主拱圈抗力效应的设计值表 1-9截面编号M Je0A fcd e0 N J拱60.14240.1732448.531顶090.6S=0.27-0.02390.2452876.54373480.16910.1542288.4676990.00330.2732976.38046l / 460.14510.1852526.346截95面7-0.08300.1922594.4380.6S=0.267780.22250.1682356.193829-0.07500.2032618.16128拱60.09920.1692401.110脚847-0.15120.1682398.0320.6S

29、=0.254780.07230.2252689.052649-0.18060.1072075.352672.正截面受剪强度验算一般是拱脚截面处的剪力最大，根据桥规4.0.13条规定正截面直接受剪的强度，感谢下载载精品按下式计算0VdAf vd1f N k1.4式中 Vd剪力设计值；A 受剪截面面积；f vd砌体或混凝土抗剪强度设计值；f摩擦系数，采用f0.7；N K与受剪截面垂直的压力标准值。(1) 内力计算恒载Q gH gsinjVgcosj1243.81450.700971111.51060.7131979.1584kNN g1753.7746kN公路 II 级 + 人群荷载22H pPk

30、1 1qk1 1 0.5 19 995.5698kNVP2 Pk1 22 qk1 20.5 29980.5053kNQP95.5698 0.70097 80.5053 0.71319 9.5760kNN P95.56980.7131980.50530.70097124.5912kN( 五) 主拱圈稳定性验算拱上建筑未合拢就脱架的主拱圈，由桥规第4.0.5条及第 4.0.8.1条规定按下式验算其纵向稳定性0 N df cd A式中 N d轴向力设计值；A 构件截面面积；fcd砌体或混凝土轴心抗压强度设计值；构件轴向力的偏心距e 和长细比对受压构件承载力的影响系数。拱圈稳定性验算情况见表1-10主拱圈稳定性验算表 1-10截面N j 1.2N ge0 M g / N ge0 Af cd拱顶1492.57740.03