曲线梁桥结构设计及内力计算课程设计

五跨预应力混凝土曲线梁桥结构设

计与内力计算

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学号：+++++++++

班级：桥梁1202

指导老师:++++老师

五跨预应力混凝土曲线梁桥结构设计与内力计算

摘要

曲线梁桥又称弯梁桥，受力特点不同于其她形式，在外荷载作用下出现

弯扭耦合，外边缘得挠度一般大于内边缘得挠度,对于设有抗扭支座得弯梁桥，外

弧侧得支座反力大于内弧侧得支座反力，由于抗枉支座得存在而使结构为超静定

结构，在结构设计与内力计算中比一般得梁桥复杂，因此，在处理这类问题叱可以

借助有限元软件进行结构受力分析，如迈达斯,ansys淅博,sap20()()等。MIDA

S/Civil就就是针对土木结构，特别就就是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉

桥等特殊得桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线

性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析。为能够迅速、准确地完成类似结构

得分析和设计得软件。

关键词:曲线梁桥结构设计内力分析迈达斯

Abtract

Curvedgirderisalsoca1ledthecurvedgirderbridge,the

mechanicalcharacteristicsaredifferentfrOmotherforms,th

eouterloadsappearcrank1ecoupling,outsidetheedgeofthe

defleCtiongenerallygreaterthanintheedgeofthedef1ection,forc」rve

dgirderbridgewithtorsionbearing,bearingreactiOnfo

rccisgrcaterthantheinnerarcoftheouterarcsidesidcbca

ringrcactionfbrce,duetotheexistenccofthetorsionalsupp

ortandmakethestructureisstaticallyindeterminatestructure,

thestructuraldesignandplexdiantheaverageinthecalcu12tio

nofinternalforCeofbridge,therefbre,indealingwiththisk

indofproblem,canundertakestrucruralstreSSana1ysiSbyfinite

elementsoftware,suchasMidas,ansys,bridge,sap2000,etc^MIDAS

/Civi1isforCivilstructUres,especia11ytheanalySisofp

rcstresscdconeretcboxbridgc,suspensionbridge,cab1c-s

tayedbridge,suchasspecialformsofbridgcstructure,andcandoano

nlinearboundary,hydrationheat,themateria1nonlinearanalysis,

thestaticelastOp1asticanalysis,thedynamicelaStic-plaSticanalysiS、

ToquiCk1yandacCurate1yfinishanalysisanddesignofSoftw

areofsimilarstructures、

Keywords:curvebeambridgestructuredesign,internalforceanal

ysisofMidas

目录

:设计资料、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

4

二:截面及防护栏设计及相关技术参数得确定......................................

5-6

二《:五•^争曲线梁建模、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

7-10

四:结构内力计算、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

10-26

3、1计算结构自重（一期恒载+二期恒栽）、整体升温、整体降温作用下得支

座反力、主梁内力（弯矩、剪力、扭矩）和变形（竖向、扭转）结果；

3、2分别计算边跨跨中、次边跨跨中、中跨跨中及其中间支点截面内力（弯

矩、剪力、扭矩）影响线（注:分中载、内偏和外偏三工况进行计算）；

3、3计算公路」级荷载作用下不同荷载工况下（中载、内偏载和外偏载）得

弯矩、剪力、扭矩包络图和各支座得支反力包络值；

3、4根据荷载组合原则,计算桥梁结构承载能力极限状态下对应得弯矩、剪

力、扭矩包络图和支反力包络值。

一:设计资料

1、荷载标准:公路-I级，两车道；

2、跨径布置:30+30+30+30+30+30=150m,主梁混凝土标号为C50,不考虑

横隔板得影响；

3、主梁宽度:B=8、5m;

4、桥梁中轴线曲线半径：R=100m；

5、年均温差:+30°C,-25℃;

6、防撞护栏采用新泽西护栏（宽度50cm,高100cm,具体重量请根据自己拟

定得图纸计算）；

7、桥面铺装采用:1cm厚得沥青改性防水层,9cm厚得沥春混凝土。

8、施工方法:满堂支架施工；

二:截面与护栏得设计及相关技术参数得确定

2、1主梁截面设计

已知桥宽8、5米,根据相关规范，拟定曲线梁桥横截面如下

8.5

1.1-90255.8,

----------------------------------------------------------一0J5

单位：m

2、2新泽西防护栏设计

尺寸如下

由于护栏不就就是受力构件，因此采用C20混凝土，截面积A=0、2654m2

2、3桥面铺装及二期恒栽

已知桥面铺装采用lcm厚得沥青改性防水层,容重取12KN/m3,9cm厚

得沥青混凝土，容重22KN/m1C20混凝土容重为24KN/m1所以二期恒载

q恒2=(0.01x12+0.09x22)x8.5+0.2645x26=24.21KN/m

2、4汽车活载

根据公路工程技术标准(JTGB012003)规定

取%=10.5KN/〃z,=280KN

三:建模

3、1建模步骤

⑴建立项目

⑵建立节点，建立单元,建立节点单元可以直接在迈达斯里面建立，也可

以通过建立节点单元表格然后导入。

⑶设置材料，本题目为C50混凝土

(4)截面特性设置，有两种方法，可以通过设计截面得设计用数值截面导入

导入CAD得dxf格式,也可以直接输入尺寸(外部，内部轮廓尺寸)

(5)建立约束条件。

(6)施加荷载条件，包括一期恒载,二期恒载，整体温升，整体温降,活载

作用下中载，内偏，外偏。

⑺运行分析，求解不同荷载工况下得内力图(弯矩，轴力，剪力)，支座

反力，影响线,计算荷载组合，弯矩和支座反力包络图。

3、2具体建模设置参数

3、2、1截面特性得输入(如下图)

鼓面数据

数据用/用户设计假面|

截面号：Fb半室、双-2]

名称：廨砺「甘茸薇面特性值网格尺寸：「n

关融面拐百外部均解尺寸

rJOIrJIJPji4H01p如nBOI

rJ02pji2rJISH02|006—eB01-1st

rJO3rji3H02-12i»B01-2*i

就耐里H02-2[o______»B02

H33J在B02-1

G单箱单室n_______<rt

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r单面R室3.15m

内部轮©尺寸

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杭再用最小自幼

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抗扭用（最小）r考战蜗果。自由度）

e«

偈心中一下部

修改偏心|麦格输入..|显示质心

赊《面楙1值…|确认S).A

设计截面为单箱单室截面，并输入外部轮廓尺寸和内部轮廓尺寸，剪切验算及

腹板厚度抗剪用最小均自动生成。

3、2、2边界条件设置

中间两个支座和边支座为抗扭支座，其余支座不抗扭，每个支承约束均设为刚

性连接，其支座节点坐标从左起分别为1号支座(63,64)2号支座(44)3号支座(5

9,60）4号支座（57,58）5号支座（11）6号支座（52,53）

支座支承表如下

节点DxDyDzRxRyRzRw组

110100000支座

410100000支座

520010000支座

530110000支座

571010000支座

581110000支座

590010000支座

600110000支座

630010000支座

640110000支座

值为1表示这个方向上有约束，为零表示这个方向自由，从表示可以看出

1,3,4,6号支座得两个支承在Z方向均为1,即能抗扭,4号支座固定，在任何方

向均不能有位移，其她支座均能沿切向和径向发生位移（为了适应温度，徐变收缩

等因素产生得变形）,2号支座与5号支座不具有抗扭功能。

3、3荷载荷载工况

静力荷载工况1：一期恒载，自重系数为x=0、y=0、z=-1（即竖直向下）

静力荷载工况2:二期恒载，前面已算为24、21KN/m,设置参数为梁单元荷载,

荷载工况二恒，荷载类型为分布荷载,不偏心，荷载大小口1尸2均设为-24、21,其余

均为默认设置。如下图

单元|辞单元福也阵荷岭工况有戴类型I偏心I管心类型I偏心方向I使用J距离1（m）距密J（m）I

1泰单元荷载（Z1分布荷钱否中心局帝坐标否00。000

心

否

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分布商菽局郭啜标000000

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分布商移局部坐标goo000

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分布荷岐局郃坐标000000

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9架单元荷载（二恒分布有依

否心

10架单元有载（二恒分布荷蛀局部坐标

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否

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12架单元荷载（口芬布荷依局部受标

13架单兀同我（二怔分布徜钛否中心局部变标否0.00000

14梁里元荷载（.二恒分布有软中心局部坐标IS000000

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15经电元有娃（一恒分布荷依否中疝局所平标否000000

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000整体坐否000033000000-2421-2421000000kHTm000000000二恒

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温度荷载