圬工拱橋設(shè)計(jì).doc

等截面懸鏈線圬工拱橋設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)說明1）該課程設(shè)計(jì)是一座圬工無鉸拱橋（一跨50米）的上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。2）拱橋的拱軸線形為懸鏈線。主要技術(shù)指標(biāo)1）設(shè)計(jì)荷載：公路級(jí)，人群荷載3.5kN/m2。2）橋面凈寬：凈721.0m。3）凈跨徑：L050.00m，凈矢高：f010.00m。4）橋面縱坡為0，雙向橫坡1.0。材料及相關(guān)數(shù)據(jù)拱上建筑拱頂填土0.5m，包括橋面系的計(jì)算厚度為0.736m，換算平均容重120kN/m3，拱上護(hù)拱為漿砌片石，容重223kN/m3，腹孔結(jié)構(gòu)材料容重324kN/m3，主拱拱腔填料為砂、礫石夾石灰渣黃土，包括兩側(cè)側(cè)墻的平均容重419kN/m3。主拱圈10號(hào)砂漿40號(hào)塊石，容重524kN/m3，極限抗壓強(qiáng)度Ra6.5Mpa6.5103kN/m2，極限直接抗剪強(qiáng)度Rt0.33Mpa0.33103kN/m2，彈性模量E=800Ra=5.2kN/m2。拱圈設(shè)計(jì)溫度差為15。橋墩7.5號(hào)砂漿30號(hào)片石，材料容重623kN/m3，極限抗壓強(qiáng)度Ra3.0kN/m2。地基土為中等密實(shí)的卵石夾砂、碎石，其容許承載力0500kN/m2，基礎(chǔ)與地基間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)取0.5。橋臺(tái)5號(hào)砂漿砌30號(hào)片石、塊石，容重723kN/m3，極限抗壓強(qiáng)度Ra2.5kN/m2，極限直接抗剪強(qiáng)度Rt0.24kN/m2。墩、臺(tái)基礎(chǔ)為15號(hào)片石混凝土824kN/m3。臺(tái)后填礫石土，夯實(shí)，內(nèi)摩擦角35，填土容重918kN/m3。地基條件與橋墩相同。設(shè)計(jì)依據(jù)及參考文獻(xiàn)1）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004,人民交通出版社，2004年9月；2）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D62-2004,人民交通出版社，2004年9月3）公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)拱橋上冊(cè)，1994年6月，人民交通出版社；4）公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)基本資料，1993年7月，人民交通出版社；5）橋梁計(jì)算示例集拱橋第二版，2000年10月，人民交通出版社；6）本課程教材橋梁工程，人民交通出版社；7）有關(guān)拱橋設(shè)計(jì)圖紙。3. 設(shè)計(jì)方法與內(nèi)容1計(jì)算說明書(1)說明概述設(shè)計(jì)的要求和依據(jù)，設(shè)計(jì)過程中考慮的具體問題、設(shè)計(jì)內(nèi)容等。(2)擬定尺寸查閱交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范、公路設(shè)計(jì)手冊(cè)(拱橋)與橋梁工程等有關(guān)資料，擬定拱圈和拱上建筑的各部尺寸。欄桿部分可套用標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)。(3)確定拱軸系數(shù)拱軸系數(shù)的確定，一般采用五點(diǎn)重合法，即假定一個(gè)m值，定出拱軸線，擬定上部結(jié)構(gòu)各種幾何尺寸，計(jì)算出半拱恒載對(duì)拱腳截面形心的彎矩Mj和自拱頂至1/4跨的恒載對(duì)1/4跨截面形心的彎矩M1/4。其比值。求得值之后，可由反求m值，若求出的m與假定的m值不符，則應(yīng)以求得的m作為假定值，重復(fù)上述計(jì)算，直至兩者接近為止。一般認(rèn)為，選用較小的拱軸系數(shù)較好。計(jì)算上部結(jié)構(gòu)尺寸內(nèi)容包括： 計(jì)算主拱圈幾何尺寸：注意在主拱圈截面特性計(jì)算時(shí)，確定截面高度的系數(shù) (與汽車荷載相應(yīng))；確定計(jì)算跨徑及計(jì)算矢高；此時(shí)應(yīng)先假定拱軸系數(shù) ；計(jì)算拱腳截面的投影、計(jì)算主拱圈坐標(biāo)（計(jì)算中涉及大量查閱公路設(shè)計(jì)手冊(cè)(拱橋)(上、下冊(cè))，最好每23人借有一套手冊(cè)）； 拱上構(gòu)造尺寸：通過擬定腹拱圈、腹拱墩的厚度后，應(yīng)精確計(jì)算出各腹拱墩(即橫墻)的中心高度及中心坐標(biāo) 、對(duì)應(yīng)的拱背點(diǎn)的坐標(biāo)及幾何關(guān)系。 恒載計(jì)算恒載計(jì)算分主拱圈、拱上空腹段、拱上實(shí)腹段三部分計(jì)算內(nèi)容，均不考慮腹拱推力和彎矩對(duì)主拱圈的影響；主拱圈恒載：計(jì)算主要通過查拱橋手冊(cè)表()19(8)進(jìn)行；拱上空腹段的恒載：包括腹孔上部、腹孔下部橫墻(腹拱墩)集中力的計(jì)算，其中腹孔上部計(jì)算套用拱橋手冊(cè)上冊(cè)表3-1、表1-10、表1-9較為方便；拱上實(shí)腹段的恒載：重點(diǎn)在于拱上懸鏈線曲邊三角形部分的恒載計(jì)算，可按懸鏈線拱側(cè)墻體積公式進(jìn)行(取橫橋向lm計(jì))；各塊恒載對(duì)拱腳及拱跨L/4截面的力矩計(jì)算；對(duì)以上計(jì)算進(jìn)行匯總，目的在于算出L/4截面與拱腳截面彎矩比及m 。(4)拱軸系數(shù)驗(yàn)算計(jì)算m值，與原假定拱軸系數(shù)m值作比較，若不符，則以計(jì)算值相近的表列級(jí)數(shù)值作為假定值，重新進(jìn)行計(jì)算，直到兩者之差不超過半級(jí)表列值為止。然后選定最接近最后計(jì)算比值的表列拱軸系數(shù)值作為設(shè)計(jì)拱軸系數(shù)。 (5)拱圈截面內(nèi)力計(jì)算驗(yàn)算拱頂、 拱跨L/4截面和拱腳三個(gè)截面的內(nèi)力。其余截面的計(jì)算步驟基本相同。 結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計(jì)算彈性壓縮系數(shù) 值可直接查拱橋手冊(cè)表()9，表()11。計(jì)算出不計(jì)彈性壓縮的恒載推力以后，即可計(jì)算計(jì)入彈性壓縮的恒載內(nèi)力。 活載內(nèi)力計(jì)算根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的荷載標(biāo)準(zhǔn)，公路汽車荷載為均布荷載和一個(gè)集中荷載的疊加，因此在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，只需要查出相應(yīng)的影響線面積和豎標(biāo)，即可進(jìn)行活載內(nèi)力計(jì)算。 溫度變化內(nèi)力計(jì)算 給出拱圈砌體的線膨脹系數(shù)值后，即可按已知條件計(jì)算溫度變化內(nèi)力。因溫度下降時(shí)的內(nèi)力與溫度上升時(shí)的內(nèi)力大小相等，符號(hào)相反，故列表只計(jì)溫升(或溫降)內(nèi)力即可。 內(nèi)力組合按現(xiàn)行橋規(guī)的規(guī)定，對(duì)以上已計(jì)算的內(nèi)力進(jìn)行組合，注意正確確定各種荷載的安全系數(shù)。(6)拱圈驗(yàn)算正截面抗壓強(qiáng)度和偏心距驗(yàn)算通過正確確定各種荷載系數(shù)后，對(duì)已計(jì)算的各種荷載進(jìn)行組合。拱腳豎直截面(或正截面)抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)于板拱截面，只需按豎向截面進(jìn)行抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算即可。裸拱驗(yàn)算裸拱的驗(yàn)算包括在裸拱自重內(nèi)力作用下，強(qiáng)度及穩(wěn)定性的驗(yàn)算；首先通過計(jì)算彈性中心的彎矩和推力，可按拱橋手冊(cè)(下冊(cè))表()15、表()16要求計(jì)算，從而利用表()19值分別