長(zhǎng)巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋設(shè)計(jì)-

1、長(zhǎng)巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋設(shè)計(jì)-摘要長(zhǎng)巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋設(shè)計(jì)摘耍根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ虒?shí)際的水文地質(zhì)條件和施工技術(shù)指標(biāo)，總結(jié)國內(nèi)外鋼筋 混凝土拱橋的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)用，綜合比較橋型方案選擇完成100m上 承式鋼筋混凝土箱型拱橋設(shè)計(jì)。選擇良好的天然地基基礎(chǔ)，采用索攬預(yù)制 分段吊裝完成主拱圈的拼接，在拱圈上現(xiàn)澆施工底梁、立柱、安裝蓋梁, 橋面用標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制空心板梁，再將各段現(xiàn)澆成一個(gè)整體。按照已有的拱橋建筑技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)拱橋跨徑、矢高計(jì)算合理拱軸 系數(shù)運(yùn)用midas軟件建立拱橋模型，進(jìn)行細(xì)部截面形式確定和尺寸擬 定，計(jì)算并導(dǎo)出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的彎矩和軸力值。進(jìn)行截面配筋計(jì)算和承載力校 核，

2、檢驗(yàn)細(xì)部截面尺寸、配筋、內(nèi)力組合值、裂縫寬度是否滿足設(shè)計(jì)安全， 根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范來分析設(shè)計(jì)方法的正確性、內(nèi)力分布的合理性及材料的充 分利用，制定出一個(gè)比較合理、安全可靠、基本滿足各項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)的 設(shè)計(jì)方案。拱橋的歷史悠久且造型美觀，能夠充分發(fā)揮垢工材料的抗壓性能和節(jié) 省材料，合理分配內(nèi)力等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于中小跨徑的橋梁建設(shè)，伴隨起 吊設(shè)備和架橋機(jī)的發(fā)展，縮短了建橋的工期。關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土拱橋；midas建模；預(yù)制吊裝；配筋與驗(yàn)算abstractthe long rock spa n of 100m on the desk of rein forcedconcrete box arch bri

3、dge designabstractaccording to the local engineering and construction of hydro-geological conditions technical indicators summarize the experience and practical applicati on of domestic and foreig n con structio n of rein forced con crete arch bridge, comprehensive comparison bridge program selectio

4、n complete the 100m rein forced concrete box arch bridge choose a good foun dati on n atural foundation, using precast segments hoisting rope embrace complete the main arch of the stitching on the bottom arch cast beams, columns, beams cover installation, deck with a standard hollow beam, and then e

5、ach section cast as a whole.in accordance with the existing bridge building techniques and experienee, according to the arch span, rise high computing with rational arch axis coefficient, using midas software to build arch model for detailed cross-sectional form and size is determined to develop, ca

6、lculate and design criteria derived mome nt and axial force values secti oned rein force me nt calculation and bearing capacity checking, testing detailed cross-sectional dime nsion, rein force me nt, in ter nal force combi nation of values, crack width design meets safety, according to the existing

7、 norms to analyze the correctness of the desig n process, rati on ality and material in ter nal force distribution full use of, and work out a more reasonable, safe, reliable, integrated technical indicators meet the basic design.a long history of bridge history and beaut訐ul shape, give full play to

8、 the compressive stre ngth of masonry materials and saving material, a reas on able allocati on of in ter nal forces, etc., it is very suitable for small and medium spa n bridge construction, with the development of lifting equipment and erecti ng machine, shortening the duration of the bridgekey wo

9、rd： rein forced concrete arch bridge； midas modeli ng； prefabricated lifting； configuring reinforcement and checkingii目錄目錄扌商要i abstractii第一章設(shè)計(jì)內(nèi)容11.1設(shè)計(jì)任務(wù)11.1.1基本資料11.1.2設(shè)計(jì)思路21.2荷載和作用力21.2.1永久作用 21.2.2可變作用21.1.3偶然作用2第二章方案比選42.1方案比選原則42.2橋型方案擬定42.3橋梁方案對(duì)比7第三章拱圈計(jì)算83.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)83.2主拱圈內(nèi)力計(jì)算93.2.1主拱圈橫截面設(shè)計(jì)?93.2

10、.2合理拱軸線的確定方法93.2.3合理拱軸系數(shù)m的計(jì)算一般步驟133.3計(jì)算合理拱軸系數(shù)m143.4主拱圈的截面特性計(jì)算 153.5上部結(jié)構(gòu)恒載計(jì)算 193.5.1橋跨恒載內(nèi)容193.5.2截面尺寸擬定與計(jì)算 20第四章邁達(dá)斯建模27 iii目錄4.1邁達(dá)斯建模坐標(biāo) 274.2 midas建模計(jì)算 304.2.1 midas 建模過程30422各種工況組合 324.2.3 midas 導(dǎo)出數(shù)據(jù) 344.2.4荷載組合計(jì)算36第五章主拱圈配筋與驗(yàn)算405.1最不利荷載值405.2按截面最不利荷載配筋415.2.1拱腳最不利情況435.2.2典型截面最不利情況驗(yàn)算47第六章立柱配筋與驗(yàn)算546.

11、1求橫向分布系數(shù)546.2計(jì)算沖擊系數(shù) 566.3活載內(nèi)力計(jì)算576.4配筋計(jì)算58第七章蓋梁計(jì)算與驗(yàn)算657.1活載計(jì)算內(nèi)容657丄1對(duì)稱布置荷載657.1.2非對(duì)稱布置荷載667.1.3活載計(jì)算677.2恒載計(jì)算 717.2.1蓋梁自重727.2.2空心板自重727.2.3支點(diǎn)截面恒載、活載計(jì)算727.2.4跨中截面恒載、活載計(jì)算727.2.5支點(diǎn)剪力計(jì)算737.2.6內(nèi)力組合737.3截面配筋設(shè)計(jì)與承載力校核747.3.1正截面抗彎承載力驗(yàn)算76 iv目錄7.3.2斜截面抗剪767.3.3裂縫寬度驗(yàn)算77總結(jié)78致謝79參考文獻(xiàn)80 v華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1設(shè)計(jì)

12、任務(wù)本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是為了幫助我們的畢業(yè)生們較為全煩地鞏固和深化學(xué)到的課程知識(shí)的運(yùn)用，掌握和理解公、鐵路中的橋梁設(shè)計(jì)和拱橋 的相關(guān)構(gòu)造情況，掌握拱橋設(shè)計(jì)的手算計(jì)算及橋博或midas軟件的操作步 驟及方法，學(xué)會(huì)如何快速運(yùn)用資源去查閱規(guī)范中的技術(shù)資料與經(jīng)驗(yàn)總結(jié), 重點(diǎn)強(qiáng)化基本理論與實(shí)際技能訓(xùn)練，升華到具體問題具體分析和解決問題 的思維和動(dòng)手能力。同時(shí)在完成好課題設(shè)計(jì)的具體實(shí)踐過程中，把握橋梁 的整個(gè)初步設(shè)計(jì)、計(jì)算的方法與原理、領(lǐng)會(huì)建橋中的特點(diǎn)要求及特點(diǎn)。1.1.1基本資料為加強(qiáng)長(zhǎng)巖縣界的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易和聯(lián)系，準(zhǔn)備在通往縣城的河流一處修建一座大橋。擬建橋梁位于貴州省安順市長(zhǎng)巖縣城外500m處的護(hù)城河上

13、, 根據(jù)勘探單位的調(diào)查和當(dāng)?shù)氐乃馁Y料顯示，該河長(zhǎng)度大約13000m,平 均河寬120m,其中最寬處210m,最窄處河寬90mo為了節(jié)約投資成本和 修建位置方便交通，經(jīng)過可行性調(diào)查的批準(zhǔn)報(bào)告，決定將橋擬建于河寬 200m處的城西門450m的位置。該處地質(zhì)情況如下：有四層地層組成，第 一層為覆蓋較厚的巖石地基，厚度約5.5m；第二層為粒徑大于0.075的砂 性土，厚度為3.2m；第三層為7<lp<15的粘性土層，厚度約4.4m； 第四層為軟弱土層。根據(jù)實(shí)際地址勘探報(bào)告表，浮水程度較弱，滲水透性 較弱，滲透系數(shù)小于0.12m/s晝夜。地質(zhì)資料情況表1-11蔣成：長(zhǎng)巖10

14、0m ±承式鋼筋混凝土箱型拱橋1.1.2設(shè)計(jì)思路本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主體思路構(gòu)成是完成橋型方案比選、合理拱軸線確定、 各構(gòu)件截面尺寸擬定、拱軸截面強(qiáng)度穩(wěn)定驗(yàn)算、立柱強(qiáng)度穩(wěn)定驗(yàn)算、蓋梁 強(qiáng)度及裂縫驗(yàn)算、設(shè)計(jì)cad圖紙的繪制等內(nèi)容。著重要求掌握如何參照規(guī) 范要求進(jìn)行壓彎構(gòu)件強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算、純彎構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算。在畢 業(yè)設(shè)計(jì)過程中至少要求參加一次工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)。1.2荷載和作用力1.2.1永久作用（1）結(jié)構(gòu)自身重量產(chǎn)生的自重力，對(duì)混凝土材料可考慮?5的誤差。（2）土重力，土壓力一般考慮到基礎(chǔ)埋深以上的土重力。（3）混凝土收縮徐變，由于澆筑混凝土達(dá)到齡期過程中，會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力使得結(jié)構(gòu)存在

15、初應(yīng)力，考慮折減系數(shù)u二0.45。（4）基礎(chǔ)變位作用力，已知拱橋是超靜定的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常由于地基不 均勻沉降產(chǎn)生基礎(chǔ)變位，導(dǎo)致出現(xiàn)橫向或縱向作用力，要從分考慮變位產(chǎn) 生的折減效應(yīng)系數(shù)u=0.50o（5）土側(cè)壓力，土的各個(gè)側(cè)面方向擠壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。1.2.2可變作用（1）支座摩阻力，由于各種作用在橋跨結(jié)構(gòu)，傳遞到支座使其產(chǎn)生 摩阻力。（2）汽車制動(dòng)力，來源于汽車行駛中的制動(dòng)、沖擊作用等產(chǎn)生的縱 向水平力作用于橋跨中結(jié)構(gòu)。（3）冰壓力，由于冰凍的收縮膨脹產(chǎn)生的力。（4）水流壓力，水流對(duì)橋墩產(chǎn)生的沖擊力和彎矩作用，對(duì)拱橋要根據(jù)流速大小考慮對(duì)拱的作用。1.13偶然作用偶然作用就是很難發(fā)生的小概率事件，設(shè)

16、計(jì)中要充分予以考慮。（1）漂流物體撞擊力。在人江大河中修建的橋梁工程，會(huì)因?yàn)楹樗?、漲潮等事故產(chǎn)生不明漂流物體的沖擊、碰撞，所以，在橋梁設(shè)計(jì)中要充分考慮到可能出現(xiàn)的不明漂流物的影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全，根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料，收集近10年以 內(nèi)出現(xiàn)的漂流物情況進(jìn)行分析并安全設(shè)計(jì)。華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（2）航行船只撞擊力航海事業(yè)的發(fā)展迅猛，使得船只、游艇、客輪等越來越龐大，一口發(fā) 生撞擊橋梁結(jié)構(gòu)的事故，就會(huì)有可能造結(jié)構(gòu)的損壞甚至倒塌的危險(xiǎn)，由于 速度快和重量較大，所以要在橋墩前面做一些防撞墩來保護(hù)主墩，以減少 主墩被航行船只的直接碰撞力，間接保護(hù)橋梁的耐久性。（3）地震作用力地震一般是不會(huì)發(fā)生，當(dāng)

17、時(shí)一旦發(fā)生造成的損失是不可估計(jì)的破壞, 可能產(chǎn)生剪切破壞橋墩，可能造成彎矩破壞等，所以要做好防護(hù)，如設(shè)置 合理的伸縮縫作為隔震減震袋，盡量不要把橋連成一個(gè)全整體，在地震多 分地帶區(qū)，設(shè)置隔震減震阻尼器來防止地震危害。（4）汽車意外撞擊力由于汽車產(chǎn)業(yè)的升級(jí)加速。車速提高和汽車的不斷普及大眾化，交通 事故也是給橋梁設(shè)計(jì)者一個(gè)重要考慮因素，主要通過設(shè)計(jì)防撞墻和防炫暈 系統(tǒng)，減少對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的撞擊作用和概率。1-23蔣成：長(zhǎng)巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋第二章方案比選2.1方案比選原則為實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興事業(yè)，國家投入大量資金支持的基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)，隨著 國家經(jīng)濟(jì)和國民收入不斷創(chuàng)新，生活水平的不斷提高，對(duì)基礎(chǔ)

18、建設(shè)的要求 越來越高，同樣也促進(jìn)橋梁建筑事業(yè)的迅猛發(fā)展，在橋梁必選方案中比選 岀一種合理的橋型，主要從以下四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行選擇取舍：安全、功能、經(jīng) 濟(jì)和美觀。其中橋梁的安全是尤其重要的，功能與經(jīng)濟(jì)次z。在過去的幾 年里，人們對(duì)橋下的功能不夠重視，但是由于近年來航運(yùn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展, 需要特別重視橋下通航凈空的要求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng) 一等耍求，橋與口然生態(tài)環(huán)境相融合的理念越來越深入人心，這同樣使得 橋梁美觀要求也逐步被重視起來。2.2橋型方案擬定方案一：連續(xù)梁橋在新國橋梁建設(shè)風(fēng)云的幾十年里，簡(jiǎn)支梁橋無疑是我國橋梁建筑史上 較為古老和成熟的一種適用于小跨徑的一橋種簡(jiǎn)單型，若是簡(jiǎn)支梁橋在支

19、 點(diǎn)連續(xù)而成就是如今見到的連續(xù)梁橋了，適用于中小跨徑的橋梁。該類橋 受到溫度變化及鋼筋混凝土收縮徐變等影響縱向位移較人，所以這也使得 活動(dòng)支座和伸縮縫的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。連續(xù)梁橋在恒載作用下，由于支點(diǎn)負(fù)彎矩 作用下可減少跨中正彎矩，連續(xù)梁橋是超靜定結(jié)構(gòu)，使得跨中正彎矩得到 一定的卸載?；A(chǔ)沉降將在結(jié)構(gòu)中附加內(nèi)力。因此，對(duì)于橋梁基礎(chǔ)要求較 高，且一般的跨徑不超過2530m,預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的跨徑常用40150mo連續(xù)梁橋布置圖2-14華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）?方案二：連續(xù)剛構(gòu)橋眾所周知，中小型的連續(xù)剛構(gòu)橋是預(yù)應(yīng)力混凝土梁氏梁橋的重要的、具有標(biāo)志性橋型之一。因?yàn)樗Y(jié)合并吸收了連續(xù)梁橋的橋和t型鋼構(gòu)橋的

20、受力特點(diǎn)，將主梁做成連續(xù)梁橋的與薄壁橋墩固結(jié)而成，連續(xù)鋼構(gòu)體系保 持了連續(xù)梁橋的各個(gè)優(yōu)點(diǎn)外，墩粱固結(jié)節(jié)省了大型支座的昂貴費(fèi)用，減少 了墩及基礎(chǔ)的工程量，并改善了結(jié)構(gòu)水平荷載作用下的受力性能，典型的 連續(xù)鋼構(gòu)體系對(duì)稱布置并采用平衡懸臂施工方法修建，支點(diǎn)截面的負(fù)彎矩 較大，但是鋼構(gòu)梁橋主梁連續(xù)是整體無縫的，能夠使得行午比較的平順舒 適?，F(xiàn)今的連續(xù)鋼構(gòu)體系十分適用于跨越河谷、海灣、山溝，有具有柔性 的單薄壁墩和雙薄壁墩兩種類型的體系。伴隨著高強(qiáng)度等級(jí)混凝土的發(fā)展 與應(yīng)用，以及高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線與大噸位群錨的研制成果，連續(xù) 鋼構(gòu)領(lǐng)域也在不斷增強(qiáng)加大它潛在的跨越江海湖泊的能力，但是在跨徑的 發(fā)展受

21、經(jīng)濟(jì)效益的很大制約，它的性價(jià)比低于拱橋。隨著修建數(shù)量的增多 和跨度增大，連續(xù)鋼構(gòu)橋出現(xiàn)主梁腹板開裂和跨中持續(xù)下?lián)系牟『?，需?在設(shè)計(jì)與施工方血做出優(yōu)化，連續(xù)體系在采用逐孔施工法時(shí)，采用較為先 進(jìn)的機(jī)械設(shè)備才能降低經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。連續(xù)剛構(gòu)橋布置圖2-15蔣成：長(zhǎng)巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋?方案三：鋼筋混凝土拱橋拱橋是我國歷史悠久口造型美觀的一種主要橋型，其造橋技術(shù)已經(jīng)十 分成熟，特別適用于屮小跨徑的橋梁。鋼筋混凝土拱橋的拱圈截面多數(shù)采 用箱型，可以達(dá)到自重輕且具有抗彎良好的性能。拱圈線型一般釆用懸鏈 線，可以計(jì)算出最合理拱軸線的線型來布置，以達(dá)到合理的發(fā)揮垢工材料 受壓的性能來抵抗荷載壓力

22、。采用梁氏拱上建筑可使橋梁造型更加輕巧美 觀，減輕拱上重力和對(duì)地基的壓力，以便獲得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。其屮 采用簡(jiǎn)支腹拱計(jì)算方便、施工簡(jiǎn)單，由底梁、立柱、蓋梁和縱向簡(jiǎn)支板梁 組成，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單實(shí)用，拱上的聯(lián)合作用基本上十分微弱，受 力相當(dāng)明確，便于施工且速度較快，能夠縮短建橋的工期。鋼筋混凝土拱橋發(fā)展比較的快，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的為了能夠發(fā)展進(jìn)一步減輕 自重、整體性、發(fā)揮裝配式施工的范圍及優(yōu)勢(shì)，讓鋼筋混凝土拱橋呈現(xiàn)千姿 百態(tài)，例如鋼架拱橋、桁架拱橋、二錢平板拱等整體型上承式拱橋。鋼筋混凝土拱橋布置圖2-36華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2.3橋梁方案對(duì)比通過以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)的敘述和比較，運(yùn)用安

23、全、功能、美觀、 經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等指標(biāo)做一個(gè)統(tǒng)計(jì)分析如下表格。擬定方案比較指標(biāo)表22根據(jù)以上指標(biāo)的比較可得，應(yīng)該優(yōu)先抉擇結(jié)構(gòu)安全等級(jí)高、功能滿足、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、協(xié)調(diào)美觀的io=loom跨徑的鋼筋混凝土上承式箱型拱橋。7蔣成：長(zhǎng)巖100m ±承式鋼筋混凝土箱型拱橋第三章拱圈計(jì)算3.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)荷載：公路一1級(jí)，人群荷載qr=3.0 kn/m橋面寬度:d=llm?（2 x 3.75+2 x 0.5+2 x 1.75） 凈矢高:f0?20m 凈跨徑:l0?100m 矢跨比:fol?io53,結(jié)構(gòu)材料采用c50混凝土，結(jié)構(gòu)容重?=25kn/m,抗壓設(shè)計(jì)fcd=22.4mpa,彈性模量 ec=3.45x104mpao 鋼筋的