論文空腹式等截面懸鏈線(xiàn)箱形無(wú)鉸拱橋設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)精選整理

1、 橋梁工程課程設(shè)計(jì)橋梁工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、 設(shè)計(jì)題目空腹式等截面懸鏈線(xiàn)箱形無(wú)鉸拱橋設(shè)計(jì)二、 設(shè)計(jì)資料1. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)，人群荷載3.5橋面凈空 凈人行道+安全帶凈跨徑；凈失高；凈跨比 2. 材料數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)布置要求拱頂填料平均厚度（包括路面，以下稱(chēng)路面）；材料容重主拱圈材料容重（包括橫隔板、施工超重） 拱上立柱（墻）材料容重 腹空拱圈材料容重 腹孔拱上填料容重鋼筋混凝土簡(jiǎn)支板材料容重主拱圈實(shí)腹段填料容重人行道板及欄桿重混凝土材料：強(qiáng)度等級(jí)為C40，主要強(qiáng)度指標(biāo)為：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彈性模量 普通鋼筋1） 縱向抗拉普通鋼筋采用HRB400鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉

2、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彈性模量 相對(duì)界限受壓區(qū)高度 2)箍筋及構(gòu)造鋼筋采用HRB335鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彈性模量 本橋采用支架現(xiàn)澆施工方法。主拱圈為單箱六室截面的鋼筋混凝土拱圈，由 C30混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑而成。拱上建筑可采用簡(jiǎn)支板形式或圓弧拱形式，凈跨為57m左右，拱腳至拱頂布置46跨左右 (主拱圈的具體幾何參照指導(dǎo)書(shū)實(shí)例修改自定)。3設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D602004) 交通人民出版社 交通部部頒標(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 D622004) 交通人民出版社 交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2

3、005) 交通人民出版社 公路設(shè)計(jì)手冊(cè)-拱橋(上) 人民交通出版社，2000.7三、 主拱圈截面幾何要素的計(jì)算（一） 主拱圈橫截面設(shè)計(jì) 拱圈截面高度按經(jīng)驗(yàn)公式估算 拱圈由6個(gè)各為1.5m寬的拱箱組成，全寬 （二） 箱形拱圈截面幾何性質(zhì)截面積 繞箱底邊緣的靜面矩 主拱圈截面重心軸： 主拱圈截面繞重心軸的慣性矩： 拱圈截面繞重心軸的回轉(zhuǎn)半徑： 四、 確定拱軸系數(shù)（一） 上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置1. 主拱圈假定,相應(yīng)的,查拱橋（上冊(cè)）表-20（6）得： 主拱圈的計(jì)算跨徑和計(jì)算失高： 拱鉸截面的水平投影和豎向投影： 將拱軸沿跨徑24等分，每等分長(zhǎng),每等分點(diǎn)拱軸線(xiàn)的縱坐標(biāo)，相應(yīng)的拱背面坐標(biāo)：,拱腹曲面坐標(biāo)，具體

4、數(shù)值見(jiàn)下表：35.443846114.175130.730570.8897160.88971613.2854132515.0648457532.490192170.81792911.594250.775040.8386660.83866610.7555831112.4329158929.536538330.6594589.3479030.816220.7963540.7963548.55154862610.1442564726.58288450.5222847.4034430.853470.7615970.7615976.641846568.16504011123.629230670.4044

5、165.7326490.886390.7333120.7333124.999337656.46596069420.675576830.304144.3112240.91480.7105380.7105383.6006860645.02176170917.7219230.223.1185280.938720.6924320.6924322.4260962423.81096073814.768269170.1507742.1372410.95830.6782840.6782841.4589565132.81552543711.814615330.0954561.3531010.97380.6674

6、880.6674880.6856129712.0205893528.86096150.0532430.7547260.985490.659570.659570.0951560541.4142967865.9073076670.0235210.3334130.993630.6541670.654167-0.320753820.9875802652.9536538330.0058590.0830520.998420.6510290.651029-0.567976540.73408070900010.650.65-0.650.652.拱上腹孔布置從主拱兩端起拱線(xiàn)起向外延伸3m后向跨中對(duì)稱(chēng)布置5對(duì)圓弧

7、小拱，腹拱圈厚d=0.35m，凈跨徑l0=4.8m，凈矢高f0=0.8m，座落在寬為 0.5m的鋼筋混凝土排架式腹拱墩支承的寬為 0.6m的鋼筋混凝土蓋梁上。腹拱拱頂?shù)墓氨澈椭鞴肮绊數(shù)墓氨吃谕粯?biāo)高。腹拱墩墩中線(xiàn)的橫坐標(biāo)lx，以及各墩中線(xiàn)自主拱拱背到腹拱起拱線(xiàn)的高度 h=y1+y上(1-1/cos) - (d+f0)，分別計(jì)算如表由f0/l0=1/8，查拱橋(上冊(cè))表3-2得 sin0=0.6，cos0=0.8，0=36.870腹拱拱腳的水平投影和豎向投影 x=dsin0=0.350.6=0.21m； y=dcos0=0.350.8=0.28m（二）上部恒載計(jì)算1、橋面系欄桿：g=52kN/m

8、2、主拱圈恒載3、拱上空腹段恒載腹拱圈外弧跨徑 腹拱圈內(nèi)弧半徑腹拱圈重 腹拱側(cè)墻護(hù)拱重填料及路面重兩腹拱之間起拱線(xiàn)以上部分重力一個(gè)腹拱重力： 腹孔下部蓋梁重力底梁重力1號(hào)立柱重力2號(hào)立柱重力3號(hào)立柱重力4號(hào)橫墻重力5號(hào)腹拱座重力腹孔集中力拱上實(shí)腹段的荷載拱頂填料及橋面系重懸鏈線(xiàn)曲邊三角形腹拱推力靠近主拱拱頂一側(cè)的腹拱，一般多做成兩平鉸拱，在較大的恒載作用下和考慮到周?chē)奶盍系葮?gòu)造的作用，可以折中地按無(wú)鉸圓弧拱計(jì)算其推力，而不計(jì)彎矩的影響。 腹拱拱腳的水平推力 查拱橋(上冊(cè))表(I)-4得 腹拱拱腳推力作用線(xiàn)的縱坐標(biāo)如圖所示，其距x軸的偏心距為： 腹拱推力對(duì)各截面重心產(chǎn)生的力矩：驗(yàn)算拱軸系數(shù)恒載

9、對(duì)l/4截面和拱腳截面的力矩見(jiàn)下表：五、拱圈彈性中心及彈性壓縮系數(shù)1 彈性中心 彈性壓縮系數(shù) 六、主拱圈截面內(nèi)力計(jì)算(一)結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計(jì)算 (1)假載內(nèi)力a.求假載 b.假載內(nèi)力假載產(chǎn)生的內(nèi)力可以將其直接布置在內(nèi)力影響線(xiàn)上求得。不考慮彈性壓縮的假載內(nèi)力見(jiàn)下表0.001985025.0659.949628183.12620.12742354.498745.17022831.373-0.001245025.065-6.23108-114.6850.12742354.498745.17022831.3730.00445025.06522.11029406.94720.12742354.498745.

10、17022831.3730.270.8876914.17754260.9423計(jì)入彈性壓縮的假載內(nèi)力計(jì)入彈性壓縮的假載內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)下表(2)“拱軸線(xiàn)恒載”內(nèi)力 a.推力 b.考慮彈性壓縮的內(nèi)力考慮彈性壓縮的“拱軸線(xiàn)恒載”內(nèi)力見(jiàn)下表(3)考慮確定m系數(shù)偏差影響的恒載內(nèi)力考慮m系數(shù)偏差影響的恒載內(nèi)力等于“拱軸線(xiàn)m的恒載”內(nèi)力加上“假載”的內(nèi)力，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表2.“恒載壓力線(xiàn)”偏離拱軸線(xiàn)的影響 “恒載壓力線(xiàn)”(指空腹式無(wú)鉸拱橋不考慮拱軸線(xiàn)的偏離和恒載彈性壓縮影響的恒載壓力線(xiàn)，也就是人們所說(shuō)的“三鉸拱恒載壓力線(xiàn)”)與拱軸線(xiàn)在“五點(diǎn)”以外的偏離影響可以用一般力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算，參見(jiàn)圖13。 (1)“恒載壓力

11、線(xiàn)”偏離拱軸線(xiàn)的偏離彎矩Mp計(jì)算恒載偏離彎矩Mp，首先要計(jì)算出橋跨結(jié)構(gòu)沿跨徑各等分段的分塊恒載對(duì)各截面的力矩，再算各截面壓力線(xiàn)的縱坐標(biāo)，然后才能求得Mp。下面按主拱圈、拱上實(shí)腹段和各集中力三部分計(jì)算各分塊恒載對(duì)各截面的力矩。 a.主拱圈自重對(duì)各截面產(chǎn)生的力矩Ml在這里，對(duì)于所要求的每一等分點(diǎn)而言，積分上限為常數(shù)，并不計(jì)等式前面的負(fù)號(hào)，則上式為：式中：可根據(jù)值從拱橋(例集)附表1-1查得； 可根據(jù)值從拱橋(例集)附表1-2查得 主拱圈對(duì)各截面的力矩M1的值見(jiàn)下表b.拱上實(shí)腹段恒載對(duì)各截面產(chǎn)生的彎矩M2 計(jì)算拱上實(shí)腹段的恒載時(shí)，必須將拱頂填料及面層的矩形板塊和其下面的懸鏈線(xiàn)曲邊三角形塊分開(kāi)才能準(zhǔn)確

12、計(jì)算，否則只能是近似的。 (a)矩形板塊從拱頂?shù)矫總€(gè)截面的矩形板塊的重力： 對(duì)實(shí)腹段里每個(gè)截面的力矩： 對(duì)空腹段里每個(gè)截面的力矩： 各截面的力矩見(jiàn)下表 (b)懸鏈線(xiàn)曲邊三角形塊從拱頂?shù)饺我饨孛娴闹亓?參見(jiàn)上表) 每一塊Pi的重心的橫坐標(biāo)： 在實(shí)腹段里，截面重心到任意截面的力臂為，在空腹段里，整塊曲邊三角形面積的重心到每個(gè)截面的力臂為。每個(gè)截面的力矩見(jiàn)上表c.各集中力對(duì)各截面的力矩M3拱上空腹段的腹孔和橫隔板等各集中力及其相應(yīng)的橫坐標(biāo)lx。在前面已經(jīng)求出，各豎向集中力到截面的力臂，產(chǎn)生的力矩；腹拱水平推力Hg作用在第7與第8截面之間，對(duì)07截面產(chǎn)生的力矩 。具體計(jì)算見(jiàn)下表。d.計(jì)算偏離彎矩Mp上

13、部結(jié)構(gòu)恒載對(duì)拱圈各截面重心的彎矩：壓力線(xiàn)的縱坐標(biāo)： 式中，Hg為不計(jì)彈性壓縮的恒載水平推力： 各截面上“恒載壓力線(xiàn)”偏離拱軸線(xiàn)的值：i偏離彎矩具體數(shù)值見(jiàn)下表(2)偏離彎矩Mp在彈性中心產(chǎn)生的贅余力贅余力各項(xiàng)的計(jì)算見(jiàn)下表。 由上表1得 (3)“恒載壓力線(xiàn)”偏離拱軸線(xiàn)的附加內(nèi)力“恒載壓力線(xiàn)”偏離拱軸線(xiàn)在拱圈任意截面中產(chǎn)生的附加內(nèi)力為 拱頂、l/4截面、拱腳三個(gè)截面的附加內(nèi)力見(jiàn)下表。 (4)空腹式無(wú)鉸拱的恒載壓力線(xiàn)空腹式無(wú)鉸拱橋在恒載作用下考慮壓力線(xiàn)與拱軸線(xiàn)的偏離以及恒載彈性壓縮的影響之后，拱中任意截面存在三個(gè)內(nèi)力這三個(gè)力的合力作用點(diǎn)的偏心距為 所以，空腹式無(wú)鉸拱橋恒載壓力線(xiàn)的縱坐標(biāo)空腹式無(wú)鉸拱恒載

14、壓力線(xiàn)的縱坐標(biāo)值見(jiàn)下表3.空腹無(wú)鉸拱的實(shí)際恒載內(nèi)力空腹式無(wú)鉸拱的實(shí)際恒載內(nèi)力等于計(jì)人拱軸系數(shù)m的偏差影響的內(nèi)力與“壓力線(xiàn)”及拱軸線(xiàn)偏離的附加內(nèi)力之和，其結(jié)果見(jiàn)下表(二)活載內(nèi)力計(jì)算1.公路-I級(jí)和人群荷載內(nèi)力車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值采用10.5KN/m，計(jì)算剪力時(shí)，所加集中力荷載P采用360KN人群荷載 橋梁基頻：不計(jì)彈性壓縮的公路-I級(jí)及人群荷載內(nèi)力見(jiàn)下表接上表：計(jì)人彈性壓縮的公路-I級(jí)及人群荷載內(nèi)力見(jiàn)下表接上表(三)溫度變化、混凝土收縮、徐變的內(nèi)力計(jì)算溫度變化為其它可變荷載，混凝土收縮、徐變?yōu)橛谰煤奢d，似乎要分項(xiàng)計(jì)算，但考慮到習(xí)慣和可能，還是將三者一起計(jì)算。拱圈合攏溫度7 月平均最低氣溫2

15、 月平均最高氣溫30 拱圈材料彈性模量 拱圈材料線(xiàn)脹縮系數(shù) 混凝土收縮作用按下降10溫度的影響計(jì)入。混凝土徐變作用的影響： 當(dāng)計(jì)算溫度內(nèi)力時(shí)以；當(dāng)計(jì)算混凝土收縮內(nèi)力時(shí)以的系數(shù)計(jì)入。 因此，計(jì)算降低溫度時(shí) 計(jì)算升高溫度時(shí) 溫度變化、混凝土徐變和收縮在彈性中心產(chǎn)生的水平力 溫度變化、混凝土徐變和收縮的內(nèi)力見(jiàn)下表。七.主拱圈正截面強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)橋規(guī)(JTJ D60-2004)的規(guī)定，構(gòu)件按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的原則是：荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。即或式中： -承載能力極限狀態(tài)下作用幾本基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值； -結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)于公路-級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用1.1的安全系數(shù)； -第i個(gè)永

16、久作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，按照J(rèn)TGD60-2004的表采用； -第i個(gè)永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值； -汽車(chē)荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，取用1.4； -汽車(chē)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值； -在作用效應(yīng)組合中除去汽車(chē)荷載效應(yīng)和風(fēng)荷載以外的其他第i個(gè)可變作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，取用1.4 -在作用效應(yīng)組合中除去汽車(chē)荷載效應(yīng)外的其他第j個(gè)可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值； -在作用效應(yīng)組合中，除汽車(chē)荷載效應(yīng)外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)，當(dāng)永久作用與汽車(chē)荷載和人群荷載組合時(shí)，人群荷載的組合系數(shù)取=0.80，,當(dāng)除汽車(chē)荷載外尚有兩種其他可變作用參與組合時(shí)，=0.70；以此類(lèi)推。對(duì)于本課程設(shè)計(jì)的橋梁，取用：永久作用：結(jié)構(gòu)自重、

17、混凝土收縮徐變可變荷載作用：汽車(chē)和人群荷載其他可變荷載作用：溫度變化故有： 短期組合 長(zhǎng)期組合 每種荷載組合的設(shè)計(jì)值見(jiàn)荷載組合計(jì)算表 注：荷載安全系數(shù)的取值：結(jié)構(gòu)自重彎矩與汽車(chē)荷載彎矩同號(hào)時(shí)恒載系數(shù)取1.2，異號(hào)時(shí)取0.9。2.拱圈截面抗力結(jié)構(gòu)構(gòu)建驗(yàn)算承載力時(shí)，應(yīng)按下列公式計(jì)算： （）式中 ； Nd-軸向力設(shè)計(jì)值； A-構(gòu)件截面面積 fcd-標(biāo)準(zhǔn)層抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C30混凝土為fcd=13.8MPa; -偏心距e和長(zhǎng)細(xì)比對(duì)受壓構(gòu)件的影響系數(shù)，見(jiàn)JTG D61-2004規(guī)范第條。 （-1） (-2) (-3)式中： x、y-分別為x方向、y方向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)； x、y-分別為x方向、y方向截面重心至偏心方向的截面邊緣的距離； ex、ey-軸線(xiàn)力在x方向、y方向的偏心距，ex=0,ey=Mxd/Nd,其中Mxd為繞x軸的彎矩設(shè)計(jì)值，Nd為軸向力設(shè)計(jì)值； m-截面形狀系數(shù)，箱形截面m=8； i