桥梁工程毕业设计（论文）-跨径110m中承式钢管混凝土悬索线拱桥设计.doc

目录xxxXXX桥梁工程（1）班土木建筑学院跨径110m中承式钢管混凝土悬链线拱桥全套图纸加153893706目 录第一章 绪论11.1 概述11.2发展概况与前景11.3本文主要研究内容2第二章 毕业设计资料32.1题目32.2毕业设计目的32.3设计条件32.4设计任务3第三章 桥型方案比选43.1桥型比选基本原则43.2方案比选43.3.1连续梁桥43.2.2斜拉桥43.2.3 拱桥5第四章 结构尺寸拟定64.1 拟定桥面宽度64.2 拟定桥面主要结构参数64.2.1 主拱圈参数64.2.2 主拱圈截面64.2.3桥面板64.2.4纵、横梁参数74.2.5吊杆、立柱和横撑参数74.3 悬链线参数7第五章 桥面板内力计算与配筋95.1桥面板计算（采用整体现浇桥面板）95.1.1判断是否单向板95.1.2横梁内力计算95.1.3 活载内力计算95.2荷载组合135.2.1 承载能力极限状态设计135.2.2 正常使用极限状态设计145.3 配筋验算：145.3.1 配置钢筋145.3.2 配筋验算15第六章 横梁内力计算与配筋验算176.1 确定在中横梁上的计算荷载176.2 绘制中横梁内力影响线186.3截面内力计算206.4 内力组合226.4.1 承载能力极限状态设计226.4.2 正常使用极限状态设计226.5 截面配筋验算236.5.1 材料性能参数236.5.2 横梁主要结构尺寸246.5.3 预应力混凝土梁设计24第七章 小纵梁内力计算与配筋307.1 恒载内力计算307.2 活载横向分布系数计算：307.3 活载内力计算327.3.1 小纵梁跨中弯矩327.3.2 小纵梁支点剪力337.4 荷载组合357.4.1 承载能力极限状态设计357.4.2 正常使用极限状态357.5 截面配筋验算367.5.1 拟采用材料相关参数367.5.2 配筋复核377.5.3 斜截面抗剪承载力计算377.5.4 斜截面抗剪承载力复核387.5.5 正常使用极限状态39第八章 桥梁博士程序建立与计算428.1 建立基本信息428.2 纵梁预应力计算428.3 计算吊索面积和立柱面积438.3.1 计算活载支承反力438.3.2 计算恒载支承反力44第九章 桥梁博士数据输出469.1 内力位移计算部分469.1.1 项目的建立469.1.2 输入总体信息479.1.3 输入单元信息48图9-1-19559.1.4输入钢束信息569.1.5 输入施工信息599.1.6 输入使用信息629.2 模型正确性判断639.2.1安装杆件和施加二期恒载阶段永久荷载内力及位移图正确的判断639.2.2 张拉预应力荷载阶段内力与位移图的正确判断。679.2.3 调索阶段累计内力图的正确判断689.2.4成桥后结构重力内力图正确判断699.2.5 成桥后预应力内力位移图正确判断699.2.6 成桥后收缩徐变内力位移图正确判断。709.2.7 成桥后荷载内力图719.2.8桥面板非线性温度内力位移图78第十章 模型安全性验算7910.1主拱验算7910.1.1拱圈承载力验算7910.1.2拱肋整体稳定性验算7910.1.3主拱圈应力验算80设计总结161参考文献162致谢163第一章 绪论1.1 概述 钢管混凝土拱桥属于钢-混凝土组合结构中的一种。 钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度，同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土灌浇，施工过程中钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工周期。1.2发展概况与前景 钢管混凝土在工程中应用已有一百多年的历史，当时钢管混凝土主要用来防止内部锈蚀并承受压力。钢管混凝土作为钢-混凝土组合材料的一种，一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用，提高抗压强度和延性，将钢材和混凝土有机的组合起来。 在本世纪的30年代，苏联建造了跨越列宁格勒涅瓦河的钢管混凝土拱桥组合体系和位于西伯利亚跨度达140m的桁架肋钢管混凝土拱桥。 图1-2-1 在国内，从1959年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用。进入80年代，钢管混凝土在桥梁工程中开始得到应用，1990年，我国第一座钢管混凝土拱桥-四川旺川东河大桥建成，该桥为跨径110m的下承式预应力钢筋混凝土系杆拱桥。此后短短几年内，据不完全统计，我国已建和在建的钢管混凝土拱桥已近40座在这些桥梁中结构形式和施工方法丰富化，使用的范围遍及全国各地，发展势头迅猛。 钢管混凝土拱桥结构性能优越，跨越能力大，结构体系灵活多样，既可做成有推力拱，也可做成无推力的系杆拱，并能很好的适应不同地质与地形，外形优美，因此倍受桥梁工程界青睐。近几年随着对钢管混凝土拱桥跨径记录在不断创新，技术在不断提高。原哈尔滨工程学院钟善桐教授曾撰文指出系杆拱桥跨度可达600m左右。 同济大学周念先教授指出：在500-1000m的超大范围内可供比选的方案有悬索桥、斜拉桥和系杆拱桥。虽一时不具备1000m的把握，但可以650m为第一目标，钢管混凝土拱在结构体系和施工方法上都具有更大的跨越能力，为拱桥跨径的继续向前推进提供了可能，相信经过广大桥梁工作者的努力，跨径650m的拱桥在不远的将来会在我国实现，待有了成功经验后，再向1000m前进。1.3本文主要研究内容 本课题设计主要步骤是通过桥型比选、结构尺寸拟定、内力计算、配筋验算等对桥梁各构件进行设计，最后运用桥梁博士软件进行桥梁结构分析和验算，最终的设计要求是拱桥各方面满足规范。 第二章 毕业设计资料2.1题目 跨径110m中承式钢管混凝土悬索线拱桥设计2.2毕业设计目的 毕业设计是学生在毕业前的最后学习和综合训练阶段，是学习深化、拓宽、综合教学的重要过程，是学习、研究、与实践成果的全面总结，是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验，是毕业及学位资格认定的重要依据，要求学生以严谨、勤奋、求实、创新的良好学风完成毕业设计工作，综合运用所学知识解决工程实际问题，进一步提高分析问题，解决问题的能力。2.3设计条件 1、公路等级：一级2、道路宽度：双向六车道+2m人行道3、失跨比：1/54、拱轴线：悬链线5、拱轴截面：等截面6、设计规范： 公路桥涵设计通用规范（JTJ021-04） 公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（JTD62-2004） 公路桥涵钢结构设计规范（JTJ025-86） 2.4设计任务 1、杆件截面几何参数计算 2、桥面系验算 3、点算模型建立 4、各施工阶段内力和应力计算 5、活载温度作用计算 6、作用组合计算 7、强度验算（各施工阶段、使用阶段） 8、拱的稳定性验算 9、纵梁和立柱设计第三章 桥型方案比选3.1桥型比选基本原则在不同种桥型比选中，我们需要贯彻实用、安全、美观的前提下，在地形条件还需要进行技术、经济、施工、跨径等方面进行合理分析对比，最后确定桥型。3.2方案比选 根据桥位地形状况，初步设计阶段做了三个方案比选： 3.3.1连续梁桥 梁桥的特点是指结构在垂直荷载下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算简单，设计和施工的方法较成熟，适合地形平坦，且便于施工。如图3-3-1所示： 图3-3-1 3.2.2斜拉桥 特点：依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，弯矩与跨度无关，与拉索的距离有关。适用于大跨、特大跨度桥梁。虽然施工方便，但技术不成熟，适合平原地区。如下图3-3-2所示： 图3-3-23.2.3 拱桥 特点：在竖直荷载作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。由于桥位处基岩埋置较浅，地质条件适宜采用拱桥方案，再因钢管混凝土拱桥在美观、施工、造价等方面明显优于其他桥型。如下图3-3-3所示： 图3-3-3桥型项目连续梁桥斜拉桥拱桥技术技术比较成熟技术还不是很成熟技术比较成熟经济由于桥墩多不是很经济桥塔施工复杂，不是非常经济比较经济施工施工简单施工复杂施工简单跨径适用于中小跨径适用于大跨径适用于中小跨径由以上对比可知钢管混凝土拱桥在美观、施工、经济等方面明显优于其他方案，为此选择采用中承式钢管混凝土拱桥。第四章 结构尺寸拟定4.1 拟定桥面宽度 桥面外缘间总宽30m 详细构造：0.5（防护撞栏）+1.0（人行道）+3.753（人行道）+1.0（路缘带）+2.0（中央分隔带）+1.0（路缘带）+3.753（人行道）+1.0（人行道）+0.5（防护撞栏）m4.2 拟定桥面主要结构参数4.2.1 主拱圈参数 失跨比1/5，吊杆和立柱间距相同，同为10m，横梁间距为6m，纵梁间距为2.7m。 4.2.2 主拱圈截面拟定主拱圈截面，主拱圈高度一般为跨径的1/30-1/60，宽度一般由横向稳定决定，高度控制为0.5-1. 拱肋选择单圆形截面，如图4-2-1所示： 4.2.3桥面板 根据纵、横梁与小纵梁形成的网格纵、横梁结构，拟定桥面板厚度，一般为纵、横梁间距的1/10-1/30,约为20-50cm, 桥面板厚度取30cm4.2.4纵、横梁参数 横梁高度一般为拱肋横向间距的1/8-1/10，宽度应能满足布置预应力锚具，约需布置4个OVM锚具。横梁高度为2.5m，宽度0.8m。端横梁的高度一般与普通横向相同，宽度由拱座大小决定。 纵梁高度一般为立柱间距的1/10-1/20。纵梁高度为1m，宽度0.6m小纵梁高度一般为横梁间距的1/10-1/15，宽度由受力计算确定，其主要作用是承担桥板分配的纵向车辆荷载。小纵梁高度为0.5m，宽度0.2m。 4.2.5吊杆、立柱和横撑参数 吊杆采用7的镀锌钢丝墩头锚成品吊杆，外包双层PE防护，分别锚固于拱肋的下缀板横梁下部，立柱采用直径为0.6的圆形截面。 拱肋共设2道空钢管桁式K字横撑和1道空钢管桁式一字横撑，横撑采用325mm，厚度为8mm，且拱肋与桥面系交界处的固定也起横撑作用。 4.3 悬链线参数 当=1时，y1=f， 如m为已知值，则当m=1，则表示恒载为均布荷载，其恒载压力线为抛物线此时y1按求得，公式可看出，当拱的跨径和失高确定后，悬链线的形状将取决于拱轴系数m，m与拱跨1/4点的纵坐标的关系为： 拱跨1/4坐标随m增大而减小。 桥的纵断面图如下图4-3-1所示： 图4-3-1桥的平面图如下图4-3-2所示 图4-3-2 第五章 桥面板内力计算与配筋5.1桥面板计算（采用整体现浇桥面板）5.1.1判断是否单向板由横纵梁间距可得： =6/2.7=2.22,则为单向板5.1.2横梁内力计算以每延米恒载计算纵向1m宽度的板条来计算桥面铺装：1、2cm厚沥青混凝土面层（重度21） 平均厚度9cm的C25混凝土底层（重度为23） 桥面板钢筋混凝土的重度为25（板厚30cm） 设每延米板上的恒载g： 沥青混凝土面层： C25混凝土底层： 桥面板自重： 合计：g=2、每延米板条的恒载内力： 弯矩： 剪力： 5.1.3 活载内力计算 根据公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004） 局部加载选用车辆荷载，规范中规定，车辆荷载前轮着地长度为0.20.3m，中后轮着地尺寸为0.20.6，则板上荷载压力面的边长为： 前轮： 中、后轮： 规范中给出了车辆荷载的立面和平面尺寸，纵向而言，前轮与中轮前轴距离为3.0m，中轮后轴与后轮前轴距离为7.0m，中轮和后轮的前后轴之间的距离为1.4m；横向而言，同一车辆两个车轮之间的距离为1.8m，并行车辆两轮最近距离为1.3m 。计算车辆荷载对于跨中的有效分布宽度： 前轮： 中、后轮： 即由此可知，中后轮的纵向有效分布宽度存在叠加部分，计算叠加的有效部分宽度为： 布置在两个纵梁之间的车轮中心距最近车轮边缘的距离为： 则在多跨连续单向板计算中，车轮作用在横向产生了叠加效应。 计算车辆位于板的支承处 计算跨中活载，用简支梁计算，则： 弯矩最大值取于跨中处 则 即 剪力最大值取支点处，支点处剪力为： 则进行活载内力修正： 跨中活载弯矩 支点活载弯矩 支点剪力：支点和剪力图图5-1-1、5-1-2、5-1-3、5-1-4、5-1-5、如下所示： 图5-1-1图5-1-2图5-1-3图5-1-4图5-1-55.2荷载组合 公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）的规定，分别对桥面板承载能力极限状态设计，并进行不同作用的效应组合。 5.2.1 承载能力极限状态设计 本设计中无需考虑偶然作用，故不需进行偶然作用组合，仅需做基本组合，其中结构重度系数取1.1，永久作用效应分项系数取1.2，汽车荷载效应分项系数取1.4. 则 跨中弯矩组合： 支点弯矩组合： 支点处剪力组合： 5.2.2 正常使用极限状态设计 在不考虑汽车荷载外的其他可变作用的前提下，作用短期效应组合值显然大于作用长期效应组合，仅选短期效应组合进行计算，其中汽车荷载（不计冲击力）的频遇值系数取0.7，则有：1、短期效应组合 多跨连续单向板跨中弯矩组合： 支点处弯矩组合： 支点处剪力组合 2、长期效应组合 跨中弯矩组合： 支点弯矩组合： 支点剪力组合： 5.3 配筋验算： 5.3.1 配置钢筋 钢筋的配置原则为按最不利荷载效应配置钢筋满足要求。 由桥面板采用C50混凝土和HRB400钢筋可知： =330 桥面板厚度为, 净保护层 取 代入下式得： 将X代入下式，求得所需钢筋截面面积为： 如下图5-3-1所示：图5-3-1查阅相关资料可知： 桥面板钢筋取810（外径11.6） 提供钢筋面积： 5.3.2 配筋验算计算截面的配筋率： 由，表明配筋率满足最小配筋率要求。 由公式求受压区高度： 求得截面所能承受的弯矩组合设计值为： 计算结果表明该构件正截面承载力是足够的。连续板支点处截面配筋计算和上面一样，由此上、下缘配筋相同，均 为10255mm. 配筋布置图5-3-2如下所示： 图5-3-2 矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求： 因此满足抗剪最小尺寸要求。由 因此,不需对斜截面进行抗剪强度计算,仅需按构造要求配置钢筋,直径应小于8 mm ,间距不应大于200 mm,因此设计中桥面板内分布钢筋采用10200mm. 第六章 横梁内力计算与配筋验算 6.1 确定在中横梁上的计算荷载 横梁内力计算按刚性横梁法进行计算 1.对于跨中荷载横梁的最不利荷载位置示例（1）：（车道荷载）图6-1-1； 图6-1-1公路级车道，荷载均布标准值 , 集中荷载标准值 则 2. 对于跨中横梁的最不利荷载位置示例（2）： （车辆荷载）车辆荷载: 两者进行对比可知，最不利荷载为情形（1) 即 一侧人行道人群荷载： 图6-1-2车辆荷载 两者进行对比可知，最不利荷载为情形（1) 即 , 一侧人行道人群荷载： =6.2 绘制中横梁内力影响线 图6-2-1 由图可知，1号梁的横向影响线竖坐标值为： 由此可得 6号梁和11号梁的横向影响线坐标值分别为： (1) 绘制弯矩影响线 对于6号主梁截面的弯矩影响线可计算如下 P=1 作用于1号梁轴上时： P=1 作用于6号主梁时：（=0.091） P=1 作用于11号梁轴上时： 通过以上两个已知影响线上点的位置绘出影响线 ，如下图6-2-2所示： 图6-2-26.3截面内力计算 将求得的计算荷载P0在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响，其中汽车荷载冲击系数u取为0.3, 则有：（1）弯矩：布置5车道时: 布置4车道时： 布置3车道时： 布置2车道时： 则（3车道） (2) 剪力：布置6车道： 布置5车道： 布置4车道： 布置3车道： 布置2车道： (4车道） (3) 人群荷载： 桥面板及纵梁自重对横梁产生的弯矩和剪力： 横梁自重产生的弯矩和剪力 则 6.4 内力组合6.4.1 承载能力极限状态设计 横梁跨中弯矩组合： 横梁支点处剪力组合： 6.4.2 正常使用极限状态设计 （1）短期荷载组合（不计冲击力） 横梁跨中弯矩： 横梁支点处剪力： (2) 长期荷载组合 （不计冲击力） 横梁跨中弯矩： 横梁支点处剪力： 6.5 截面配筋验算6.5.1 材料性能参数采用预应力混凝土横梁设计1、混凝土：强度等级：C50主要强度指标：强度设计值：， ； 强度标准值： ； 弹性模量： 2、预应力钢筋 采用标准型 -15.2-1860-GB/T5224-1995 钢绞线 其强度指标：抗压强度标准值：； 抗拉强度设计值：；弹性模量： 相对界限受压区高度：， 3、普通钢筋（1） 纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋， 其强度指标为： 抗拉强度标准值 ； 抗拉强度设计值；弹性模量 相对受压区高度： （2）箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为： 抗拉强度标准值：； 抗拉强度设计值： 弹性模量： 6.5.2 横梁主要结构尺寸 横梁全长30m，计算跨径27m，横梁高度h=2500 mm，横梁间距d=6000mm ,宽度800mm.6.5.3 预应力混凝土梁设计 （1）预应力钢筋数量的确定与布置 根据跨中截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量，为满足抗裂要求，所需的有效的预加力： 为短期效应组合设计值，查表得=6890.44 A、W为估算钢筋时近似采用毛截面几何性质： 计算截面尺寸： =2500800 = 2 =1/6800=0.833 为预应力钢筋重心至毛截面中心的距离 设=300mm ，= 2500/2-300 =950 mm 拟采用15.2钢绞线，单根钢绞线的截面面积=139 抗拉强度=1860 ； 张拉控制应力取 考虑预应力损失可将系数降为0.55 则：=0.551860=1023需预应力钢绞线的面积为： =5932225.64/1023=5798.86采用4束1215.2预应力钢筋，预应力束的截面面积 采用OVM15-6型锚具，10金属波纹管成孔，预留孔道直径为75mm，预应力筋束布置如下图6-5-1所示：图6-5-1(2) 承载能力极限状态计算： 1、跨中截面正截面承载能力计算： 跨中截面尺寸及配筋情况： 由条件，计算混凝土受压区高度： 代入 计算截面承载力： 计算结果表明跨中截面抗弯承载力满足要求。2、 斜截面抗剪承载力计算： 选用距支点h/2处进行斜截面抗剪承载力复核，箍筋采用HRB335钢筋，直径8mm，双肢箍，间距200mm，距支点相当于一倍梁高范围内，箍筋间距100mm。 距支点h/2处斜截面抗剪承载力承载力计算：首先，进行截面抗剪强度上、下限复核， 其中： 表示验算截面处剪力组合设计值 为支点h/2=1280mm处设计值，=1664.94 KN 预应力提高系数 由上可知，不需进行斜截面抗剪承载力验算。（3） 正常使用极限状态计算 1、全预应力混凝土构件抗裂性验算 a、正截面抗裂性验算 正截面抗裂性验算以跨中截面受拉边的正应力控制，在荷载短期效应组合作用下应满足： 其中： 为在荷载短期作用下，截面受拉边缘的应力， 其中； 为截面下边缘的有效预压应力： 代入得： 计算结果表明，在短期效应组合下，正截面抗裂性满足要求。2、 斜截面抗裂性验算 斜截面抗裂验算以主拉应力控制，一般取变截面点分别计算，但由于是等截面，则取截面最下缘处，在荷载短期效应组合下的主拉应力，应满足的要求：为荷载短期效应组合作用下的主拉应力 （2） 变形计算： a、使用阶段的挠度计算 使用阶段的挠度值，按短期荷载组合计算，并考虑长期影响系数对C50混凝土刚度 荷载短期效应组合作用下挠度值，按等效均布荷载作用情况下计算： 由自重产生的挠度值按等效均布荷载作用情况 则 消除自重产生的挠度，并考虑挠度长期影响系数后，使用阶段挠度值： 计算表明设计挠度值满足规范要求。b、预加力产生的反拱度:预拱度设置截面刚度按跨中截面刚度按毛截面确定 反拱长期增长系数 预加力引起的跨中挠度为： 其中： 则算得故应设置预拱度，且值为： 第七章 小纵梁内力计算与配筋7.1 恒载内力计算 纵梁上结构自重： 纵梁自重： 总计： 跨中弯矩： 支点剪力： 则小纵梁内力为负弯矩： 正弯矩： 剪力： 7.2 活载横向分布系数计算： 由设计可知边缘是处于最不利荷载位置，则求1号梁横向分布系数： 与横梁求解部分相同： 布置6车道时： 横向布置车道数时，车道数多于2时应乘以折减系数 则 布置车道数为5时； 布置车道数为4时； 布置车道数为3时； 布置车道数为2时； 则 （4车道） 人行道横向分布系数m 支点的荷载横向分布系数计算如图7-2-1所示： 图7-2-1 3、4、5、6号梁的支承处横向分布系数： 1号梁的支承处横向分布系数为： 由于3号梁在跨中的横向分布系数小于1号梁在跨中的横向分布系数 ，且用刚性横梁法算出的 , 比杠杆法求出的 ，在纵向长度上所占比例多2倍。 则取1号梁支承处的横向分布系数 人行道的支承处横向分布系数 如图7-2-2所示；图7-2-27.3 活载内力计算7.3.1 小纵梁跨中弯矩 图7-3-1 如上图7-3-1所示： 汽车在跨中产生的弯矩： 人群在跨中产生的弯矩： 如下图7-3-2所示：图7-3-27.3.2 小纵梁支点剪力 计算剪力时 1、 汽车在支点产生的剪力：如图7-3-所示：图7-3-3 人群在支点产生的剪力： 则对于小纵梁为连续梁时： 正弯矩： 负弯矩： 剪力： 7.4 荷载组合7.4.1 承载能力极限状态设计 正弯矩组合： 负弯矩组合： 支点剪力组合： 7.4.2 正常使用极限状态 1、短期效应组合 正弯矩： 负弯矩： 支点剪力组合： （2） 长期作用效应组合： 正弯矩组合： 负弯矩组合： 支点剪力组合： 7.5 截面配筋验算7.5.1 拟采用材料相关参数 HRB400钢筋 ： C50混凝土 ： 梁有效高度 (布置两排钢筋估算） 由梁受正、负弯矩，纵梁需按双钢筋布置： 由下列公式求解受压区高度X： 求所需钢筋截面面积： 受压和受拉钢筋都选用8根25（外径28.4mm）供给面积布置成两排，截面最小宽度： 梁的实际有效高度： 7.5.2 配筋复核 跨中截面负弯矩承载力复核： （，） 截面承载受弯弯矩设计值： 计算结果表明正截面承载力是满足要求的。7.5.3 斜截面抗剪承载力计算 1、抗剪强度上、下限复核： 计算截面的截面尺寸控制设计应满足下式： 剪力组合设计值 则满足 117.102 KN 369.13 KN 452.478 KN 表明截面尺寸满足要求，但应按计算要求配置箍筋。 2、箍筋设计： 确定配筋率： （p-纵向钢筋配筋百分率） 按8根25（）计算： , 箍筋采用HRB335钢筋 则代入求得： 选用直径为10mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积： 箍筋间距为： 7.5.4 斜截面抗剪承载力复核 混凝土和箍筋共同的抗剪承载力 箍筋的配筋率 ， 则计算得； 7.5.5 正常使用极限状态1、 正截面抗裂性验算采用荷载短期效应，并考虑荷载长期效应的影响 荷载短期效应组合（负弯矩） 荷载长期效应组合（正弯矩） 跨中截面裂缝宽度按下式计算： 其中： 计算裂缝宽度： （允许值） 因此抗裂性满足要求。2、 跨中截面挠度验算 挠度计算式：（短期效应） 其中： B= 为全截面抗弯刚度： b=300mm 为开裂截面的抗弯刚度： 混凝土受压区高度： 则求得：=162.76 mm截面惯性矩： =2.199 开裂弯矩： 其中： 则短期效应荷载作用在跨中截面挠度：长期挠度为： = =1.425得=1.4259.6=13.68 应设置预拱度，按结构自重和1/2可变荷载频遇值来计算的长期挠度值之和 =1.425 =9.11 mm消除自重影响后的长期挠度为： = =5.65 mm L/600 = 6000/600 = 10 mm 第八章 桥梁博士程序建立与计算8.1 建立基本信息构件节点划分，桥梁博士采用中交04规范，首先进行节点号编辑，拱肋部分：单元号：1-110，左节点号：1-110，右节点号：2-111，X向分段长度：1101曲线类型为悬链线，且=，则f=228.2 纵梁预应力计算图8-2-1由上图8-2-1可知：简支梁跨中弯矩最大，即 纵梁恒载集度为 则在跨中恒载弯矩为即 恒载+活载弯矩 M= 采用HVM15-12型锚具，70金属波纹管成孔，预留孔道直径为75mm预应力筋束采用6束615.2，布图8-2-2如下所示：图8-2-38.3 计算吊索面积和立柱面积8.3.1 计算活载支承反力图8-3-1由上8-3-1图可知：8.3.2 计算恒载支承反力 沥青混凝土面层： C25混凝土底层： 桥面板自重： 纵梁自重： 横梁自重: 则即恒载与活载总支承反力N 对于吊索由 计算吊索截面面积，按照公路钢筋混凝土预应力桥涵设计规范 ，式中计算立柱面积： 吊索面积：= 立柱面积：由安全等级是一级可知=1.1，轴压构件稳定系数，公路钢筋混凝土预应力桥涵设计规范 中取用； 对应221,222立柱的高度分别为： 立柱采用直径为0.6的圆形截面，对应钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数由 取=0.65+=0.65875 =0.997 由混凝土强度等级为C50，=22.4 A按式 计算纵向钢筋截面面积。 对221号立柱： 1.13508.5=0.90.659（22.4282600+280）解得 0 则立柱配置构造钢筋对222号立柱： 1.13508.5=0.90.997(22.4282600280) 解得 0 则立柱配置构造钢筋拱肋截面如图8-3-2所示： 图8-3-2R=1500 mmR=1400 mm 钢管中钢柱面积： 第九章 桥梁博士数据输出9.1 内力位移计算部分内力位移计算是用桥梁博士计算，在计算之前要把原始数据输入桥梁博士里面。9.1.1 项目的建立1. 在打开桥梁博士时，首先会出现一个需要新建项目的界面，只要通过“文件”下拉式菜单，选择“新建项目组”或“打开项目组”如图9-1-1所示。图9-1-12. 通过“项目”下拉式菜单选择“创建项目”，或者在项目组管理窗口，通过右键来点击“创建项目”，此时弹出“创建项目”窗口。键入存储路径，输入桥梁博士建模，在下拉条中选择项目类型为直线桥梁设计计算。如下图9-1-2所示： 图9-1-2图9-1-3 3. 创建项目后，程序出现了如图所示的界面。在一个项目组中，创建一个新项目，或通过双击打开一个既有项目，程序均会出现如图所示的数据文档窗口，在此窗口输入或查看所有的计算原始数据。图9-1-49.1.2 输入总体信息计算类别点中只计算内力位移，规范为中交04规范。如图所示。图9-1-59.1.3 输入单元信息1.建立拱肋单元 首先连续点击添加单元的按钮直到点到110单元为止，再通过按读入坐标的按钮读取新建文本文档中的数据，就建立了拱肋单元。再点中快速编辑器中的截面按钮，在编辑单元号中输入1-110，点击模板截面，在模板截面中点击特殊截面输入，输入数据后如图9-1-6、9-1-7、9-1-8所示，图9-1-6图9-1-7图9-1-8 在截面几何描述中材料类型为中交新钢材A3钢，顶缘有效宽度及底缘有效宽度输入如图9-1-9所示图9-1-9附加截面中的要输入的其他数据如图9-1-10所示。图9-1-10最后在截面组中输入的数据如图9-1-11、9-1-12所示，点击确定就把拱肋截面给建立好了。图9-1-11图9-1-122.建立主纵梁单元在快速编辑器中点击直线按钮，进入直线单元组编辑，点击截面特征按钮，进入截面特征描述的界面，点击图形输入按钮，选中矩形截面，并输入如图9-1-13所示的数据。图9-1-13在截面特征描述中输入如图9-1-14数据所示。图9-1-14在直线单元组编辑中输入如图9-1-15所示的数据，点击确定按钮就建立好纵梁单元。图9-1-15最后单元性质的修改如图9-1-16所示。图9-1-163. 立柱与吊索单元的建立在快速编辑器中点击平行按钮，进入平行单元组编辑界面，输入如图9-1-17所示的图示。图9-1-17点击确定后回到快速编辑器中点击单元按钮，输入数据。点击确定后进行立柱截面修改，goto219单元后，输入单元性质。如图9-1-18图9-1-18 修改截面描述，点击左截面按钮，进入截面特征描述，点击图形输入按钮，再点击圆形截面，输入如图9-1-19所示数据。图9-1-19点击确定后回到截面特征描述界面，输入如图9-1-20所示数据。图9-1-20同理，右截面和左截面的输入方法一致，且输入的数据一样。其他立柱的输入方法和221单元立柱一样，且输入数据一样。吊索的输入是goto225单元，然后修改单元信息，如图9-1-21所示。图9-1-21再点击截面描述中的拉索截面，输入如图9-1-22所示数据。图9-1-22点击确定后，224单元拉索就建立好了，其他拉索截面的修改同224单元拉索截面方法一致，且输入的数据一样。9.1.4输入钢束信息由第八章建模数据准备可知，需要配置预应力钢束，这样就要在桥梁博士中输入钢束。进入钢束界面后，输入如图9-1-23所示数据。图9-1-23然后输入钢束几何描述的数据，先回到输入总体信息的界面，点击钢束参考线定义，在指定单元号的空格处填写111-220，再点击梁顶缘线和粱底缘线，出现如图9-1-24所示：图9-1-24 点击确定后回到输入钢束信息的界面，点击竖弯按钮，输入如图9-1-25所示数据。图9-1-25 点击确定后，再点击添加钢束，输入如图9-1-26所示数据。图9-1-26 输完这些后再点击竖弯按钮，进入钢束竖弯几何参数输入对话框的界面后，输入如图9-1-27所示。图9-1-27 输完这些后再点击确定，这样就完成了钢束信息的输入。9.1.5 输入施工信息输完基本材料信息后，就要按施工顺序把所设计的拱桥施工出来，总共有七个施工阶段，如下所示。1.第一施工阶段做拱肋，安装杆件号1-110，施工周期为30天。如图9-1-28所示。图9-1-282.第二施工阶段在这一阶段中是在钢管中灌注混凝土，1、在1-110单元截面的附加截面中计入自重阶段填入 2、参与受力阶段填入 3、并将可动铰支座变为固定铰支座。如图9-1-29所示。图9-1-283.第三施工阶段 在这一阶段中做立柱，安装杆件号221、222、229、230，施工周期为30天，如图9-1-29所示。图9-1-294. 第四施工阶段在这一施工阶段中，做纵梁及安装吊索。安装杆件显示阶段图如图9-1-30所示。图9-1-305.第五施工阶段 在这一施工阶段中，张拉钢束号1、2，灌注钢束号1、2，施工周期为30天。6.第六施工阶段 在这一阶段中是做桥面系结构，其中包括做小纵梁，横梁，桥面板，桥面铺装。但在桥梁博士中是以恒载的形式输入、如图9-1-31所示。图9-1-31图9-1-327.第七施工阶段在这一阶段中是索力调整，目的是使桥面板受力均匀，施工周期为30天，如图9-1-33所示。图9-1-33 做完施工阶段后，就需要将使用信息的内容输进桥梁博士中。9.1.6 输入使用信息 进入使用信息界面后，我们只需要点击非线性温度1的按钮，进入温度荷载描述界面中，输入如图9-1-34所示数据。图9-1-34 输完温度后，还需要点击活载按钮，进入活荷载输入界面后，按如图9-1-35所示输入数据。图9-1-35 点击确定后，使用信息就已经完成了。然后只需点击项目中的数据诊断，结果没有问题，再点击项目中的执行项目计算，内力就已经计算出来了，这时就需要我们去验证模型是否正确。9.2 模型正确性判断9.2.1安装杆件和施加二期恒载阶段永久荷载内力及位移图正确的判断第一施工阶段：只做钢管拱肋，各拱脚处只做可动铰支座。如图9-2-1；图9-2-1 分析：由于两脚处只设置可动铰支座，拱在受到自身横载时都是拱肋下边缘受拉，且都为负弯矩，所以此内力图正确，如图9-2-2；图9-2-2 拱由于只受到自身横载，拱向下变形。第二施工阶段：向钢管中灌注混凝土，拱脚支座由可动铰支座换成固定铰支座。如图9-2-3；图9-2-3 分析：由于拱脚由可动铰支座变