长岩100m上承式钢筋混凝土箱型拱桥设计-

1、长岩100m上承式钢筋混凝土箱型拱桥设计-摘要长岩100m上承式钢筋混凝土箱型拱桥设计摘耍根据当地工程实际的水文地质条件和施工技术指标，总结国内外钢筋 混凝土拱桥的建设经验和实际运用，综合比较桥型方案选择完成100m上 承式钢筋混凝土箱型拱桥设计。选择良好的天然地基基础，采用索揽预制 分段吊装完成主拱圈的拼接，在拱圈上现浇施工底梁、立柱、安装盖梁, 桥面用标准的预制空心板梁，再将各段现浇成一个整体。按照已有的拱桥建筑技术和经验，根据拱桥跨径、矢高计算合理拱轴 系数运用midas软件建立拱桥模型，进行细部截面形式确定和尺寸拟 定，计算并导出设计标准的弯矩和轴力值。进行截面配筋计算和承载力校 核，

2、检验细部截面尺寸、配筋、内力组合值、裂缝宽度是否满足设计安全， 根据现有的规范来分析设计方法的正确性、内力分布的合理性及材料的充 分利用，制定出一个比较合理、安全可靠、基本满足各项综合技术指标的 设计方案。拱桥的历史悠久且造型美观，能够充分发挥垢工材料的抗压性能和节 省材料，合理分配内力等优点，非常适合于中小跨径的桥梁建设，伴随起 吊设备和架桥机的发展，缩短了建桥的工期。关键词：钢筋混凝土拱桥；midas建模；预制吊装；配筋与验算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讦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目录目录扌商要i abstractii第一章设计内容11.1设计任务11.1.1基本资料11.1.2设计思路21.2荷载和作用力21.2.1永久作用 21.2.2可变作用21.1.3偶然作用2第二章方案比选42.1方案比选原则42.2桥型方案拟定42.3桥梁方案对比7第三章拱圈计算83.1设计标准及数据83.2主拱圈内力计算93.2.1主拱圈横截面设计?93.2

10、.2合理拱轴线的确定方法93.2.3合理拱轴系数m的计算一般步骤133.3计算合理拱轴系数m143.4主拱圈的截面特性计算 153.5上部结构恒载计算 193.5.1桥跨恒载内容193.5.2截面尺寸拟定与计算 20第四章迈达斯建模27 iii目录4.1迈达斯建模坐标 274.2 midas建模计算 304.2.1 midas 建模过程30422各种工况组合 324.2.3 midas 导出数据 344.2.4荷载组合计算36第五章主拱圈配筋与验算405.1最不利荷载值405.2按截面最不利荷载配筋415.2.1拱脚最不利情况435.2.2典型截面最不利情况验算47第六章立柱配筋与验算546.

11、1求横向分布系数546.2计算冲击系数 566.3活载内力计算576.4配筋计算58第七章盖梁计算与验算657.1活载计算内容657丄1对称布置荷载657.1.2非对称布置荷载667.1.3活载计算677.2恒载计算 717.2.1盖梁自重727.2.2空心板自重727.2.3支点截面恒载、活载计算727.2.4跨中截面恒载、活载计算727.2.5支点剪力计算737.2.6内力组合737.3截面配筋设计与承载力校核747.3.1正截面抗弯承载力验算76 iv目录7.3.2斜截面抗剪767.3.3裂缝宽度验算77总结78致谢79参考文献80 v华东交通大学毕业设计（论文）第一章设计内容1.1设计

12、任务本学期的毕业设计论文是为了帮助我们的毕业生们较为全烦地巩固和深化学到的课程知识的运用，掌握和理解公、铁路中的桥梁设计和拱桥 的相关构造情况，掌握拱桥设计的手算计算及桥博或midas软件的操作步 骤及方法，学会如何快速运用资源去查阅规范中的技术资料与经验总结, 重点强化基本理论与实际技能训练，升华到具体问题具体分析和解决问题 的思维和动手能力。同时在完成好课题设计的具体实践过程中，把握桥梁 的整个初步设计、计算的方法与原理、领会建桥中的特点要求及特点。1.1.1基本资料为加强长岩县界的经济贸易和联系，准备在通往县城的河流一处修建一座大桥。拟建桥梁位于贵州省安顺市长岩县城外500m处的护城河上

13、, 根据勘探单位的调查和当地的水文资料显示，该河长度大约13000m,平 均河宽120m,其中最宽处210m,最窄处河宽90mo为了节约投资成本和 修建位置方便交通，经过可行性调查的批准报告，决定将桥拟建于河宽 200m处的城西门450m的位置。该处地质情况如下：有四层地层组成，第 一层为覆盖较厚的岩石地基，厚度约5.5m；第二层为粒径大于0.075的砂 性土，厚度为3.2m；第三层为7<lp<15的粘性土层，厚度约4.4m； 第四层为软弱土层。根据实际地址勘探报告表，浮水程度较弱，渗水透性 较弱，渗透系数小于0.12m/s昼夜。地质资料情况表1-11蒋成：长岩10

14、0m ±承式钢筋混凝土箱型拱桥1.1.2设计思路本毕业设计的主体思路构成是完成桥型方案比选、合理拱轴线确定、 各构件截面尺寸拟定、拱轴截面强度稳定验算、立柱强度稳定验算、盖梁 强度及裂缝验算、设计cad图纸的绘制等内容。着重要求掌握如何参照规 范要求进行压弯构件强度及稳定验算、纯弯构件的强度及刚度验算。在毕 业设计过程中至少要求参加一次工地现场实习体验和学习。1.2荷载和作用力1.2.1永久作用（1）结构自身重量产生的自重力，对混凝土材料可考虑?5的误差。（2）土重力，土压力一般考虑到基础埋深以上的土重力。（3）混凝土收缩徐变，由于浇筑混凝土达到龄期过程中，会产生附加内力使得结构存在

15、初应力，考虑折减系数u二0.45。（4）基础变位作用力，已知拱桥是超静定的结构，经常由于地基不 均匀沉降产生基础变位，导致出现横向或纵向作用力，要从分考虑变位产 生的折减效应系数u=0.50o（5）土侧压力，土的各个侧面方向挤压力对结构的作用。1.2.2可变作用（1）支座摩阻力，由于各种作用在桥跨结构，传递到支座使其产生 摩阻力。（2）汽车制动力，來源于汽车行驶中的制动、冲击作用等产生的纵 向水平力作用于桥跨中结构。（3）冰压力，由于冰冻的收缩膨胀产生的力。（4）水流压力，水流对桥墩产生的冲击力和弯矩作用，对拱桥要根据流速大小考虑对拱的作用。1.13偶然作用偶然作用就是很难发生的小概率事件，设

16、计中要充分予以考虑。（1）漂流物体撞击力。在人江大河中修建的桥梁工程，会因为洪水、涨潮等事故产生不明漂流物体的冲击、碰撞，所以，在桥梁设计中要充分考虑到可能出现的不明漂流物的影响桥梁结构的安全，根据当地水文地质资料，收集近10年以 内出现的漂流物情况进行分析并安全设计。华东交通大学毕业设计（论文）（2）航行船只撞击力航海事业的发展迅猛，使得船只、游艇、客轮等越来越庞大，一口发 生撞击桥梁结构的事故，就会有可能造结构的损坏甚至倒塌的危险，由于 速度快和重量较大，所以要在桥墩前面做一些防撞墩來保护主墩，以减少 主墩被航行船只的直接碰撞力，间接保护桥梁的耐久性。（3）地震作用力地震一般是不会发生，当

17、时一旦发生造成的损失是不可估计的破坏, 可能产生剪切破坏桥墩，可能造成弯矩破坏等，所以要做好防护，如设置 合理的伸缩缝作为隔震减震袋，尽量不要把桥连成一个全整体，在地震多 分地带区，设置隔震减震阻尼器来防止地震危害。（4）汽车意外撞击力由于汽车产业的升级加速。车速提高和汽车的不断普及大众化，交通 事故也是给桥梁设计者一个重要考虑因素，主要通过设计防撞墙和防炫晕 系统，减少对桥梁结构的撞击作用和概率。1-23蒋成：长岩100m上承式钢筋混凝土箱型拱桥第二章方案比选2.1方案比选原则为实现民族复兴事业，国家投入大量资金支持的基础建设事业，随着 国家经济和国民收入不断创新，生活水平的不断提高，对基础

18、建设的要求 越来越高，同样也促进桥梁建筑事业的迅猛发展，在桥梁必选方案中比选 岀一种合理的桥型，主要从以下四个指标进行选择取舍：安全、功能、经 济和美观。其中桥梁的安全是尤其重要的，功能与经济次z。在过去的几 年里，人们对桥下的功能不够重视，但是由于近年来航运事业的蓬勃发展, 需要特别重视桥下通航净空的要求。随着经济的发展和社会环境的协调统 一等耍求，桥与口然生态环境相融合的理念越来越深入人心，这同样使得 桥梁美观要求也逐步被重视起来。2.2桥型方案拟定方案一：连续梁桥在新国桥梁建设风云的几十年里，简支梁桥无疑是我国桥梁建筑史上 较为古老和成熟的一种适用于小跨径的一桥种简单型，若是简支梁桥在支

19、 点连续而成就是如今见到的连续梁桥了，适用于中小跨径的桥梁。该类桥 受到温度变化及钢筋混凝土收缩徐变等影响纵向位移较人，所以这也使得 活动支座和伸缩缝的结构复杂。连续梁桥在恒载作用下，由于支点负弯矩 作用下可减少跨中正弯矩，连续梁桥是超静定结构，使得跨中正弯矩得到 一定的卸载。基础沉降将在结构中附加内力。因此，对于桥梁基础要求较 高，且一般的跨径不超过2530m,预应力连续梁桥的跨径常用40150mo连续梁桥布置图2-14华东交通大学毕业设计（论文）?方案二：连续刚构桥众所周知，中小型的连续刚构桥是预应力混凝土梁氏梁桥的重要的、具有标志性桥型之一。因为它结合并吸收了连续梁桥的桥和t型钢构桥的

20、受力特点，将主梁做成连续梁桥的与薄壁桥墩固结而成，连续钢构体系保 持了连续梁桥的各个优点外，墩粱固结节省了大型支座的昂贵费用，减少 了墩及基础的工程量，并改善了结构水平荷载作用下的受力性能，典型的 连续钢构体系对称布置并采用平衡悬臂施工方法修建，支点截面的负弯矩 较大，但是钢构梁桥主梁连续是整体无缝的，能够使得行午比较的平顺舒 适。现今的连续钢构体系十分适用于跨越河谷、海湾、山沟，有具有柔性 的单薄壁墩和双薄壁墩两种类型的体系。伴随着高强度等级混凝土的发展 与应用，以及高强度低松弛预应力钢绞线与大吨位群锚的研制成果，连续 钢构领域也在不断增强加大它潜在的跨越江海湖泊的能力，但是在跨径的 发展受

21、经济效益的很大制约，它的性价比低于拱桥。随着修建数量的增多 和跨度增大，连续钢构桥出现主梁腹板开裂和跨中持续下挠的病害，需要 在设计与施工方血做出优化，连续体系在采用逐孔施工法时，采用较为先 进的机械设备才能降低经济技术指标。连续刚构桥布置图2-15蒋成：长岩100m上承式钢筋混凝土箱型拱桥?方案三：钢筋混凝土拱桥拱桥是我国历史悠久口造型美观的一种主要桥型，其造桥技术已经十 分成熟，特别适用于屮小跨径的桥梁。钢筋混凝土拱桥的拱圈截面多数采 用箱型，可以达到自重轻且具有抗弯良好的性能。拱圈线型一般釆用悬链 线，可以计算出最合理拱轴线的线型来布置，以达到合理的发挥垢工材料 受压的性能來抵抗荷载压力

22、。采用梁氏拱上建筑可使桥梁造型更加轻巧美 观，减轻拱上重力和对地基的压力，以便获得更好的技术经济效果。其屮 采用简支腹拱计算方便、施工简单，由底梁、立柱、盖梁和纵向简支板梁 组成，其特点是结构体系简单实用，拱上的联合作用基本上十分微弱，受 力相当明确，便于施工且速度较快，能够缩短建桥的工期。钢筋混凝土拱桥发展比较的快，增强结构的为了能够发展进一步减轻 自重、整体性、发挥装配式施工的范围及优势，让钢筋混凝土拱桥呈现千姿 百态，例如钢架拱桥、桁架拱桥、二钱平板拱等整体型上承式拱桥。钢筋混凝土拱桥布置图2-36华东交通大学毕业设计（论文）2.3桥梁方案对比通过以上三种方案的优缺点的叙述和比较，运用安

23、全、功能、美观、 经济、环境等指标做一个统计分析如下表格。拟定方案比较指标表22根据以上指标的比较可得，应该优先抉择结构安全等级高、功能满足、造价经济、协调美观的io=loom跨径的钢筋混凝土上承式箱型拱桥。7蒋成：长岩100m ±承式钢筋混凝土箱型拱桥第三章拱圈计算3.1设计标准及数据 设计荷载：公路一1级，人群荷载qr=3.0 kn/m桥面宽度:d=llm?（2 x 3.75+2 x 0.5+2 x 1.75） 净矢高:f0?20m 净跨径:l0?100m 矢跨比:fol?io53,结构材料采用c50混凝土，结构容重?=25kn/m,抗压设计fcd=22.4mpa,弹性模量 ec=3.45x104mpao 钢筋的