桥梁工程课程设计-空腹式等截面悬链线圬工拱桥设计毕业论文

桥梁工程课程设计《桥梁工程》课程设计专业：土木工程姓名2013年12月攀枝花学院二O一六年十二月设计题目空腹式等截面悬链线圬工拱桥设计设计资料桥面净宽：净—7+2×1.5(1.25人行道+0.25安全带)荷载：汽车—20级挂车—100人群荷载：人行道每侧重跨径：净跨径L=70m矢跨比：1/4材料钢筋及钢材：预应力筋：采用钢绞线标准强度设计强度普通钢筋：I、II级钢筋钢板：16Mn或A3钢锚具：锚具为夹片锚混凝土：主梁：C50人行道及栏杆：C30桥面铺装：C30（3）材料重度及其它6.施工工艺：预应力筋采用后张法施工7.参考文献：《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；《公路桥涵设计手册，拱桥（上册）》《公路桥涵设计手册，拱桥（下册》《桥梁工程》，白宝玉编.《拱桥计算实例集拱桥（一）》有关拱桥设计图纸。8.结构尺寸。如图下：图1－1二、主拱圈计算（一）确定拱轴系数拱轴系数m值的确定，一般采用“五点重合法”，先假定一个m值，定出拱轴线，拟定上部结构各种几何尺寸，计算出半拱恒载对拱脚截面形心的弯矩和自拱顶至跨的恒载对跨截面形心的弯矩。其比值=。求得值后，可由m=中反求m值，若求出的m值与假定的m值不符，则应以求得的m值作为假定值，重复上述计算，直至两者接近为止。式中：：拱的自重作用下，半拱自重对拱跨1/4点的弯矩；：拱的自重作用下，半拱自重对拱脚的弯矩；拟定上部结构尺寸主拱圈几何尺寸截面特性截面高度:拱圈截面高度按经验公式估算d=/100+△=70/100+0.7=1.4m主拱圈横桥向取1m单位宽度计算，横面面积A=1.4㎡;惯性矩I=截面抵抗矩W=截面回转半径2）计算跨径和计算失高假定m=2.814,相应的=0.21。查“拱桥”表（III）-20（8）得sin=0.77556,cos=0.63127计算跨径计算失高：3）拱脚截面的投影水平投影竖向投影4)计算主拱圈坐标（图1-1）将拱圈沿跨径24等分，每等分长。以拱顶截面的形心为坐标原点，拱轴线上各截面的纵坐标主拱圈截面坐标表表1-1截面号y1/fy1cosφd/(2*cosφ)拱圈顶面y上(m)拱圈底面y下(m)x1234567801.00000017.75810.631271.108916.649218.867035.54310.81004814.38490.688061.017413.367615.402332.58120.64728911.49460.742650.942610.552112.437229.61930.5084719.02950.793530.88218.14749.911626.65740.3908206.94020.839480.83386.10647.774123.69550.2919885.18520.879660.79584.38945.980920.73360.2100003.72920.913680.76612.96314.495317.77170.1432182.54330.941520.74351.79983.286814.81080.0903081.60370.963440.72660.87712.330311.84890.0502130.89170.979850.71440.17731.60618.886100.0221330.39300.991180.7062-0.31321.09935.924110.0055060.09780.997820.7015-0.60380.79932.962120.0000000.00001.000000.7000-0.70000.70000.000注：第2栏由《拱桥上册》附录（III）表(III)-1查得第4栏由《拱桥》附录（III）表(III)-20（8）查得出现的[表（III）-值]或[表（III）-()值]均为《拱桥》下册相应表格的数值。拱上构造尺寸腹拱圈腹拱圈为M10号砂浆砌M30粗料石等截面圆弧拱，截面高度,静失高,净失跨比。查《拱桥》上册表3-2得水平投影竖向投影腹拱墩腹拱墩采用M7.5

沙浆M30块石的横墙，厚0.8m。在横墙中间留出上部为半径R=0.5m的半圆和下部高为R宽为2R的矩形组成的检查孔。腹拱的拱顶拱背和主拱圈的拱顶拱背在同一水平线上。从主拱圈拱背至腹拱起拱轴线之间横墙中线的高度，其计算过程及其数值见表1-2腹拱墩高度计算表表1-2项目X(m)ξ=X/Lκξ=Ln(m+SQRT(m2-1)*ξy1=f/(m-1)*(chκξ-1)tgφ=2*f*k/(m-1)/l*shκξcosφ=1/SQRT(tgφ*tgφ+1)h=y1+d/2*(1-1/cosφi)-(d'+f')1#横墙32.68580.91961.558414.49571.05960.686413.282#横墙28.88580.81271.377210.84680.86610.75599.723#拱座25.36580.71371.20948.07500.71250.81447.02空、实腹段分界线25.24580.71031.20367.98980.70760.81636.93注：横墙高度也可根据表1-1的有关数值内插计算得到。恒载计算恒载分主拱圈、拱上空腹段、拱上实腹三部分进行计算。不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈的影响。其计算图式见图1-2。主拱圈恒载(2)拱上空腹段的恒载腹孔上部（图1-3）图1-3（以上三个系数依次分别查《拱桥》上册表3-2、表1-10、表1-9）填料及路面重两腹拱之间起拱线以上部分的重量（图1-4）腹拱下部

3）集中力（3）拱上实腹段的恒载（图1-5）1）拱顶填料及面重图1-5悬链线曲边三角形部分重量式中：重心位置各块恒载对拱脚及拱跨1/4截面的力矩见表1-3半拱横载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩表1-3分块号恒重（KN）l/4截面拱脚截面力臂(m)力矩(KN.m)力臂(m)力矩(KN.m)P0-121382.765380.5522705.21P13334.772.86956.46P14269.356.661793.11P1578.61(7.59)(596.99)10.18800.02P16416.565.152144.6622.929547.45P171378.79(1.31)(1809.21)16.4622693.95合计3860.8412286.2058496.223．验算拱轴系数由表1-3得该比值与假定拱轴系数m=2.814相应得（二）拱轴弹性中心及弹性压缩系数1、弹性中心2．弹性压缩系数（三）主拱圈截面内力计算大跨径拱桥应验算拱顶、1/4拱跨和拱脚五个截面，必要时应验算1/8拱跨截面。只验算拱顶，这里只算了1/4拱跨和拱脚五个个截面的内力。其余截面，除不计弹性压缩的内力必须在影响线上直接布载求得以外，其步骤和1/4拱跨者相同。恒载内力计算计算拱圈内力时，为利用现有的表格，一般采用所确定的拱轴线进行计算。但是在确定拱轴系数时，计算得的恒载压力线与确定的拱轴线很难在“五点”完全重合，本例中二者相差0.21003-0.21＝0.00003，这个偏差不算大。计入弹性压缩的恒载内力表1-4项目拱顶1/4截面拱脚6.132.40-11.631.000000.913680.631273275.553275.553275.553294.063605.265218.14113.4044.40-215.20（1）不计弹性压缩的恒载推力(2)计入弹性压缩的恒载内力见表1-42．活载内力计算（1）公路一级和人群荷载的内力单位拱宽汽车等代荷载式中，c=2为车道数；ξ＝1为车道折减系数，双车道不折减。单位拱桥人群等代荷载式中，b=0.75m为人行道宽度；q人＝3KN为人群荷载。不计弹性荷载的公路一级及人群内力见表1-5不计弹性荷载的公路一级及人群内力表1-5截面项目计算荷载影响线面积纵标值力与弯矩表中值乘数面积拱顶53.75391.750.50.0072511.96882.1960144.9734相应53.75391.750.50.0691314.03901.165194.216453.75391.750.5-0.00456-7.5280-0.4656-41.9658相应53.75391.750.50.0590311.98790.544954.26331/4截面53.75391.750.50.0088214.56072.4013161.8408相应53.75391.750.50.040358.19430.690455.548953.75391.750.5-0.01047-17.28461.2080-103.7441相应53.75391.750.50.0878117.83261.037195.8715拱脚53.75391.750.50.0199432.91832.1945192.0291相应53.75391.750.50.0924218.76880.992395.5698相应V53.75391.750.50.170676.93450.293531.379953.75391.750.5-0.01409-23.2607-2.4025-181.4803相应53.75391.750.50.035757.26020.322534.2086相应V53.75391.750.50.3293313.38100.937680.5053注：在求拱脚相应反力V时，以公路I级等代荷载乘以全部反力影响线面积。人群反力则只乘以相应的影响线面积。计如弹性压缩的公路I级和人群荷载内力见表1-6项目拱顶L/4截面拱脚轴向力10.942120.7131900.335270.70097与M相应的H94.216454.263355.548995.871595.569834.2086与M相应的V31.379980.5053+V94.216454.263352.333792.206790.155880.82901.08950.62730.64211.10821.10470.39551.08950.62730.60491.04400.78790.282193.162953.636051.728891.162789.367980.5419弯矩M144.9734-41.9658161.8408-103.7441192.0291-181.4803y=2.71051.0034-5.41862.95311.70020.60701.0475-4.2693-1.5286147.9625-40.2656162.4478-102.6966187.7598-183.0089注：初拱脚截面外，其余截面的轴向力用N=作近似计算。3.温度内力计算拱圈合拢温度15拱圈砌体线膨胀系数变化温差15温度变化在弹性中心产生的水平力：拱圈温度变化内力见表1-7温度内力表1-7项目温度上升拱顶l/4截面拱脚10.942120.71319y=2.71051.0034-5.41867.24687.46855.485721.8895-7.024730.4638注：1.温度下降时的内力与温度上升的内力符号相反；2.当砂浆为小石子混凝土时，应酌情计入徐变的影响。（四）主拱圈正截面强度验算根据《桥规》规定，构件按极限状态设计的原则是：荷载效应不利组合的设计值小于或等于结构抗力效应的设计值，即式中结构重要性系数，本题为二级设计安全等级为1.0；S作用效应组合设计值，按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）的规定计算；R（·）构件承载力设计值函数；材料强度设计值；几何参数设计值，可采用集合参数标准值，即设计文件规定值。1.正截面受压强度验算（1）荷载组合荷载效应不利组合的设计值见表1-8主拱圈荷载效应不利组合的设计值表1-8编号荷载效应系数拱顶l/4截面拱脚MNMNMN1恒载1.238.39381234.814514.21301321.9194-70.75361753.77402公路II级Mmax1.4144.973494.164161.840855.5489192.029195.56983公路II级Mmin-41.965854.2633-103.744195.8715-181.480334.20864温度上升-21.96598.1040-7.66097.63493.31795.77975温度下降21.9659-810407.6609-76349-3.3179-57797荷载组合M1N1M1N1M1N16组合恒+汽Mmax+温升0.8233.37351639.3014243.15181675.5691223.55792253.18817恒+汽Mmin+温升-37.89491582.3620-144.16331736.7436-326.88292161.64328恒+汽Mmax+温降276.42661634.4034258.27511160.6047162.17482241.85989恒+汽Mmin+温降5.15831588.4782-129.14791721.7792-388.26602150.3149注：荷载安全系数的取值，对于结构自重，当其弯矩与车辆荷载的弯矩同号时取1.2，轴向力的荷载安全系数与其相应的弯矩相同，对于其它荷载都取1.4。拱圈截面抗力根据《桥规》第4.0.5条规定，拱圈抗力效应的设计值为相应的容许偏心距[e0]分别为[e0]0.6S具体计算见表1-9经验算表明主拱圈截面的荷载效应不利组合的设计值均小于其抗力效应的设计值，即Nj<。而且轴向力的偏心距都在容许范围之内。主拱圈抗力效应的设计值表1-9截面编号拱顶60.14240.17302448.53190.6S=0.277-0.02390.24532876.543480.16910.15462288.467990.00330.27342976.3806截面60.14510.18592526.34650.6S=0.277-0.08300.19262594.438780.22250.16882356.19329-0.07500.20322618.1618拱脚60.09920.16982401.11040.6S=0.277-0.15120.16852398.032480.07230.22562689.05249-0.18060.10762075.35272.正截面受剪强度验算一般是拱脚截面处的剪力最大，根据《桥规》4.0.13条规定正截面直接受剪的强度，按下式计算式中剪力设计值；A受剪截面面积；砌体或混凝土抗剪强度设计值；摩擦系数，采用；与受剪截面垂直的压力标准值。(1)内力计算恒载公路II级+人群荷载(五)主拱圈稳定性验算拱上建筑未合拢就脱架的主拱圈，由《桥规》第4.0.5条及第条规定按下式验算其纵向稳定性式中轴向力设计值；A构件截面面积；砌体或混凝土轴心抗压强度设计值；构件轴向力的偏心距e和长细比对受压构件承载力的影响系数。拱圈稳定性验算情况见表1-10主拱圈稳定性验算表1-10截面拱顶1492.57740.03090.6S=0.270.21872095.3407截面1586.30320.01080.6S=0.270.23562296.3024拱脚1944.58520.04380.6S=0.270.20321984.5674注：Ng和Mg来源于表1-4(六)主拱圈裸拱强度和稳定性验算本桥采用早期脱架施工，必须验算在裸拱自重内力作用下的强度和稳定性。弹性中心的弯矩和推力截面内力拱顶截面截面拱脚截面裸拱的强度和稳定性计算见表1-11裸拱的强度和稳定性计算表1-11截面拱顶694.72180.15920.6S=0.270.16231298.5063截面744.45400.07100.6S=0.270.19831743.0320拱脚903.620160.18020.6S=0.270.14541145.7265基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计HYPERLINK"/detail.ht