土木道桥毕业设计-30m上承式钢管混凝土拱桥

单跨30m上承式钢管混凝土拱桥设计50mSingle-span第1章钢管拱桥发展概况1.1钢管混凝土系杆拱桥的发展概况世界上最早修建的钢管混凝土拱桥是20世纪30年代前苏联建造的跨越列宁格勒涅瓦河跨度为100m的拱梁组合体系桥和位于西伯利亚跨度为140m的桁肋拱桥[1]。系杆拱桥起源于十九世纪末的欧洲，1858年奥地利人兰格尔(JosefLanger)申报了刚性梁柔性拱的系杆拱桥专利，强调拱肋和吊杆之间铰接构造，拱肋只承受轴向力，不承受弯矩，这就是现代系杆拱桥的早期形式。随后，尼尔森(Q.F.Nelsen)提出了用斜吊杆代替兰格尔梁中的竖吊杆，大幅度提高了系杆拱桥刚度。因此，斜吊杆形式的系杆拱桥又被称为尼尔森体系。二战以后，德、日、美等国对已有桥型进行了一定的研究与实践[9]。1962年德国建成了世界上第一座提篮形拱肋的费马恩松德(Fehirnamsund)桥，主跨248.4m，矢高43m，桥面宽21m，单线铁路与三车道公路并行。1968年日本建成了第一座尼尔森一洛斯（Nelsen一Rohse)体系桥——主跨110m的安岐桥，在此后的二十多年中，先后修建了10多座200m左右跨度的提篮形拱肋的尼尔森洛斯体系桥梁，其中1991年7月建成的新滨寺桥，跨度达到了254m，成为了世界上最大跨度的尼尔森一洛斯体系桥梁[13-14]。在我国，钢管混凝土拱桥真正的发展是在20世纪90年代的中国。我国第一座钢管混凝土拱桥是1990年建成的四川旺苍东河大桥，跨径110m，据不完全统计，十多年来在我国己建的和在建的钢管混凝土拱桥约有200多座，其中跨径超过200m的有30多座。1995年，广东三山西大桥是第一座跨径超过200m的钢管混凝土拱桥，也是第一座飞燕式拱桥。飞燕式钢管混凝土拱桥通过张拉系杆来平衡主拱所产生的大部分水平推力，大大降低了平原或软基地区拱桥下部与基础的工程量与造价，且造型美观在我国得到了迅速发展，相继建成的有武汉市江汉五桥、江苏徐州京杭运河特大桥、南昌市生米特大桥等。尤其是建成于2000年跨径组合76+360+76的丫髻沙大桥，把这一桥型，也可以说把钢管混凝土拱桥的跨径推上了一个新的台阶。近几年来，设计者对拱肋结构进行了更进一步研究，拱肋截面形式有了进一步的发展如:单圆形、哑铃形、多肢析式、横哑铃析式和箱肋式等；施工方法也逐步成熟，主要有支架法、一般吊装法、转体吊装法、转体施工法和斜拉扣挂法。钢管混凝土系杆拱桥技术在我国得到了突飞猛进的发展[15-19]。1.2钢管混凝土拱桥的特点拱桥作为压弯结构，随着跨径的增大，高强材料的应用受到稳定问题的制约，钢筋混凝土和预应力混凝土拱桥由于自重较大，施工架设问题较为突出。而钢管混凝土拱桥由于受力过程中钢管和混凝土共同作用，充分发挥了两种材料的特性，有效的解决了材料高强度和施工架设的两大问题。钢管混凝土拱桥的跨越能力较钢筋混凝土拱桥有了较大的提高，除了具有钢筋混凝土拱桥的优点外，还具有以下优点[1]、[2-7]。(l)受力合理。兼具拱桥与梁桥的特点，将拱与梁两种基本结构组合在一起，共同承受荷载，充分发挥了梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。拱肋作为压弯构件，可以选择合理的拱轴线，使得拱肋所承受弯矩减小，充分发挥了钢管混凝土抗压强度高的优点，较大幅度的提高了拱肋结构的承载能力，节省材料的用量。并且拱肋自重的减小，减轻了桥梁自重，使桥墩负担减小[8-12]。(2)抗风、抗震性能好。采用钢管混凝土可以较大程度的改善大跨度拱桥的抗风能力和抗震能力。大跨度拱桥的侧向刚度一般较小，在风荷载作用下将产生较大的侧向变形，影响桥梁的运营，甚至导致破坏。然而，钢管混凝土拱肋可以根据需要做成合理的格构式曲析架结构，从而获得所需的结构刚度，并且在构件整体稳定的前提下，由于拱肋结构通透，阻风面积小，所受风荷载减小，因此其横向稳定性能得到了改善。另外地震分析表明，拱肋截面变小，将减小地震作用下结构的地震反应和结构内力，从设计上带来一定的经济效益。(3)施工便捷。钢管混凝土系杆拱桥结构架设方便，施工快捷，工期短，综经济效益显著。修建钢管混凝土系杆拱桥时，可以先通过缆索吊装法或转体施工法完成空钢管拱肋的架设，从而形成自架设体系，再以此为支架进行管内混凝土的灌注和桥面系的吊装。由于空钢管自重较轻，运输和安装十分方便。(4)形式多样。钢管混凝土拱桥结构形式灵活多样，除了传统的下承式拱还有中承式，上承式拱以及无横撑、单片拱肋、斜吊杆、异型拱等。1.3上承式结构拱桥简介上承式拱桥按结构形式可分为简单体系拱和组合拱，在过去的钢管混凝土拱桥桥例统计分析中，上承式一般仅占总数的10%左右，这主要是因为钢筋混凝土拱桥和石拱桥，自重较大，对基础要求高，在城市和平原地区修建，容易由于下部结构与基础的施工量较大而使造价上升而较少采用，而钢管混凝土拱桥由于自重较轻，加上钢架系杆拱等新的结构形式，使得对下部结构和基础的要求降低，因而在城市的平原得到大量的应用。上承式钢管混凝土拱桥一般采用一孔跨河谷，这有利于充分利用桥位的良好的地质条件，方便施工，降低了工程造价。第2章MidasCivil软件的介绍第2章MidasCivil软件的介绍Midas/Civil是个通用的空间有限元分析软件，可适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、飞机场、大坝、港口等结构的分析与设计。特别是针对桥梁结构，Midas/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。Midas/Civil的主要特点如下：(1)提供菜单、表格、文本、导入CAD和部分其他程序文件等灵活多样的建模功能，并尽可能使鼠标在画面上的移动量达到最少，从而使用户的工作效率达到最高。(2)提供刚构桥、板型桥、箱型暗渠、顶推法桥梁、悬臂法桥梁、移动支架/满堂支架法桥梁、悬索桥、斜拉桥的建模助手。(3)提供中国、美国、英国、德国、欧洲、日本、韩国等国家的材料和截面数据库，以及混凝土收缩和徐变规范和移动何在规范。(4)提供桁架、一般梁/边截面梁、平面应力/平面应变、只受拉/只受压、间隙、钩、索、加劲板轴对称、板（厚板/薄板、面内/面外厚度、正交各向异向）、实体单元（六面体、楔形、四面体）等工程实际时所需的各种有限元模型。(5)提供静力分析（线形静力分析、热应力分析）、动力分析（自由振动分析、反应谱分析、时程分析）、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析、动力边界非线形分析、几何非线形分析（P-delta分析、大位移分析）、优化索力、屈曲分析、移动荷载分析（影响线/影响面分析）、支座沉降分析、热传导分析（热传导、热对流、热辐射）、水化热分析（温度应力、管冷）、施工阶段分析、联合截面施工阶段分析等功能。(6)在后处理中，可以根据设计规范自动生成荷载组合，也可以添加和修改荷载组合。(7)可以输出各种反力、位移、内力和应力的图形、表格和文本。提供静力和动力分析的动画文件；提供移动荷载追踪器的功能，可找出指定单元发生最大内力（位移等）时，移动荷载作用的位置；提供局部方向内力的合力功能，可将板单元或实体单元上任意位置的接点力组合成内力。(8)可在进行结构分析后对多种形式的梁、柱截面进行设计和验算。Midas/Civil是针对桥梁工程，特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析。为能够迅速、准确地完成类似结构的分析和设计，以填补目前土木结构分析、设计软件市场的空白，而开发的“土木结构专用的结构分析与优化设计软件”。如图2-1所示，为该软件的操作界面。图2-1Midas操作界面第3章建模过程第3章建模过程3.1桥梁设计基本参数的选取本次设计的基本资料是：设计荷载：公路一级桥面车道：双向四车道地震列度：地震列度为8度，按9度设防桥面纵坡：0%桥面横坡：双向1.5%桥面宽度：净9+2×0.5m防护栏桥梁跨径：3根据以上基本资料通过规范以及基本计算选得：上承式拱桥，矢夸比为1/4，采用的是二次抛物线，矢高为7.5m3.1.1拱肋材料及尺寸拱肋采用哑铃型截面，钢管钢材采用Q345:；拱肋内填注混凝土按C50考虑，钢管直径78mm,壁厚5mm，哑铃长178mm,连接钢管直径38图3-1拱肋截面（单位：mm）3.1.2主梁材料及基本构造主梁采用的是T型梁截面，混凝土标号为C50，主梁各处的截面是相同的，所以只要画出一个截面：T梁截面。截面的尺寸以及形状如图3-2和3-3所示：图3-2T型梁截面(mm)图3-3T梁详细尺寸数据3.1.3立柱和横向连接全桥总计用十根立柱和五根横向连接，他们都用直径为800mm，壁厚为16mm的钢管混凝土制成，其中十根立柱中有4根10M的，4根6.8M的，2根5.6M的；横向连接全为5.5M，混凝土为C50，钢管与钢管之间均采用相贯焊接。3.1.4盖梁与横梁的基本构造盖梁与横梁都可用MidasCivil的截面直接创创建，所以盖梁和横梁的具体构造如下图3-4和图3-5所示图3-4盖梁的基本构造数据图3-5横梁的基本构造数据3.2利用MidasCivil软件的建模过程模型的建立过程是通过已有的例题以及MidasCivil软件的教学视频中学习的，主要步骤包括以下几方面：材料的定义、时间依存性材料的定义、截面特性计算器、各个截面的定义、节点的建立、单元的建立、边界条件的定义、自重定义、荷载工况的定义、移动荷载布置等。下面根据本次设计的相关情况介绍具体的建模过程如下：3.2.1材料的基本设定材料的定义主要有多种方法：1、通过调用数据库中已有材料数据定义。2、通过自定义方式来定义。3、通过导入其他模型已经定义好的材料。采用以上3种方法进行材料的定义，操作顺序都可以按下列步骤来执行：选择设计材料类型，如钢材、混凝土、组合材料、自定义等，选择相应规范数据库中材料，确定各项材料的基本数值。（1）主梁，盖梁，横梁，立柱等材料的定义随设计同步进行，方法都为第一种，如图3-6；图3-6材料基本设定的第一种方法（2）拱肋材料的定义方法为第二种自定义材料法，需要输入各种控制参数的数据，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。拱肋的弹性模量在前面已计算出，但对于泊松比、线膨胀系数、容重等则按混凝土的计算系数设置，各数值如图3-7所示。图3-7材料基本设定的第二种方法3.2.2截面的定义截面定义方法也有多种：1.采用调用数据库中截面（标准型钢）；2.用户定义；3.采用直接输入截面特性值的数值形式；4.导入其他模型中已有截面。在本次设计中分别采用通过导入其他模型中的PSC截面来形成当前模型中的截面。对于在截面数据库中没有的截面类型，还可以通过程序提供的截面特性计算器来生成截面数据。将CAD软件中画好的各个界面，保存成DXF格式后利用截面特性计算器计算后再导入的。截面的定义分为以下7部分：（1）打开截面特性计算器，根据CAD图形的数值单位编辑正确，这里我们以哑铃截面为例，单位为mm,如图3-8所示：图3-8截面特性计算器设置单位（2）将已经转换成DNF格式的CAD图形导入截面特性计算器，如图3-9所示：图3-9截面特性计算器导入图形（3）因为刚导入的图形为线，所以将导入的图形生成截面，如图3-10所示：图3-10截面特性计算器成截面（4）以MIDASSectionFile格式导出截面，如图3-11所示：图3-11截面特性计算器生成截面导出（5）在“特性”中选择“截面”选项，点击添加截面，在添加截面中我们选择“数值”，在数值中我们选择“任意截面”，如图3-12所示：图3-12导入截面过程（6）由上图的“从SPC中导入”选项导入之前做的截面，导入后在图中显示截面的形状等，如图3-13所示：图3-13导入截面后截面显示（7）点击确认后，即得到了所需截面，所得截面可从工作栏中截面中找到，如图3-14所示：图3-14导入截面后的截面所在3.2.3节点的建立节点的建立发法也有多种：1、利用MidasCivil软件捕捉栅格网的方法建立节点；2、利用MidasCivil软件输入坐标的方法建立节点；3、从其他图形文件中导入节点。这里我们采用的是第三种从其他图形文件中导入节点的方法，让后通过节点的复制等方法进行所有节点的建立，建立过程如下列步骤所示：（1）在CAD中建立节点文件具体的计算方法为抛物线法，计算方法为草稿，由于计算简单不予列出，节点的确立方法为：讲抛物线法算出的点的坐标，并将其输入CAD之中，取其点，由于MidasCivil软件不能识别曲线，故将曲线删除用直线连接这些点，成品如图3-15所示：图3-15CAD中建立的节点将CAD文件保存为DXF格式，导入MidasCivil软件，由于单元的建立需导入材料，故只导入节点，选择x轴旋转90度，以保证视图的美观，导入过程如图3-16所示：图3-16CAD中建立的导入过程导入节点最终结果显示，如图3-17：图3-17导入节点最终显示通过节点的复制形成，经过多次修改确定各个截面的长度，即节点的距离，形成最终全节点模型，如图3-18所示：图3-18最终全节点模型3.2.4单元的建立单元的建立有很多种方法：1.通过节点的连接建立单元；2.通过单元的扩展、分割、复制建立单元；3.通过导入其他图形文件的方法建立单元。这里我们采用第一种通过节点的连接建立单元的方法，建立单元时，选择单元的材料和截面，每个截面都有他响应的材料，这里以拱肋的单元建立为例，如图3-19所示：图3-19单元的建立方法其他各个单元截面的建立方法与上述方法相同，对应好各个截面的材料的即可，最终建立的基本模型如图3-20所示：图3-20最终单元框架成品图点击消隐可看基本材料框架成品图，如果不美观可进行截面的尺寸修改，经过多次修改成品如图3-21所示：图3-21基本材料框架成品图3.2.5边界条件的定义在MIDASCivil里包含多种边界条件。这里用到的主要有一般支撑、弹性连接、设定梁端钢域等边界条件的定义方法。一般支撑的设定，由于系杆拱结构为内部超静定，外部静定结构，需建立空间简支边界条件。如图3-22所示：图3-22一般支撑弹性连接，进行弹性连接时注意不要遗漏，将本应该连接但并未用单元的节点进行弹性连接，成品图如3-23所示：图3-23弹性连接节点弹性支撑，因为桥面板要与陆地连接，为了更好地保护桥，面，故需设定弹性支撑，如图3-24所示：图3-24节点弹性支撑3.2.6荷载工况的定义荷载工况包括自重荷载、二期荷载等。首先定义荷载工况，荷载工况的定义，包括名称，荷载类型等，如图3-25所示：图3-25荷载工况定义自重荷载的添加MidasCivil对结构的自重荷载可以通过程序来自动计算。程序计算自重的依据是材料的容重、截面面积、单元构件长度、自重系数来自动计算结构自重。在定义自重时，首先要定义自重荷载的荷载工况名称，并定义自重所属的荷载组，然后输入自重系数即可。对于荷载系数，通常在Z方向输入-1即可，因为通常考虑的模型的重力作用方向都是竖直向下，而程序默认的整体坐标系Z的正方向是竖直向上的。结构自重荷载的添加方式如图3-26所示：图3-26自重荷载（2）移动荷载的定义对于移动荷载定义可以分为以下几步：定义车道（适用于梁单元）或车道面（适用于板单元）；定义车辆类型；定义移动荷载工况；定义移动荷载分析控制，选择移动荷载分析输出选项、冲击系数计算方法和计算参数。对于移动荷载的施加方法，对于不同的结构形式有不同的定义方法。对于梁单元，移动荷载定义采用的是车道加载；车辆的类型无论是梁单元还是板单元在进行移动荷载分析时，定义了车道后，需要选择车辆类型，车辆类型包括标准车辆和用户自定义车辆两种定义方式，定义了车道和车辆荷载后，将车道与车辆荷载联系起来就是移动荷载定义。在移动荷载子工况中选择车辆类型和相应的车道，对于多个移动荷载子工况在移动荷载工况定义中选择作用方式。定义规范为中国规范如图3-27所示：图3-27移动荷载规范定义车道，根据计算车道的车辆两轮距离1.8m，两车间距1.3m进行简单的计算确定车道位置，这里布置偏载，布置方式用两点方法选取，如图3-28所示：图3-28定义车道3）定义车辆，选择要求相应规范如图3-29所示：图3-29定义车辆定义移动荷载工况如图3-30所示：图3-30定义移动荷载工况3.2.7二期荷载的布置二期荷载主要用桥面铺装以及防护栏确定，根据查阅的相关资料，桥面铺装以及防护栏设计如图3-31所示：图3-31桥面铺装及防撞护栏（单位：cm）根据3-31的设计资料计算出二期荷载的单位荷载量为-34.5kN/m(因为荷载向下，故为负)二期荷载加载过程如图3-32所示：图3-32二期荷载加载方法二期荷载加载表格如图3-33所示：图3-33二期荷载表格图3.2.8自重转化为质量自重转化为质量是为了进行加载，为软件的计算做准备，具体的操作为在“模型”中的“结构类型”中的“将结构的自重转化为质量”，根据以上步骤操作就可以了，具体视觉概念由图3-34所示：图3-34自重转化质量3.2.9荷载转化质量这里的荷载主要指的是二期荷载，程序在进行结构分析的时候都是按照荷载的形式施加的，在进行动力分析时，二期恒载实际上是作为结构的一部分要参与动力分析的，因此需要考虑它的质量影响。二期恒载的质量定义需要在“模型”中的“质量”中的“将荷载转化为质量”中来定义，如图3-35所示：图3-35荷载转化成质量3.3运行结果3.3.1周期与振型首先运行后查看周期与振型，得到自重与二期荷载引起的自振频率f=10.914235Hz然后输入移动荷载分析空数据，最后重新运行分析。如图3-36所示：图3-36自重与二期荷载引起的自振频率然后将自振频率f=10.91235Hz输入移动荷载分析空数据，最后重新运行分析，如图3-37所示：图3-37输入自振频率3.3.2梁单元受力情况梁单元受力情况主要包括自重、二期荷载等情况下梁单元的受力情况，内力包括弯矩（My）、水平推力（Fx）、竖直方向的剪力（Fz）。下面以自重为例依次介绍各个受力情况，如图3-38至3-40所示：图3-38自重下梁单元水平推力（Fx）图3-39自重下梁单元竖直方向的剪力（Fz）图3-40自重下梁单元弯矩（My）由于梁单元在自重下、二期荷载下的图形大同小异，由上列3张图可以看出模型没有问题，符合要求，故不多做列举。3.3.3显示反力反力的大小查看如图3-41所示：图3-41反力的查看3.3.4显示应力梁单元所收应力与梁单元受力情况相同，各个荷载作用下应力图形大同小异，在这里只列举二期荷载下的梁单元所受应力，如图3-42所示：图3-42二期荷载作用下梁单元所受应力3.3.5显示影响线由于各个单元的内力影响线形状不相同，因此我们找几个特殊位置单元进行查看。查看62单元的内力影响线，如图3-43所示：图3-4362单元内力影响线查看67单元内力影响线，如图3-44所示：图3-4467单元内力影响线查看5单元内力影响线，如图3-45所示：图3-515单元内力影响线第4章检算过程第4章检算过程4.1内力作用组合4.1.1作效应用组合基本原理结构计算是结构设计的重要组成部分，它是结构设计合理性的主要依据之一，尽管整体不能兼顾构造设计，但是对结构的整体协调方面有着重要的作用。在全桥空间计算结果中，对内力符号规定如下：（1）弯矩符号：从单元坐标轴的正方向上看，下侧纤维受拉为正，上侧纤维受拉为负。（2）轴力符号：受拉为正，受压为负。按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》公路桥涵结构设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行效应组合，并用于不同的计算项目。按承载能力极限状态设计时的基本组合表达式：按正常使用极限状态计算时进行作用效应组合，即作用短期效应组合和作用长期效应组合。作用短期效应组合是永久性作用标准值效应与可变作用频遇值效应的组合，其表达式为：作用长期效应组合是永久性作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其表达式为：4.1.2冲击系数在内力组合前，需要计算出汽车荷载的冲击系数，在Madis中已知ƒ=10.914235Hz，根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.2冲击系数可按下式计算µ=0.1767㏑10.914235-0.0157=0.40664.1.3主梁内力作用组合表4-1主梁作用效应组合值截面类型拱脚截面L/4截面跨中L/2截面FxFzMyFxFzMyFxFzMy自重G15541.22499.3-6587.45541.2-892.55075.45541.2326.44685.7二期荷载G2471.3-238.6-692.7471.3-112.41354.8471.353.91593.4公路一级荷载Q983.4163.21758.4896.8318.54162.8785.9482.34180.5整体升温-17.4-23.6-69.7-17.4-7.9150.4-17.4-1.2183.1整体降温17.423.669.717.47.9-150.417.41.2183.1承载能力极限状态的基本组合8935.4-3251.8-6182.97058.6-989.65738.9-7925.6967.95983.7作用短期效应组合7952.05-2451.01-6289.76854.5-983.71867.5-6924.5689.42408.7作用长期效应组合6752.48-2831.6-6924.86897.48-956.0817982.88-6872.48698.441978.49注：1.表中单位：；2.承载能力极限状态的基本组合:4.1.4拱肋内力作用效应组合拱肋的内力组合计算主要进行拱肋极限承载能力计算及稳定性验算，其内力组合设计值如下表所示。表4-2拱肋作用效应组合值截面类型拱脚截面L/4截面跨中L/2截面FxFzMyFxFzMyFxFzMy自重G1-3594.1406.1-1123.9-3016.9168.0-161.2-2605.7260.3377.1二期荷载G2-595.9-49.9-166.8-491.925.690.9-415.9-45.9120.8公路一级荷载Q42.6145.2765.240.422.3129.838.23.2139.6整体升温13.90.5--5整体降温-14.3-3.2-34.8-13.9-0.54.1-8.7-0.3-5承载能力极限状态的基本组合-3845.746279.64018.8-3892.99145.09-192.39-3842.31-198.27796.34作用短期效应组合-3821.845823.13829.78-3204.5143.61-198.12-3120.7-143.82553.22作用长期效应组合-3597.625421.543512.22-3217.62121.92-214.06-2963.16-162.78641.34注：1.表中单位：；2.承载能力极限状态的基本组合:4.2主梁内力计算4.2.1普通钢筋的估算及布置（1）参照桥梁设计手册，根据构造要求1/4截面初步采用10根直径为32mm的HRB335钢筋，提供的钢筋截面面积为As=10×804.2=8042mm图4-11/4标准截面普通钢筋筋布置图（2）参照桥梁设计手册，根据构造要求1/2跨中截面初步采用10根直径为32mm的HRB335钢筋，提供的钢筋截面面积为As=10×804.2=8042mm2,图4-21/2跨中截面普通钢筋筋布置图（3）参照桥梁设计手册，根据构造要求拱脚截面初步采用10根直径为32mm的HRB335钢筋，提供的钢筋截面面积为As=10×804.2=8042mm2图4-3拱脚截面普通钢筋筋布置图4.3正截面承载力的计算4.3.1正截面承载力1/2截面处换算：由CAD图中的数值根据构造配普通钢筋纵向钢筋截面As=8042mm计算所得受压区高度，满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的规定：X=ƒsdASƒcdbƒ'M=16.1×1740×80.4×(800-30-35.8/2-80.4/2)=1603.4kN·m极限状态下Mdm所以满足规范要求，设计合理。4.3.2正截面承载力1/4截面处换算：因为T梁个截面钢筋布置全部相同，所以正截面承载力也是相同的，故1/4处的正界面承载能力而极限状态下M所以满足规范要求，设计合理。4.3.3正截面承载力拱脚截面处换算：因为T梁个截面钢筋布置全部相同，所以正截面承载力也是相同的，故拱脚处的正界面承载能力而极限状态下M所以满足规范要求，设计合理。4.4斜截面抗剪承载力计算计算受弯构件斜截面抗剪承载力时，齐计算位置按下列规定采用：距支座中心h/2处的截面：受拉区弯起钢筋弯起点处截面；锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处截面；箍筋数量或间距改变处截面；构件腹板宽度变化处截面。从MidasCivil模型中看出h/2处截面并非是受到剪力最大的截面，但是其值与拱脚截面相差不是太大，并且其截面相对于拱脚截面来说，更容易受到破坏。现在就以此截面为例进行斜截面抗剪承载力的验算。首先进行截面抗剪强度上，下限复核：斜截面验算（1）1—1斜截面顶端A位置坐标x=L/2-h/2-h0=7750-400-752.1=A处正截面处的剪力Vd，AV=192.72+=MA点正截面有效高度h则实际有效减夸比m及斜截面投影长度c分别为m=Md，c=0.6mh斜角β=50.0°斜截面内有纵向受拉主筋4Φ32，As=相应主筋的配筋率ρ=100AV==893.14kN＞615.56kN符合规范要求，斜截面抗剪检算通过，设计合理。用此方法同样可检算出2-2截面，3-3截面，4-4截面，5-5截面皆设计合理，但由于计算步骤一致，且繁琐，所以省略，仅以1-1为例。4.5主梁预拱度计算4.5.1荷载短期效用作用下主梁挠度验算(1)可变荷载作用引起的挠度因为可变荷载为均布荷载作用在主梁上，则取主梁跨挠度系数，荷载短期效应的可变荷载值由MidasCivil读出为Ms=1867.5kN·m，主梁计算跨径L=30000，C50的弹性模量，偏安全起见，取梁的标准截面的惯性矩I=1.26×10由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度为：ω考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为：ω满足要求。(2)考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度ω=4.5.2梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为：ω因为产生的挠度值很小，对桥梁整体产生的影响微乎其微，所以不需要设置预拱度。4.6拱肋计算图4-9拱肋截面（单位：mm）4.6.1正截面应力计算拱肋上下缘的正应力（以1/2跨中截面为例计算）：—拱肋截面轴力,N=-2605.7kN=-2.6057×106N—拱肋截面面积,A=1.0384×104—拱肋截面弯矩，M=796.34kN·M；—拱肋截面对上下缘的截面抵抗矩，，y=8.9cm；I=3.978×106cmW=8.9代入公式：上缘应力为：σct下缘应力为：σ即整个拱肋截面产生压应力。由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定，混凝土受弯构件正截面应力应符合规定。故：σctt=-4.21MPa4.6.2变形计算由迈达斯运行结果中可以得到位移结果，将其统计于表：表4-8拱肋位移表（mm）拱肋跨中1/4处自重-1.936-1.085二期恒载-0.329-0.156温度荷载-2.765-1.577公路I级-0.311-0.477总位移-5.341-3.295注：位移以向下为负，向上为正。由于拱肋位移略大，所以要设置预拱度。4.6拱轴线预拱度方程为Δf=Δf用此公式进行预拱度计算，之后输入下表，整体与共度详情请见下表：表4.6.3拱轴截面高度h理论拱轴线坐标预拱度坐标实际拱轴坐标拱腹坐标拱背坐标序号Xh（mm）Yo△fXcYcXbYbXtYt10.0178.00.0000-0.05340.0-0.05340.0000-0.09040.0000-0.097521.0178.20.0333-0.05321.0-0.01990.98470.02301.0153-0.062832.0178.60.1333-0.05252.00.08081.97020.12362.02980.038043.0178.90.3000-0.05133.00.24872.95770.29143.04230.206054.0179.10.5333-0.04964.00.48373.94060.52624.05960.441265.0179.30.8333-0.04755.00.78584.92970.82825.07030.743476.0179.51.2000-0.04496.01.15015.91531.19236.08471.107987.0179.81.6333-0.04187.01.59156.90181.63367.09821.549498.0180.22.1333-0.03828.02.09517.89692.13718.10312.0531109.0180.52.7000-0.03429.02.66588.88762.70779.11242.62391110.0180.83.3333-0.029710.03.30369.87223.344510.12783.26191211.0181.14.0333-0.024711.04.008610.86044.050211.13963.97151312.0181.44.8000-0.019212.04.780811.84694.822312.15314.73931413.0181.95.6333-0.013313.05.620012.82715.661413.17295.57861514.0182.36.5333-0.006914.06.526413.81236.567714.18776.48511615.0182.77.50000.000015.07.500014.80087.541215.19927.4588毕业设计总结毕业设计总结我本次毕业设计的题目“单跨30m钢管混凝土上承式拱桥设计”，在答辩前经过一番使劲的努力最终顺利完成。在这几个月的时间里，我把知识从抽象道具体，从理论到实践，很好的运用到了毕业设计中。我从不知该怎么用这个软件到基本掌握软件的应用以及一些检算的过程在此次设计中，按照老师任务书的要求，我基本上完成了一座钢管混凝土上承式拱桥的初步设计任务，包括模型的建立，技术指标的选取，规范的应用，钢筋的配置，成果的验算等。另外，根据自己的实际情况，我选取了“结构设计原理”的一些验算方法，对本专业的系统知识有了更深的了解并且初步的掌握了目前很少人会用的MidasCivil软件。本次设计最大的收获是学会了适用MadisCivil设计拱桥，感觉这是一个很好的桥梁设计软件，但也是很复杂的软件，所以以后还要更多的学习与使用，做到真正的掌握这款软件。设计的过程是很艰难的，起初由于对软件的不熟悉且对知识及各项规范运用不够熟练，总会在后续工作中暴露各种问题，所以在整个毕业设计的过程中我无数次的重复与更正，最后还是完整的做完了这份人毕业设计。自己分析问题，解决问题的能力也有了很大程度的提高，创新能力和获取知识的能力也得到了培养。然而由于时间和知识的有限，本次设计较实践还是存在一定差距的：比如用料过多，虽然验算结果符合规范要求，但是不是最佳配置，所用材料太过于浪费，如果真正实施，将浪费大量金钱。毕业设计即将结束，通过了一个学期的设计，我对拱桥设计的全过程也有了系统的认识，学会了软件的应用，掌握分析和解决专业问题的办法，进一步巩固了已学各门课程，能独立查阅资料，熟悉和理解桥梁工程技术标准，正确的应用道路桥梁的设计规范。另外，将几年所学的基础理论和专业知识理论联系到设计实践中，也为自己即走上工作岗位奠定了基础。致谢致谢时光飞逝，随着毕业论文的完成我的大学生活也进入了尾声。从开始进入课题到设计的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!我要谢谢我们设计小组的成员。在本次设