長巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋設計-

1、長巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋設計-摘要長巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋設計摘耍根據(jù)當?shù)毓こ虒嶋H的水文地質(zhì)條件和施工技術(shù)指標，總結(jié)國內(nèi)外鋼筋 混凝土拱橋的建設經(jīng)驗和實際運用，綜合比較橋型方案選擇完成100m上 承式鋼筋混凝土箱型拱橋設計。選擇良好的天然地基基礎，采用索攬預制 分段吊裝完成主拱圈的拼接，在拱圈上現(xiàn)澆施工底梁、立柱、安裝蓋梁, 橋面用標準的預制空心板梁，再將各段現(xiàn)澆成一個整體。按照已有的拱橋建筑技術(shù)和經(jīng)驗，根據(jù)拱橋跨徑、矢高計算合理拱軸 系數(shù)運用midas軟件建立拱橋模型，進行細部截面形式確定和尺寸擬 定，計算并導出設計標準的彎矩和軸力值。進行截面配筋計算和承載力校 核，

2、檢驗細部截面尺寸、配筋、內(nèi)力組合值、裂縫寬度是否滿足設計安全， 根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范來分析設計方法的正確性、內(nèi)力分布的合理性及材料的充 分利用，制定出一個比較合理、安全可靠、基本滿足各項綜合技術(shù)指標的 設計方案。拱橋的歷史悠久且造型美觀，能夠充分發(fā)揮垢工材料的抗壓性能和節(jié) 省材料，合理分配內(nèi)力等優(yōu)點，非常適合于中小跨徑的橋梁建設，伴隨起 吊設備和架橋機的發(fā)展，縮短了建橋的工期。關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土拱橋；midas建模；預制吊裝；配筋與驗算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訐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目錄目錄扌商要i abstractii第一章設計內(nèi)容11.1設計任務11.1.1基本資料11.1.2設計思路21.2荷載和作用力21.2.1永久作用 21.2.2可變作用21.1.3偶然作用2第二章方案比選42.1方案比選原則42.2橋型方案擬定42.3橋梁方案對比7第三章拱圈計算83.1設計標準及數(shù)據(jù)83.2主拱圈內(nèi)力計算93.2.1主拱圈橫截面設計?93.2

10、.2合理拱軸線的確定方法93.2.3合理拱軸系數(shù)m的計算一般步驟133.3計算合理拱軸系數(shù)m143.4主拱圈的截面特性計算 153.5上部結(jié)構(gòu)恒載計算 193.5.1橋跨恒載內(nèi)容193.5.2截面尺寸擬定與計算 20第四章邁達斯建模27 iii目錄4.1邁達斯建模坐標 274.2 midas建模計算 304.2.1 midas 建模過程30422各種工況組合 324.2.3 midas 導出數(shù)據(jù) 344.2.4荷載組合計算36第五章主拱圈配筋與驗算405.1最不利荷載值405.2按截面最不利荷載配筋415.2.1拱腳最不利情況435.2.2典型截面最不利情況驗算47第六章立柱配筋與驗算546.

11、1求橫向分布系數(shù)546.2計算沖擊系數(shù) 566.3活載內(nèi)力計算576.4配筋計算58第七章蓋梁計算與驗算657.1活載計算內(nèi)容657丄1對稱布置荷載657.1.2非對稱布置荷載667.1.3活載計算677.2恒載計算 717.2.1蓋梁自重727.2.2空心板自重727.2.3支點截面恒載、活載計算727.2.4跨中截面恒載、活載計算727.2.5支點剪力計算737.2.6內(nèi)力組合737.3截面配筋設計與承載力校核747.3.1正截面抗彎承載力驗算76 iv目錄7.3.2斜截面抗剪767.3.3裂縫寬度驗算77總結(jié)78致謝79參考文獻80 v華東交通大學畢業(yè)設計（論文）第一章設計內(nèi)容1.1設計

12、任務本學期的畢業(yè)設計論文是為了幫助我們的畢業(yè)生們較為全煩地鞏固和深化學到的課程知識的運用，掌握和理解公、鐵路中的橋梁設計和拱橋 的相關(guān)構(gòu)造情況，掌握拱橋設計的手算計算及橋博或midas軟件的操作步 驟及方法，學會如何快速運用資源去查閱規(guī)范中的技術(shù)資料與經(jīng)驗總結(jié), 重點強化基本理論與實際技能訓練，升華到具體問題具體分析和解決問題 的思維和動手能力。同時在完成好課題設計的具體實踐過程中，把握橋梁 的整個初步設計、計算的方法與原理、領會建橋中的特點要求及特點。1.1.1基本資料為加強長巖縣界的經(jīng)濟貿(mào)易和聯(lián)系，準備在通往縣城的河流一處修建一座大橋。擬建橋梁位于貴州省安順市長巖縣城外500m處的護城河上

13、, 根據(jù)勘探單位的調(diào)查和當?shù)氐乃馁Y料顯示，該河長度大約13000m,平 均河寬120m,其中最寬處210m,最窄處河寬90mo為了節(jié)約投資成本和 修建位置方便交通，經(jīng)過可行性調(diào)查的批準報告，決定將橋擬建于河寬 200m處的城西門450m的位置。該處地質(zhì)情況如下：有四層地層組成，第 一層為覆蓋較厚的巖石地基，厚度約5.5m；第二層為粒徑大于0.075的砂 性土，厚度為3.2m；第三層為7<lp<15的粘性土層，厚度約4.4m； 第四層為軟弱土層。根據(jù)實際地址勘探報告表，浮水程度較弱，滲水透性 較弱，滲透系數(shù)小于0.12m/s晝夜。地質(zhì)資料情況表1-11蔣成：長巖10

14、0m ±承式鋼筋混凝土箱型拱橋1.1.2設計思路本畢業(yè)設計的主體思路構(gòu)成是完成橋型方案比選、合理拱軸線確定、 各構(gòu)件截面尺寸擬定、拱軸截面強度穩(wěn)定驗算、立柱強度穩(wěn)定驗算、蓋梁 強度及裂縫驗算、設計cad圖紙的繪制等內(nèi)容。著重要求掌握如何參照規(guī) 范要求進行壓彎構(gòu)件強度及穩(wěn)定驗算、純彎構(gòu)件的強度及剛度驗算。在畢 業(yè)設計過程中至少要求參加一次工地現(xiàn)場實習體驗和學習。1.2荷載和作用力1.2.1永久作用（1）結(jié)構(gòu)自身重量產(chǎn)生的自重力，對混凝土材料可考慮?5的誤差。（2）土重力，土壓力一般考慮到基礎埋深以上的土重力。（3）混凝土收縮徐變，由于澆筑混凝土達到齡期過程中，會產(chǎn)生附加內(nèi)力使得結(jié)構(gòu)存在

15、初應力，考慮折減系數(shù)u二0.45。（4）基礎變位作用力，已知拱橋是超靜定的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常由于地基不 均勻沉降產(chǎn)生基礎變位，導致出現(xiàn)橫向或縱向作用力，要從分考慮變位產(chǎn) 生的折減效應系數(shù)u=0.50o（5）土側(cè)壓力，土的各個側(cè)面方向擠壓力對結(jié)構(gòu)的作用。1.2.2可變作用（1）支座摩阻力，由于各種作用在橋跨結(jié)構(gòu)，傳遞到支座使其產(chǎn)生 摩阻力。（2）汽車制動力，來源于汽車行駛中的制動、沖擊作用等產(chǎn)生的縱 向水平力作用于橋跨中結(jié)構(gòu)。（3）冰壓力，由于冰凍的收縮膨脹產(chǎn)生的力。（4）水流壓力，水流對橋墩產(chǎn)生的沖擊力和彎矩作用，對拱橋要根據(jù)流速大小考慮對拱的作用。1.13偶然作用偶然作用就是很難發(fā)生的小概率事件，設

16、計中要充分予以考慮。（1）漂流物體撞擊力。在人江大河中修建的橋梁工程，會因為洪水、漲潮等事故產(chǎn)生不明漂流物體的沖擊、碰撞，所以，在橋梁設計中要充分考慮到可能出現(xiàn)的不明漂流物的影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全，根據(jù)當?shù)厮牡刭|(zhì)資料，收集近10年以 內(nèi)出現(xiàn)的漂流物情況進行分析并安全設計。華東交通大學畢業(yè)設計（論文）（2）航行船只撞擊力航海事業(yè)的發(fā)展迅猛，使得船只、游艇、客輪等越來越龐大，一口發(fā) 生撞擊橋梁結(jié)構(gòu)的事故，就會有可能造結(jié)構(gòu)的損壞甚至倒塌的危險，由于 速度快和重量較大，所以要在橋墩前面做一些防撞墩來保護主墩，以減少 主墩被航行船只的直接碰撞力，間接保護橋梁的耐久性。（3）地震作用力地震一般是不會發(fā)生，當

17、時一旦發(fā)生造成的損失是不可估計的破壞, 可能產(chǎn)生剪切破壞橋墩，可能造成彎矩破壞等，所以要做好防護，如設置 合理的伸縮縫作為隔震減震袋，盡量不要把橋連成一個全整體，在地震多 分地帶區(qū)，設置隔震減震阻尼器來防止地震危害。（4）汽車意外撞擊力由于汽車產(chǎn)業(yè)的升級加速。車速提高和汽車的不斷普及大眾化，交通 事故也是給橋梁設計者一個重要考慮因素，主要通過設計防撞墻和防炫暈 系統(tǒng)，減少對橋梁結(jié)構(gòu)的撞擊作用和概率。1-23蔣成：長巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋第二章方案比選2.1方案比選原則為實現(xiàn)民族復興事業(yè)，國家投入大量資金支持的基礎建設事業(yè)，隨著 國家經(jīng)濟和國民收入不斷創(chuàng)新，生活水平的不斷提高，對基礎

18、建設的要求 越來越高，同樣也促進橋梁建筑事業(yè)的迅猛發(fā)展，在橋梁必選方案中比選 岀一種合理的橋型，主要從以下四個指標進行選擇取舍：安全、功能、經(jīng) 濟和美觀。其中橋梁的安全是尤其重要的，功能與經(jīng)濟次z。在過去的幾 年里，人們對橋下的功能不夠重視，但是由于近年來航運事業(yè)的蓬勃發(fā)展, 需要特別重視橋下通航凈空的要求。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng) 一等耍求，橋與口然生態(tài)環(huán)境相融合的理念越來越深入人心，這同樣使得 橋梁美觀要求也逐步被重視起來。2.2橋型方案擬定方案一：連續(xù)梁橋在新國橋梁建設風云的幾十年里，簡支梁橋無疑是我國橋梁建筑史上 較為古老和成熟的一種適用于小跨徑的一橋種簡單型，若是簡支梁橋在支

19、 點連續(xù)而成就是如今見到的連續(xù)梁橋了，適用于中小跨徑的橋梁。該類橋 受到溫度變化及鋼筋混凝土收縮徐變等影響縱向位移較人，所以這也使得 活動支座和伸縮縫的結(jié)構(gòu)復雜。連續(xù)梁橋在恒載作用下，由于支點負彎矩 作用下可減少跨中正彎矩，連續(xù)梁橋是超靜定結(jié)構(gòu)，使得跨中正彎矩得到 一定的卸載?；A沉降將在結(jié)構(gòu)中附加內(nèi)力。因此，對于橋梁基礎要求較 高，且一般的跨徑不超過2530m,預應力連續(xù)梁橋的跨徑常用40150mo連續(xù)梁橋布置圖2-14華東交通大學畢業(yè)設計（論文）?方案二：連續(xù)剛構(gòu)橋眾所周知，中小型的連續(xù)剛構(gòu)橋是預應力混凝土梁氏梁橋的重要的、具有標志性橋型之一。因為它結(jié)合并吸收了連續(xù)梁橋的橋和t型鋼構(gòu)橋的

20、受力特點，將主梁做成連續(xù)梁橋的與薄壁橋墩固結(jié)而成，連續(xù)鋼構(gòu)體系保 持了連續(xù)梁橋的各個優(yōu)點外，墩粱固結(jié)節(jié)省了大型支座的昂貴費用，減少 了墩及基礎的工程量，并改善了結(jié)構(gòu)水平荷載作用下的受力性能，典型的 連續(xù)鋼構(gòu)體系對稱布置并采用平衡懸臂施工方法修建，支點截面的負彎矩 較大，但是鋼構(gòu)梁橋主梁連續(xù)是整體無縫的，能夠使得行午比較的平順舒 適。現(xiàn)今的連續(xù)鋼構(gòu)體系十分適用于跨越河谷、海灣、山溝，有具有柔性 的單薄壁墩和雙薄壁墩兩種類型的體系。伴隨著高強度等級混凝土的發(fā)展 與應用，以及高強度低松弛預應力鋼絞線與大噸位群錨的研制成果，連續(xù) 鋼構(gòu)領域也在不斷增強加大它潛在的跨越江海湖泊的能力，但是在跨徑的 發(fā)展受

21、經(jīng)濟效益的很大制約，它的性價比低于拱橋。隨著修建數(shù)量的增多 和跨度增大，連續(xù)鋼構(gòu)橋出現(xiàn)主梁腹板開裂和跨中持續(xù)下?lián)系牟『?，需?在設計與施工方血做出優(yōu)化，連續(xù)體系在采用逐孔施工法時，采用較為先 進的機械設備才能降低經(jīng)濟技術(shù)指標。連續(xù)剛構(gòu)橋布置圖2-15蔣成：長巖100m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋?方案三：鋼筋混凝土拱橋拱橋是我國歷史悠久口造型美觀的一種主要橋型，其造橋技術(shù)已經(jīng)十 分成熟，特別適用于屮小跨徑的橋梁。鋼筋混凝土拱橋的拱圈截面多數(shù)采 用箱型，可以達到自重輕且具有抗彎良好的性能。拱圈線型一般釆用懸鏈 線，可以計算出最合理拱軸線的線型來布置，以達到合理的發(fā)揮垢工材料 受壓的性能來抵抗荷載壓力

22、。采用梁氏拱上建筑可使橋梁造型更加輕巧美 觀，減輕拱上重力和對地基的壓力，以便獲得更好的技術(shù)經(jīng)濟效果。其屮 采用簡支腹拱計算方便、施工簡單，由底梁、立柱、蓋梁和縱向簡支板梁 組成，其特點是結(jié)構(gòu)體系簡單實用，拱上的聯(lián)合作用基本上十分微弱，受 力相當明確，便于施工且速度較快，能夠縮短建橋的工期。鋼筋混凝土拱橋發(fā)展比較的快，增強結(jié)構(gòu)的為了能夠發(fā)展進一步減輕 自重、整體性、發(fā)揮裝配式施工的范圍及優(yōu)勢，讓鋼筋混凝土拱橋呈現(xiàn)千姿 百態(tài)，例如鋼架拱橋、桁架拱橋、二錢平板拱等整體型上承式拱橋。鋼筋混凝土拱橋布置圖2-36華東交通大學畢業(yè)設計（論文）2.3橋梁方案對比通過以上三種方案的優(yōu)缺點的敘述和比較，運用安

23、全、功能、美觀、 經(jīng)濟、環(huán)境等指標做一個統(tǒng)計分析如下表格。擬定方案比較指標表22根據(jù)以上指標的比較可得，應該優(yōu)先抉擇結(jié)構(gòu)安全等級高、功能滿足、造價經(jīng)濟、協(xié)調(diào)美觀的io=loom跨徑的鋼筋混凝土上承式箱型拱橋。7蔣成：長巖100m ±承式鋼筋混凝土箱型拱橋第三章拱圈計算3.1設計標準及數(shù)據(jù) 設計荷載：公路一1級，人群荷載qr=3.0 kn/m橋面寬度:d=llm?（2 x 3.75+2 x 0.5+2 x 1.75） 凈矢高:f0?20m 凈跨徑:l0?100m 矢跨比:fol?io53,結(jié)構(gòu)材料采用c50混凝土，結(jié)構(gòu)容重?=25kn/m,抗壓設計fcd=22.4mpa,彈性模量 ec=3.45x104mpao 鋼筋的