长岩100m上承式钢筋混凝土箱型拱桥设计.doc
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1、-_长岩长岩 100m100m 上承式钢筋混凝土箱型拱桥设计上承式钢筋混凝土箱型拱桥设计摘要摘要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m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
2、核,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,能够充分发挥圬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-_The long rock span of 100m on the desk of reinforced concrete box arch bridge desig
3、nAbstractAccording to the local engineering and construction of hydro-geological conditions Technical indicators summarize the experience and practical application of domestic and foreign construction of reinforced concrete arch bridge, comprehensive comparison bridge - program selection complete th
4、e 100m Reinforced Concrete Box Arch Bridge. Choose a good foundation natural 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 each section cast
5、 as a whole.In accordance with the existing bridge building techniques and experience, 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, calculate and desi
6、gn criteria derived moment and axial force values . Sectioned reinforcement calculation and bearing capacity checking, testing detailed cross-sectional dimension, reinforcement, internal force combination of values, crack width design meets safety, according to the existing norms to analyze the corr
7、ectness of the design process, rationality and material internal 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 beautiful shape, give full play to the compressive strength of m
8、asonry materials and saving material, a reasonable allocation of internal forces, etc., it is very suitable for small and medium-span bridge construction, with the development of lifting equipment and erecting machine, shortening the duration of the bridge.Key word:Reinforced concrete arch bridge;mi
9、das Modeling;Prefabricated lifting;Configuring reinforcement and checking-_目录目录摘要摘要.I IAbstractAbstract.IIII第一章第一章 设计内容设计内容.1 11.1 设计任务 .11.1.1 基本资料.1 1.1.2 设计思路.21.2 荷载和作用力 .21.2.1 永久作用 .2 1.2.2 可变作用 .2 1.1.3 偶然作用.2第二章第二章 方案比选方案比选.4 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第三章第三章 拱圈计算拱圈计算.8 83.1 设计标准及
10、数据 .83.2 主拱圈内力计算 .93.2.1 主拱圈横截面设计 .9 3.2.2 合理拱轴线的确定方法.9 3.2.3 合理拱轴系数 m 的计算一般步骤.123.3 计算合理拱轴系数 m.133.4 主拱圈的截面特性计算 .153.5 上部结构恒载计算 .183.5.1 桥跨恒载内容 .19 3.5.2 截面尺寸拟定与计算 .19第四章第四章 迈达斯建模迈达斯建模.2626-_4.1 迈达斯建模坐标 .274.2 Midas 建模计算 .304.2.1 Midas 建模过程 .30 4.2.2 各种工况组合 .32 4.2.3 midas 导出数据 .33 4.2.4 荷载组合计算.35第
11、五章第五章 主拱圈配筋与验算主拱圈配筋与验算.39395.1 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.43 5.2.2 典型截面最不利情况验算.47第六章第六章 立柱配筋与验算立柱配筋与验算.53536.1 求横向分布系数.546.2 计算冲击系数.566.3 活载内力计算 .566.4 配筋计算.58第七章第七章 盖梁计算与验算盖梁计算与验算.64647.1 活载计算内容 .657.1.1 对称布置荷载 .65 7.1.2 非对称布置荷载.65 7.1.3 活载计算.667.2 恒载计算 .717.2.1 盖梁自重 .71 7.2.2 空心板自重.7
12、2 7.2.3 支点截面恒载、活载计算.72 7.2.4 跨中截面恒载、活载计算.72 7.2.5 支点剪力计算.73 7.2.6 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-_7.3.2 斜截面抗剪.76 7.3.3 裂缝宽度验算.77总结总结.7777致谢致谢.7878参考文献参考文献.7979-_第一章第一章 设计内容设计内容1.1 设计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面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
13、,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,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 90m。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
14、定将桥拟建于河宽 100m 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 71/44拱桥规范建议值 1/51/83.2.2 合理拱轴线的确定方法合理拱轴线的确定方法运用推导公式计算合理拱轴线 m 的确定方法如下过程:-_计算示意图 3-2已知 ygHxM可得 gHxM y 二阶导数,得jgdgmgHxgdxyd122 2) 1(mfdg rrfdgjg将(2)代入到(1),得 3)1(22 ymfgHdggHdggHrfdgdxyd-_=lx=dxdldldx22即
15、可得到 42 22 lddx将(4)代入(3),得到=22ddyymHgl Hglgdgd122 假令=2k12 mfHglgd=fHglgd2 12mfk则,原式可写成 =22ddyykHglgd22 =22ddyfkmfk221解得 = 为悬链线方程。y11chkmf已知 =, =chx2xxeelx2假令 =1,则 =,=f11chkmfk1ln2mm所以,只需确定了 、 、,则悬链线方程可确定。flmy-_因此,宜采用“五点重合法”,用以来求出最优的拱轴系数值。m已知 =(1-1) 41M41yHg=(1-2)jMfHg所以,可得到 =41MMj41yf当=时,可得=2141yf 12
16、1 1chkmf移项,得 1221241 yfm由以上公式可知:倘若系数的值变化大,那么就会越来越小,则曲线就会越陡峭;拱轴m41y倘若系数的值变化小,那么就会越来越大,则曲线就会越平滑。拱轴m41y-_3.2.3 合理拱轴系数合理拱轴系数 m 的计算一般步骤的计算一般步骤0mm 是否假定m布置拱上建筑计算和jM 41M=41MM41yf推导得出 12212 41yfm取 m 值m=m0-_3.3 计算合理拱轴系数 m首先假定 m=1.756,相应=0.23,矢跨比为。查拱桥(上册)fy4/1 51表()-20(4),得到=0.66408,jsin=0.74768.jcos拱轴计算的示意图 3
17、-3主拱圈的和:l计算跨径f计算矢高myffmylljojo 227.2074766.01898.020cos119268.101898.066408.02100sin2 下下计算的与:拱脚截面水平投影x竖向投影ymHymHx 3458.174766.08.1cos1953.166408.08.1sinjj 将拱轴沿分,每等分长是 :等跨径24,2164.42419268.101 24mll纵坐标: 每等分拱轴 ,1-1fy值表所得到与之对应的位置的坐标值为:;拱背cosy1上yy -_计算得到相应的拱腹坐标值:。 cosy1上yy 3.4 主拱圈的截面特性计算主拱圈的横截面简图:腹拱截面图
18、3-4拱脚加厚截面图 3-5接头腹板加厚截面图 3-6-_拱圈截面值计算截面面积计算 A:. a 2270. 604. 004. 021808. 008. 021836. 172. 1436. 109. 08 . 88 . 1mA绕箱底边缘静面距 S:. b)(63.58)04.03158.1(04.0218)22.008.031(08.02128.136.172.1428.136.109.08.88.1213222mS截面惯性矩 Ix:. c)(3012. 4)04. 031898. 058. 1 (04. 0218)08. 031898. 0(08. 021802. 036. 172. 1
19、12102. 036. 109. 01218 . 18 . 88 . 112142222222mIx故有m8282.027.603.4898.027.663.5AIrmASyx w下经过计算,将计算结果汇总于下表之中。-_主拱圈几何性质计算 表 3-2截面号xyf1ycoscos下y cos下yy050.59631.000020.22700.74771.201119.0259146.38030.910218.41060.76691.171017.2396242.16430.825316.69390.78561.143015.5509337.94830.746215.09360.80391.11
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