第11章桥梁工程课程设计指导书(钢筋混凝土).docVIP

桥梁工程课程设计指导书（拱桥） 题 目: 钢筋混凝土拱桥设计 一、课程设计教学目的及基本要求 1、了解并掌握上部结构的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。 2、初步掌握拟定拱桥截面高度、选择拱轴系数m（五点重合法）、计算恒载内力（不考虑弹性压缩及偏离影响时的内力）、计算活载内力、温度影响力并进行内力组合；验算拱脚、L/4和拱顶截面的强度、抗裂性和稳定性验算。 3、提高综合运用所学理论知识，具有独立分析问题和解决问题的能力。 4、进一步提高利用工具和计算机进行桥梁设计的能力。 二、基本设计资料 1）初始条件： 设计荷载：2004桥梁规范：公路-I级荷载，人群3.0kN/m 桥面宽度：净-7+2×0.75米人行道； 主拱圈净跨l0=40m～80m，净矢跨比f0/l0=1/4.5～1/7，主拱圈的线形为悬链线 拱桥计算温差为 2）总体布置： （1）本次设计的桥形为单孔跨径40~80m的上承式等截面钢筋混凝土拱桥，矢跨比为1/4.5~1/7，拱轴线采用悬链线线形，m=1.167~3.500。拱肋为两片，采用工字型混凝土截面。 （2）立柱采用钢筋混凝土柱，在纵桥方向上间距可为10m、13、16、20（与所选用的空心板对应），全桥拱上立柱一定要对称布置。其上加盖梁，盖梁横截面尺寸可为宽0.8~1.2m×高1.0~1.4m的钢筋混凝土结构。 （3）桥面板采用简支预应力空心板，跨径可为10、13、16、20m，每片底板横向宽均为1.25m，梁高分别为0.5、0.6、0.75和0.90 m，中板重量分别为106 kN、160 kN、270 kN和320kN 。 （4）桥面铺装的厚度为10cm的C40防水砼，设双向1.5~2%的横坡。 （5）人行道及栏杆；人行道宽0.75的单侧人行道及栏杆每延米重分别为5 kN；防撞护栏单侧每延米重10kN。 （6）施工方法：无支架的缆索吊装施工法 施工程序：基础及边跨立柱 主拱圈合龙 施工拱上立柱和盖梁 架设空心板 桥面铺装及人行道栏杆等 三、设计内容及步骤 1、确定主拱圈材料标号，按规范查出相应的设计强度、弹性模量、容重等，计算弹性模量、截面特性等（参照公路桥涵设计规范）； 主拱圈混凝土为C50混凝土；盖梁为C30，桥面板的材料为C40混凝土，其他混凝土材料为C30。 材料特性见表1 表1材料特性表 材料名称 弹性模量E（MPa） 设计强度（MPa） 容重（kN/m3） 线膨胀系数 C50混凝土 3.5E4 22.4（压） 26.5 1.0e-05 C40混凝土 3.25E4 18.4（压） 26 1.0e-05 C30混凝土 3.0E4 13.8（压） 26 1.0e-05 2、确定拱轴系数： 1）拟定主拱圈厚度d及单肋宽度b； ①厚度d。 可采用下述经验公式：d=（1/45～1/65）l0 ②单肋宽度b=(0.4～0.5)d； 2）计算主拱圈的截面特性： 单肋的截面面积A、抗弯惯性矩I、抵抗矩W、回转半径rw 3）假定拱轴系数m，一般取1.000～3.500；陡拱：m值选用较大；坦拱：m值选用较小. 根据m值及矢跨比f0/l0，查“拱桥设计手册”表（III）-20得拱脚处的sin(j cos(j (j 求计算跨径:l= l0+d sin(j 求计算矢高:f= f0+ d(1- cos(j)/2 4）计算主拱圈几何要素 按半孔划分12等份列表进行计算主拱圈几何性质 将计算跨径等分节段，根据节点的x坐标和m值，查“拱桥设计手册”表（III）-1的y1/f , 计算y1 ，计算相应的拱背坐标y’1 = y1 - d / 2cos(， 拱腹坐标y”1 = y1 +d/2 cos( （列表计算，可用EXCEL计算） 5）在坐标纸上按比例画出主拱圈图形（半拱）； 6）布置拱上建筑，布置拱上建筑时，如果拱顶处无立柱，则空心板底至拱顶上缘的最小距离为0.5m；如果拱顶处有立柱，则立柱的最小高度为0.5m。 确定立柱的高度时，可在坐标纸上或CAD中按比例画出主拱圈线形（半拱）（可参考上图，要求图形清晰、准确、尺寸详细），全面布置拱上立柱和盖梁等结构，在图中量出立柱高度即可。若要精确计算立柱的高度，可参照王国鼎的桥梁计算示例集-拱桥P12的例子。 拱上建筑的恒载计算。 7）计算，，按公式验算假定的m是否为真。一般要求等号两边相差不超过半级即0.005/2，否则重复3）～7）各步骤，直至满足要求为止（重复计算时，可仍利用原图形，只是某些尺寸在数值上有些变化，按其真实数值计算即可）。 以上计算内容可参照王国鼎的桥梁计算示例集-拱桥P9例一进行。也可利用EXCEL进行计算