拱桥课程设计.docx
- 文档编号:25739262
- 上传时间:2023-06-12
- 格式:DOCX
- 页数:51
- 大小:172.92KB
拱桥课程设计.docx
《拱桥课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《拱桥课程设计.docx(51页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
拱桥课程设计
等截面悬链线圬工拱桥
设计计算书
专业:
道路与桥梁工程
课程:
《桥梁工程》课程设计
学号:
学生姓名:
指导教师:
日期:
桥梁工程课程设计任务书
一、设计内容及要求
1、制定各部分尺寸及所用资料
2、选定拱轴系数
3、拱圈弹性中心及弹性压缩系数
4、永远荷载内力计算(结构自重、混凝土缩短)
二、设计原始资料
跨径
50米等截面悬链线圬工拱桥计算
桥面净空:
净
---7+2×。
设计荷载:
公路
I级荷载,人群
。
三、设计达成后提交的文件和图表
1、设计说明书
2、图纸:
桥梁整体部署图,平、纵、横。
四、主要参照资料
1.《公路桥涵设计通用规范》
(JIJ021一
89)人民交通第一版社
北京
2.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JIJ023一85)人民交通第一版社
3.《桥梁工程概论》李亚东,西南交通大学第一版社;
4.《桥梁工程》姚玲森,人民交通第一版社;
5.《混凝土简支梁(板)桥》易建国,人民交通第一版社;
6.《桥梁计算示例集》易建国,人民交通第一版社。
五、课程设计成就装订次序
1.封面
2.设计任务书
3.目录
4.正文
5.设计总结及改良建议
6.参照文件
7.图纸或附表
1、设计资料4
1.2资料及其数据4
2、主拱圈计算5
2.1确立拱轴系数5
2.2拱轴弹性中心及弹性压缩系数11
2.3主拱圈截面内力计算11
2.4主拱圈正截面强度验算14
2.5主拱圈稳固性验算16
2.6主拱圈裸拱强度和稳固性验算17
2.6.1.弹性中心的弯矩和推力17
2.6.2截面内力17
1、设计资料
1.1设计标准
1.设计荷载
公路I级,人群3.0kNm2。
2.跨径及桥宽
净跨径l0
50m,净矢高f0
f0
1
。
10m,净矢跨比
5
l0
桥面净空为净
,B8.5m。
1.2资料及其数据
1.拱上建筑
拱顶填料厚度,hd0.5m,包含桥面系的计算厚度为0.736m,均匀重力
密度120kNm3。
拱上护拱为浆砌片石,重力密度223kNm3。
腹孔结构资料重力密度324kNm3。
主拱拱腔填料为砂、砾石夹石灰炉渣黄土,包含双侧侧墙的均匀重力密度
419kNm3。
2.主拱圈
M10沙浆砌MU40块石,重力密度524kNm3。
极限抗压强度Raj6500kNm2。
弹性模量Em800Raj5200000kNm2
拱圈设计温差为15C。
3.桥墩
地基土为中等密实的软石夹沙、碎石,其允许承载力0500kNm2。
基础与地基间的滑动摩擦系数取0.5。
2、主拱圈计算
2.1确立拱轴系数
拱轴系数m确实定,一般采纳“五点重合法”,先假设一个m值,定出拱轴线,制定上部结构各样几何尺寸,计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯
Mj和自拱顶至l
Ml
yl
矩
跨截面形心的弯矩Ml。
其比值
4
4。
求
4
4
Mj
f
yl
m
1
f
2
得4
(
yl
2)1
值后,可由
2
中反求m值,若求出的m值与假设的m
f
4
值不符,则应以求得的m值作为假设值,重复上述计算,直至二者靠近为止。
1.制定上部结构尺寸
(1)主拱圈几何尺寸
1)截面特征
截面高度dmK3l03500098.49cm=0.9849m,取
。
主拱圈横桥向取1m单位宽度计算,横截面面积A2;
惯性矩I
1d3
4;
12
1d2
截面抵挡矩w
3;
6
截面展转半径
w
d
0.2887。
12
2)计算跨径和计算失高
yl
假设,相应的
4
。
查《拱桥》表(
III
)
()得
f
-208
sinj0.70980,cosj
0.70440。
计算跨径l
l0
d
sin
j
50
50.70980m;
计算失高f
f0
d(1
cos
j)10
1.0(1
0.70440)
10.1478m。
2
2
3)拱脚截面的投影
水平投影xdsinj0.7098m;
竖向投影ydcosj0.7044m。
4)计算主拱圈坐标(图1-1)
将拱圈沿跨径24平分,每平分长
l
l
2.1129m。
以拱顶截面的形
24
心为坐标原点,拱轴线上各截面的纵坐标
y1
表(III)-1值
f,相应拱
背坐标y1y1
d
,相应拱腹坐标y1
y1
d
。
其数值见表1-1
2cosj
2cosj
主拱圈截面坐标表
表1-1
d
d
y1
d
截面号
y1f
y1
cos
y1
2cos
x
2cos
2cos
1
2
3
4
5
6
7
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
注:
第2栏由《拱桥》附录(III)表(III)-1查得
第4栏由《拱桥》附录(III)表(III)-20(3)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。
(2)拱上结构尺寸
1)腹拱圈
腹拱圈为M10号沙浆砌M30粗料石等截面圆弧拱,截面高度
,净矢高
f
0.6m,净矢跨比fl
15。
查《拱桥》上册表3-1
得sin0
,cos0
0.724138;
水平投影x
dsin
0
0.2069m;
竖向投影y
dcos
0
0.2172m。
2)腹拱墩
腹拱墩采纳M7.5沙浆M30块石的横墙,厚。
在横墙中间留出上部为半径的半圆和下部高为R宽为2R的矩形构成的检查孔。
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
h
y1
d(1
1
)
(d
f),其计
2
cos
算过程及其数值见表1-2
腹拱墩高度计算表
表1-2
x
y
f
(chk
1)
tan
2fk
shk
cos
1
x(m)
k
(m
1)l
2
h
项目
1
l2
m1
tan1
1号横墙
2号横墙
3号拱座
空、实腹
段分界
线
注:
横墙高度也可依据表1-1的相关数据内插计算获得。
klnmm21
2.恒载计算
恒载分主拱圈、拱上实腹和腹拱三部分进行计算。
不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈的影响。
其计算图示见图1-2.
(1)主拱圈恒载
P012
表(III)
19(9)值A
5l
M14
表(III)
19(9)值A
5l2
2
244
m
4
Mj
表(III)
19(9)值A
5l2
50.70982
244
8065.9219kN
m
4
(2)拱上空肚段的恒载
1)腹孔上部(图1-3)
腹拱圈外弧跨径l外l2dsin03.4138m;
腹拱圈内弧半径R02.1750m
腹拱圈重Pa1.52202(R0
d)d
3
2
腹拱侧墙护拱重Pb0.11889(R0
d)2
2
以上三个系数挨次分别查《拱桥》上册表3-1、表1-10、表1-9)
填料及路面重Pl外hd1
两腹拱之间起拱线以上部分的重量(图1-4)
Pd
x)y
3
(f
d
y)
2hd
1
2x
24
23
20
2
一个腹拱重P
d
p
a
2)腹拱下部
1#横墙P
2/2)/9]
24
126.6534kN
2#横墙P
2/2)/9]
24
77.8547kN
3#拱座P
1
0.2172)
24
2
3)集中力
P
13
P
14
P
14.8421)/2
15
(3)腹拱上实腹段的恒载(图1-5)
拱顶填料及面重
P16lxhd114.50710.73620213.5445kN
悬链线曲边三角形部分
重量P17
l1
f1
(shk
0
k
0)
4
(m
1)k
kN
式中:
f1
f
yi
1
1)
1
1)
9.9380m
(
(
cos
j
2
lx
0
=
l1
重心地点lx
(shk0
k
0)
(chk
01)/k
0
2
k
0)
lx
lx
10.9443m
(shk
0
各块恒载对拱脚及拱跨1/4截面的力矩见表1-3
半拱恒载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩
表1-3
恒重
l/4
截面
拱脚截面
分块号
kN
力臂
力矩
力臂
力矩
P0-12
P13
P14
P15
m
kNm
m
kNm
l
2
l
2
l2
P16l214.5071218.1014
P17
l2
共计
3.验算拱轴系数由表1-3得
MM
L
4
J
y1
该比值与假设拱轴系数相应得40.205十分靠近,故可确立
f
为设计拱轴系数。
2.2拱轴弹性中心及弹性压缩系数
1.弹性中心y[表(III)3值3.3543m
2.弹性压缩系数
a
I
d2
0.0833m
2
w
A
12
a
f
2
w
2
1
1
1
2.3主拱圈截面内力计算
大跨径拱桥应验算拱顶、3/8拱跨、1/4拱跨和拱脚四个截面,必需时应验算1/8拱跨截面。
对中小跨径桥只验算拱顶、1/4拱跨和拱脚三个截面的内力。
其他截面,除不计弹性压缩的内力一定在影响线上直接布载求得之外,其步骤和1/4拱跨者同样。
1.恒载内力计算
计算拱圈内力时,为利用现有的表格,一般采纳所确立的拱轴线进行计算。
可是在确立拱轴系数时,计算得的恒载压力线与确立的拱轴线很难在“五点”完整重合,二者相差0.2050-0.204772=0.000228。
当这个误差较大时,要用“假载法”计入其影响.
(1)不计弹性压缩的恒载推力
Hg'
Mj
f
(2)计入弹性压缩的恒载内力见表1-4
计入弹性压缩的恒载内力
表1-4
项目
拱顶
l/4截面
拱脚
y
y
y1
cos
Hg
1
1
'
Hg
1
Hg
(1
1
)Hg'/cos
Ng
cos
1
Mg
1
'
1
Hgy
2.活载内力计算
(1)公路I级和人群荷载的内力
单位拱宽汽车等代荷载
K1c
K一级
=2
K一级
式中,c
2为车道数;
1为车道折减系数,双车道不折减。
单位拱桥人群等代荷载K2
2b
q人=
3.0=0.5294KN
式中,b
0.75为人行道宽度;
q3.0kN为人群荷载。
不计弹性荷载的公路Ⅰ级及人群内力表
表1-5
截项
面目
Mmax
相应
拱H1
顶
Mmin
相应
H1
Mmax
相应
H1
截
Mmin
面
相应
H1
Mmax
相应
H1
拱
相应
脚
V
Mmin
计算荷载
影响线面积
力与弯矩
2pk
2qk
q人
表中值
乘数
面积
Ⅰ级荷载
人群荷
载
l
2
l
2
/
f
l
2
l
2
/
f
l
2
l
2
/
f
l
2
l
2
/
f
l
2
l
2
/
f
l
l
2
相应
l2/f
H1
相应
V
l
计入弹性压缩的公路Ⅰ级和人群荷载内力计算表
表1-7
拱
顶
l/4
截面
拱
脚
项
目
Mmax
Mmin
Mmax
Mmin
Mmax
Mmin
cos
sin
轴
与M相应的H
与M相应的V
向
NH1cos
+Vsin
力
H
1
H1
1
N
Hcos
Np
N
N
1549.308
M
弯
y=ys
y1
M
Ny
矩
Mp
M
M
注:
除拱脚截面外,其他截面的轴向力用NH1
/cos
作近似计算。
3.温度内力计算
拱圈合拢温度15C
拱圈砌体线膨胀系数
变化温差t
15C
温度变化在弹性中心产生的水平力:
Ht
EIt
8
106
106
155.0916kN
[表(III)5值]f2
10.14782
拱圈温度变化内力见表1-8
温度内力计算表
表1-8
项
目
温度上涨
拱顶
l/4截面
拱脚
cos
y=ysy1
Nt
Htcos
Mt
Hty
注:
1.温度降落时的内力与温度上涨的内力符号相反;
2.当沙浆为小石子混凝土时,应酌情计入徐变的影响。
2.4主拱圈正截面强度验算
依据《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
0SR(fd,ad)
式中,0—结构重要性系数,此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;
fd—资料强度设计值;
ad—几何参数设计值,可采纳会合参数标准值ak,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1-9
主拱圈荷载效应不利组
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 拱桥 课程设计