长沙理工桥梁工程课程设计任务书1-2

长沙理工大学土木与建筑学院 《桥梁工程》拱桥课程设计

计划与任务书

---悬链线等截面无铰箱形拱桥设计

指导教师：夏桂云 适用班级：土2009级 设计时间：周

桥梁工程系 2012年9月10日

《桥梁工程》课程设计任务、指导书 ——悬链线等截面箱形无铰拱桥设计

第一部分 上部结构计算

一、设计资料：

1、设计荷载：公路-Ⅰ级或公路-Ⅱ级、人群m2； 2、桥面净宽：净7+2×人行道；

3、净跨径：L0=50.00m、54.00m、63.00m、64.00m、70.00m、72.00m、80.00m、84.00m、90.00m； 4、净矢跨比：f0/L0=1/5、1/6、1/7、1/8； 5、拱顶最小填料厚度：h=； 6、材料性质：

①预制闭合拱箱、现浇填缝及横隔板：C30混凝土，E1=×104MPa，容重r1=m3； ②横挑梁：预制C30混凝土，弹性模量E=×104MPa，容重r2=m3；

③拱上底梁、立柱、盖梁、腹拱、人行道栏杆：C20混凝土，容重r3=m3； ④拱顶及拱腔填料、护拱：10号砂浆砌片石，容重r4=m3； ⑤侧面墙：10号砂浆砌块石，容重r5=m3； ⑥桥面：沥青混凝土厚，容重r6=m3； 7、栏杆、人行道全桥宽平均每延米m； 8、桥面标高：。

二、参考依据

1、主拱圈：采用单箱5室结构，各细部尺寸如图所示。

2、腹拱墩的布置：高墩采用立柱式，也可采用挖空的横墙式。

3、计算温度影响力时，最高月平均气温30℃，最低月平均气温4℃，合拢温度14℃，混凝土收缩按温度下降10℃计算。

三、设计依据及参考资料

[1]交通部.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004).北京:人民交通出版社,2004.

[2]交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004).北京:人民交通出版社,2004. [3]交通部.公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTG D61-2005).北京:人民交通出版社,2005. [4]顾懋清,石绍甫.公路桥涵设计手册——拱桥(上册).北京:人民交通出版社,1997. [5]顾安邦,孙国柱.公路桥涵设计手册——拱桥(下册).北京:人民交通出版社,1997. [6]江祖铭,王崇礼.公路桥涵设计手册——墩台与基础.北京:人民交通出版社,1997. [7]钟圣斌.桥梁计算示例集——拱桥(二).北京:人民交通出版社,1989. [8]王国鼎,钟圣斌.拱桥计算示例集.北京:人民交通出版社,2000.

四、计算成果

1、设计计算书一份；2、拱上建筑及主拱圈断面图一张。

五、计算步骤

1、截面几何特性计算

通过手算、或使用《桥梁结构电算程序设计》书中、程序、或采用通用软件对截面中性轴、面积、抗弯惯性矩、回转半径等进行计算。 2、确定拱轴系数

①假定拱轴系数m、布置拱上建筑； ②计算各部分恒载的重量对拱脚及1/4截面产生的弯矩

Mj、

M1/4

③计算

y1/4fMM1/4j，如果计算的

y1/4y与假定的m对应的1/4相差在半级以内，则m即为ff采用值，否则将计算的拱轴系数作为假定值，重复①～③步计算，直至满足要求为止。

3、结构自重作用下拱的内力计算

用假载法计算拱轴系数假定值与计算值偏差的影响、用力法计算恒载压力线偏离拱轴线的影响； 4、汽车和人群作用下拱的内力计算

汽车作用的内力计算按新规范进行，等级为公路-Ⅰ级或公路-Ⅱ级,人群m2。

由于作用效应组合时，车道作用效应与人群作用效应组合系数不同，应分开计算。汽车荷载效应和人群荷载效应的计算表格如下。

表1-1 不计弹性压缩的公路-I级车道荷载效应计算 截面 拱顶截面 截面 拱脚截面 均布作用计算 项目 Mmax 相应H Mmin 表值 乘数 影响线数值 表值 的面积 集中力作用计算 乘数 影响线数值 最大值 力或力矩 相应H 1/4 Mmax 相应H Mmin 相应H Mmax 相应H 相应V Mmin 相应H 相应V

表1-2 不计弹性压缩的人群荷载效应计算 截面 拱 顶 截 面 1/4 项目 Mmax 相应H Mmin 相应H Mmax 均布作用计算 表值 乘数 影响线面积 数值 力或力矩 截 面 相应H Mmin 相应H Mmax 拱 脚 截 面 相应H 相应V Mmin 相应H 相应V

5、温度及混凝土收缩内力计算，并考虑徐变的影响

其作用效应可乘以下列系数：温度作用效应；混凝土收缩作用效应。 6、作用效应组合（按新规范进行），考虑承载能力极限状态下的基本组合，主要组合为：

基本组合Ⅰ：永久作用+汽车作用+人群作用

基本组合Ⅱ：永久作用+汽车作用+人群作用+温度影响+混凝土收缩

当计算拱的正弯矩时，从拱顶至1/4拱跨各截面应乘以折减系数、拱脚截面乘以、1/4拱跨至拱脚截面，其折减系数按直线内插。 7、强度及稳定性验算。

(1)混凝土拱圈应按规范第4.0.8～条验算进行截面的“强度---稳定”性验算。 受压承载力计算公式如下式：

0Nd fcd Ac (4.0.8-1)

计算时，可按单向偏心受压进行验算。

(2)偏心受压构件的偏心矩e应符合规范的规定。

表4.0.9 受压构件偏心矩限值 作用组合 偏心矩限值 基本组合 ≤ 偶然组合 ≤ (3)拱圈抗剪强度验算 拱圈抗剪强度应满足规范的第4.0.13，其验算公式如下：

0VdAfvd六、要求

fNk1.4 (4.0.13)

1、 计算书采用长沙理工大学统一的课程设计纸，一律手写，提交的成果有目录、任务书、计算书； 2、 拱上建筑及主拱圈断面图纸采用A3纸，制图符合公路桥涵制图习惯，构造正确，一律手绘； 3、 计算书整洁、清晰，计算数据准确、统一，一律采用国际单位，小数位数合理并前后一致； 4、 独立、认真完成课程设计，按时提交设计成果，遵守纪律；

5、对于熟悉电算的同学，鼓励采用通用软件或自编程序进行辅助设计与计算，但相应的计算内容、计算成果必须完整，满足课程设计的要求。

第二部分 桥墩设计计算

一、设计资料

1、有关资料与上部构造提供的相同；

2、桥墩处基底标高，河床表面标高，桥面标高，基岩[σ]=；

3、桥墩材料：第一层基础15#片石混凝土，r1=m3；第二层基础10#小石子混凝土砌40#块石，r1=m3；

二、参考数据

桥墩起拱线处墩宽可初定为，可通过设计计算进行调整，基础采用扩大基础，一般采用2层，层高～，其余尺寸参考有关资料及例题，也可自行拟定。

三、设计成果

1、 桥墩计算书一份；2、桥墩设计图一份。

四、说明

1、本部分的设计计算只要求桥梁专业方向的学生进行设计，其他方向的学生不作要求。

h1混凝土预制拱箱混凝土现浇纵缝说明：混凝土横隔板、图中尺寸均以m计；2、横隔板中间空白区为挖空部分；3、拱肋可分段预制。长沙理工大学桥结学院悬链线等截面箱形无铰拱桥主拱圈及拱上建筑构造图设计复核时期图号H 设计任务分配表

学号尾数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

荷载等级 公路-Ⅰ级 公路-Ⅰ级 公路-Ⅰ级 公路-Ⅰ级 公路-Ⅰ级 公路-Ⅱ级 公路-Ⅱ级 公路-Ⅱ级 公路-Ⅱ级 公路-Ⅱ级 净跨径 50m 54m 63m 64m 70m 72m 80m 84m 90m 90m 净矢跨比 1/5 1/6 1/7 1/8 1/5 1/6 1/8 1/7 1/5 1/6 箱梁高度h1(cm) 60 65 70 75 80 70 75 80 85 90 箱梁高度H(cm) 120 125 130 135 140 130 135 140 145 150