资源描述
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：2.5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3.0kN/m2；
2、桥面净宽：净7+2×1.0m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；矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
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=0.50m；
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=3.0×104MPa，容重r1=25.0kN/m3；聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
②横挑梁：预制C30混凝土，弹性模量E=3.0×104MPa，容重r2=24.0kN/m3；
③拱上底梁、立柱、盖梁、腹拱、人行道栏杆：C20混凝土，容重r3=24.0kN/m3；
④拱顶及拱腔填料、护拱：10号砂浆砌片石，容重r4=24.0kN/m3；
⑤侧面墙：10号砂浆砌块石，容重r5=24.0kN/m3；
⑥桥面：沥青混凝土厚0.06m，容重r6=24.0kN/m3；
7、栏杆、人行道全桥宽平均每延米9.4kN/m；
8、桥面标高：85.460m。
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。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
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.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
[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.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
[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GEO1.FOR、GEO2.FOR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。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
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、
③计算，如果计算的与假定的m对应的相差在半级以内，则m即为采用值，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。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
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3.0kN/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。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
表1-1 不计弹性压缩的公路-I级车道荷载效应计算
截面
项目
均布作用计算
集中力作用计算
力或力矩
表值
乘数
影响线的面积
数值
表值
乘数
影响线最大值
数值
拱顶截面
Mmax
相应H
Mmin
相应H
1/4
截面
Mmax
相应H
Mmin
相应H
拱脚截面
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
项目
均布作用计算
力或力矩
表值
乘数
影响线面积
数值
拱
顶
截
面
Mmax
相应H
Mmin
相应H
1/4
截
面
Mmax
相应H
Mmin
相应H
拱
脚
截
面
Mmax
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0.7；混凝土收缩作用效应0.45/。
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0.7折减系数、拱脚截面乘以0.9、1/4拱跨至拱脚截面，其折减系数按直线内插。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
7、强度及稳定性验算。
(1)混凝土拱圈应按规范第4.0.8～4.0.10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：
(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
≤0.6s
偶然组合
≤0.7s
(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：
(4.0.13)
六、要求
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。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
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62.320m，河床表面标高68.000m，桥面标高85.460m，基岩[σ]=0.8MPa；預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
3、桥墩材料：第一层基础15#片石混凝土，r1=24.0kN/m3；第二层基础10#小石子混凝土砌40#块石，r1=24.0kN/m3；渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
二、参考数据
桥墩起拱线处墩宽可初定为3.5m，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0.75～1.00m，其余尺寸参考有关资料及例题，也可自行拟定。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
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。
设计任务分配表
学号尾数
荷载等级
净跨径
净矢跨比
箱梁高度h1(cm)
箱梁高度H(cm)
1
公路-Ⅰ级
50m
1/5
60
120
2
公路-Ⅰ级
54m
1/6
65
125
3
公路-Ⅰ级
63m
1/7
70
130
4
公路-Ⅰ级
64m
1/8
75
135
5
公路-Ⅰ级
70m
1/5
80
140
6
公路-Ⅱ级
72m
1/6
70
130
7
公路-Ⅱ级
80m
1/8
75
135
8
公路-Ⅱ级
84m
1/7
80
140
9
公路-Ⅱ级
90m
1/5
85
145
0
公路-Ⅱ级
90m
1/6
90
150
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