5m板肋拱桥计算书-1

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1、5.5 米桥宽板肋拱桥上部结构计算书 江西省交通设计院15.5m 桥宽板肋拱桥计算书第一部分 上部结构计算书一、计算说明本通用图为钢筋砼板肋拱桥，作为高速公路支线上跨桥梁使用，主要是在我院赣粤高速公路使用的的原有关通用图的基础上进行修改、完善设计，以满足新规范的要求。计算分为上部和下部，主拱和拱上连续板计算采用桥梁博士软件 V3.0.1 版本进行，上部和下部构造均为钢筋砼构件。二、设计规范1、 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）2、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004 ）3、 公路砖石及砼桥涵设计规范 （JTJ022-85 ）4、 公路桥涵地基

2、与基础设计规范 （JTJ024-85 ）5、 公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-89 ）6、 公路桥涵设计手册之 拱桥 （上册）三、设计资料1、 设计荷载: 公路 II 级 ；人群荷载：3.0KN/m 2；2、 桥面净宽：净-4.5+20.5m （路缘石）3、 净跨径：L 0=33 米； 计算跨径：L=33.46 米；净矢高：f 0=5.5 米； 计算矢高：L=5.579 米；4、 拱轴系数：m2.240; 净矢跨比 f0/L0 = 1/6 ; 5、 桥面横坡：i=1.5% ; 桥面纵坡：i=3% (双向)；6、 上跨全线控制点（路基边缘）净高不小于 5.2 米。7、 设计安全等级：二级；

3、8、 材料： 主拱圈、桥面板混凝土 C40； 拱座混凝土 C30；台身混凝土 C25； 基础混凝土 C20； 9、 桥面铺装： 10cm C40 防水砼，荷载集度0.14.526（桥面铺装）+0.231262（路缘石）+1.52（栏杆）=25.18 KN/m；四、主拱圈尺寸拟定以及悬链线坐标计算1、 拱肋参数选取：拱肋采用无铰拱悬链线形式，拱轴系数：m2.240;采用 Excel 自编表格计算悬链线坐标，如附录 1 所示。2、 板肋拱桥主拱圈及上部连续板一般构造图及计算模型，见附图 1-1、附图 1-2。3、 悬链线方程计算公式，见附录 1。由附表 1 求得： YL/4 / f = 0.219

4、94 五、拱轴系数计算1、 使用桥梁博士软件建立上部连续板的计算模型，如图 1 所示。图 1 桥梁博士软件建立的上部连续板计算模型5.5 米桥宽板肋拱桥上部结构计算书 江西省交通设计院2经计算，得出的支承反力为 Y2=148 KN; Y5=364 KN; Y8=364 KN; Y11=148 KN;2、 将上一步求得的支反力作为集中荷载加到主拱圈第 22 号节点上，建立半拱恒载对拱跨 L/4 截面的力矩求解模型，如图 2 所示。详细计算结果见附录 2。图 2 桥梁博士软件建立的半拱恒载对拱跨 L/4 截面的力矩求解模型经计算，得出半拱恒载对拱跨 L/4 截面的力矩为 M L/4 = 4.525

5、103 KN.m;3、 在上一阶段的基础上继续添加单元，将第一步求得的支反力作为集中荷载加到主拱圈第 60、61 号节点上，建立半拱恒载对拱脚的力矩求解模型，如图 3 所示。图 3 桥梁博士软件建立的半拱恒载对拱脚的力矩求解模型经计算，得出半拱恒载对拱跨 L/4 截面的力矩为 M j = 2.040104 KN.m;4、 拱轴系数验算：M L/4 / M j = 0.221814M L/4 / M j YL/4 / f 0.2218140.21994 0.00188 0.0025（半级）说明取定的拱轴系数 m2.240 与该设计的拱轴线接近，可选定 m2.240 为设计的拱轴线系数。5.5 米

6、桥宽板肋拱桥上部结构计算书 江西省交通设计院3六、主拱圈及上部连续板结构计算1、 板肋拱桥主拱圈及上部连续板一般构造图及计算模型，见附录 3。2、 使用桥梁博士软件建立的计算模型，如下图 4 所示。图 4 桥梁博士软件建立的主拱圈及上部连续板计算模型3、计算单元、节点：全桥共划分 60 个单元，63 个节点，拱肋单元为 34 个。4、计算阶段：共划分 5 个施工阶段，1 个施工阶段。第 1 阶段：上 34 个拱肋单元，1245单元；第 2 阶段：上 4 个立柱单元，5760单元；第 3 阶段：上 22 个连续板单元，111单元，4656单元， ；第 4 阶段：上二期恒载；第 5 阶段：收缩、徐

7、变阶段，共 3000 天（由桥梁博士软件建议，放在最后一个施工阶段） ；第 6 阶段：使用阶段；5、有关计算参数：1）强迫位移: 拱脚竖向 1.0 cm、水平 1.0 cm；2）温度内力： 整体均匀温度考虑：升温 23，降温 14，平均 20； 温度梯度考虑：根据新桥梁通用规范 T1=25; T2=6.7（水泥混凝土铺装） ；并考虑温差负效应；3) 车道数：2 ； 横向折减系数：1.0 ； 横向分布系数按近似公式计算；汽车的横向分布系数车道数横向折减系数偏载系数=11.15=1.15；6、冲击系数：5.5 米桥宽板肋拱桥上部结构计算书 江西省交通设计院4由规范条文说明 4.3.2 节，拱桥的结

8、构基频为： ； cmEIlf21上式中，频率系数 ； 式中拱桥矢跨比 =1/6 ;4.687345.1600422 ff fPa； ； ；105.3cE9mIc kgc/19.3；cmlf21 06.24.7046.3231由规范 4.3.2 节：当 1790 KNKNbhftd 2056)410(2596.105.105. 3023 从而其他截面也都满足 5.2.10 式的要求，仅需按构造要求配置箍筋。九、主拱圈稳定性验算主拱圈稳定性依据设计规范第 4.3.7 条和第 5.3.1 条进行计算，各截面特性见附录 4 的截面几何特性。由于本桥采用满堂支架法施工，未验算施工阶段的稳定性，仅验算了营

9、运阶段的稳定性。由前面计算（第八部分）可知：5.5 米桥宽板肋拱桥上部结构计算书 江西省交通设计院7主拱圈的计算长度为 L0=12.936（米） ； b=0.75m;则 L0 /b =17.248 ; 查设计规范表 5.3.1 得：轴压构件稳定系数: ;831.0设计规范公式 5.3.1 的左边： ;2.6948.0/59cos/0.10 KNHNmddHd= 5890 KN 取自附录 5 的计算结果中承载能力极限组合 I 中拱顶最大轴力。设计规范公式 5.3.1 的右边： ;5.3897)0179.2418(3.09).(9 3KNsAfdc 从而，左边 右边，主拱圈纵向稳定性满足要求。十、

10、上部连续板强度验算上部连续板直接取桥梁博士软件的荷载组合结果，按进行配筋验算。上部连续板正截面受弯和斜截面抗剪计算:查计算结果附录 5，板梁的最大弯矩为 Mmax6 = 937 KN.m ；最小弯矩为 M min6= -909 KN.m ；最大剪力为 Q= 880 KN ；按照截面为 bh = 45035 对原通用图配筋进行验算。上下截面均按 Mmax = 937KN.m 配筋得，As 11519mm 2, 即 2425。原通用图设计配筋为： As 上5525 ，As 下4525 ，满足要求。首先由设计规范5.2.10 式计算上部连续板各截面的抗剪能力：5.2.10 式的左边： ; KNVd8

11、0.105.2.10 式的右边： KNbhftd 9.150)43(4506.15.5. 323 从而，左边 右边，故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按构造要求对连续板配置箍筋。十一、立柱强度验算查计算结果附录 5，57 号立柱的最大轴力为 N= 1300 KN ，58 号立柱的最大轴力为 N= 1210 KN；弯矩和剪力均非常小，约等于 0。故依据设计规范第 5.3.1 条进行立柱强度计算，按照截面为 bh = 45030 对原通用图配筋进行验算。查计算模型，57 号立柱长度为 L0=5.394（米） ；57 号立柱长度为 L0= 2.57（米） ；则 57 号立柱 L0 /h =17.98 ； 58 号立柱 L0 /h =8.567 ; 查设计规范表 5.3.1 得：轴压构件稳定系数:57 号立柱 ; 58 号立柱 ;816.943.设计规范公式 5.3.1 的右边： 57 号立柱： ;1359)03.5.18(06.).(90 KNsAfdc 58 号立柱： 672493s二者均大于 1300KN，从而立柱强度满足要求。