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1、攀枝花学院本科毕业设计（论文）等截面悬链线混凝土空腹式 箱形拱桥设计学生姓名： 谢坤 学生学号： 201010701236 院（系）： 土木与建筑工程学院 年级专业： 2010级道路与桥梁 指导教师： 曾余清 助教 助理指导教师： 二一四年六月 等截面悬链线混凝土空腹式 箱形拱桥设计 作者姓名： 谢坤 专业名称：道路桥梁 指导老师：曾余清摘要拱桥在我国拥有悠久的历史，外形美观，构造简单，特别是圬工拱桥，技术容易被掌握，有利用广泛采用。本桥是单跨的，净跨径为45m等截面悬链线无铰拱拱桥。采用空腹式拱上结构，在主拱上侧布置立柱，拱圈为箱形截面。通过对次等截面悬链线混凝土空腹式箱形拱桥的设计，基本掌
2、握了拱桥中主拱圈截面几何要素的计算、拱轴系数的确定、主拱圈正截面的强度验算、主拱圈稳定性验算以及荷载计算等。本设计主要是对桥的主拱进行设计和计算。根据一些外界因素，先拟定正桥的跨径和矢高、确定拱轴系数、计算出弹性中心以及弹性系数、验算恒载和活载对拱顶、1/4截面和拱脚产生的内力，再计算温度和混凝土收缩产生的内力、然后对主拱圈的强度和稳定性进行验算以及拱脚截面直接抗剪验算。关键词：拱桥 等截面 悬链线 主拱攀枝花学院本科毕业设计AbstractArch bridge has beautiful appearance and simple structure with a long history
3、 in China. Especially the masonry arch bridge, its technology is easy to master and can be used widely. The bridge is a single-span, net span 45m constant section catenary fixed end arch bridge. It used hollow type on the arch structure, decorate the main upper arch with the pillar, arch ring of box
4、 section. Through the design of the catenary inferior section concrete hollow type of box arch bridge, we basically have grasped the calculation of the main arch ring cross sections geometric elements, the determination of coefficient of arch axis, the intension calculation of the main arch ring cro
5、ss section, the main arch stability as well as the load calculation, etc.This design mainly aims to the main arch of the bridge design and calculation. According to some external factors, first protocol the span and the height of the main bridge, confirm the arch axis coefficient, figure out the ela
6、stic center and the elastic coefficient, check out the internal force of the dead load and live loads vault , and the internal force of the one fourth section and the arch springing, then calculate the internal force of the temperature and concrete shrinkage, last, check the strength and the stabili
7、ty of the main arch ring and shear calculate the arch foot section.Key words: arch bridge, constant section,catenary,the main arch攀枝花学院本科毕业设计目 录摘 要1ABSTRCT2目 录31 工程概况及使用要求6 1.1 工程概况6 1.2使用要求6 1.3设计依据及参考书72 方案比选7 2.1 方案选择93 桥梁设计10 3.1方案简介及上部结构尺寸拟定10 3.2主要尺寸1 3.2.1设计资料10 3.2.2主拱圈几何要素计算11 3.2.3确定拱轴系数11
8、 3.2.4不计弹性压缩的拱自重水平推力12 3.2.5弹性中心位置、弹性压缩系数和拱自重弹性压缩水平推力14 3.2.6自重效应14 3.2.7公路级汽车荷载效应15 3.2.8温度作用和混凝土收缩效应154 配筋计算23 4.1防撞护栏配筋计算23 4.2桥面板配筋计算23 4.2.1构造布置24 4.2.2 配筋算25 4.3盖梁配筋计算35 4.4拱上立柱配筋计算36 4.5主拱圈配筋计算37 4.6桩柱式桥台配筋计算39 4.7拱座及斜桩计算425 整体“强度-稳定”验算45 5.1拱脚截面直接抗剪强度验算46 5.2拱圈作用效应汇总47 5.3拱圈截面强度验算50 5.4拱圈整体强
9、度-稳定验算56 5.5拱脚截面直接抗剪576 施工组织设计59 6.1编制依据59 6.2工程概况59 6.3桥梁概况60 结 论75参考文献76致 谢771、 工程概况及使用要求1.1 工程概况 近年来随着桥梁技术的不断发展，大跨度预应力连续梁、连续钢构、斜拉桥、悬索桥等新型结构迅速涌现，但现阶段中等跨径的公路桥主要还是采用钢筋混凝土、预应力混凝土简支梁桥或混凝土拱桥。务川县洪渡桥工程处于低山丘陵的缓坡地段，那里地表局部为石灰岩出露，场区地形地貌条件简单。基于钢筋混凝土简支梁桥或混凝土拱桥的特点及优越性，根据现场勘查资料，拟定本线桥梁设计以钢筋混凝土简支梁桥或混凝土拱桥为主要结构类型。根据
10、务川县长脚洪渡河大桥工程地质勘察报告可知：务川县长脚洪渡大桥工程场区地质情况。该场地在钻探揭露范围内由上至下出露为素填土及三叠系下统大冶组(T1d)石灰岩。第一层为素填土，主要由粘土、碎石、块石等组成厚0.60-12.0m回填时间约20年，现已完成自重固结。地基基本承载力。杂填土参数C=0KPa，=19KN/m3，=43，qsik=20kPa。可塑状粘土参数fa0=210KPa，C=31.3KPa，=14.5，=18.7KN/m3 ，qsik=53kPa Es=5.7MPa。第二层为中风化灰岩，取中风化灰岩饱和单轴极限抗压强度frk为45 MPa，取中风化灰岩单轴极限抗压强度(frk)及地基承
11、载力基本容许值fa0如下：中风化灰岩：frk=45MPa，fa0=2.8MPa。内摩擦角折减系数=0.80，岩体内摩擦角=40.940.8=32.7，中风化灰岩岩层面粘聚力C=0.10MPa。1.2 工程使用要求1、设计荷载：公路级；2、桥面宽度：净6.5m+20.5m(防撞护栏)，桥面全宽7.5m；3、库区蓄水位：418.00m；4、洪水频率：1/50；5、通航等级：不通航；6、地震动峰值加速度：0.05g。7、公路引道等级：四级，计算行车速度20km/h。1.3设计依据及参考书：采用中华人民共和国交通部颁：公路工程技术标准JTG B01-2003；公路桥涵设计通用规范JTG D60-200
12、4；公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004；公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007；公路桥涵施工技术规范JTJ 041-2000；公路圬工桥涵设计规范JTG D61-2005；公路工程抗震设计规范 JTG/T B02-2008；公路交通安全设施设计规范JTG D81-2006。中华人民共和国国家标准内河通航标准GB 50139-2004。2、方案比选：务川县长脚村位于丘陵缓坡地段，地形地貌简单。跨越洪渡河，50年一遇的最高洪水标高比现水平标高高约7.41米。场地条件良好适于建设桥梁。地震烈度小于6度，场地等级为2级，在拟建场地80m范围内无泥石流、塌陷等不
13、良地质现象。根据现场地形、地质、水文等勘测数据及桥两头路堤设计高度情况，确定本桥设计孔径以不底于22m为宜，据此确定桥跨，进行分孔布置。根据现场勘测资料拟定3种可行的桥跨结构类型，并分别通过技术经济比较确定最佳桥跨方案。设计方案一：钢筋混凝土拱桥适用性：1.空腹式拱桥轻巧，节省材料，外形美观，还有助于泄洪； 2.悬链线拱桥优点是弯矩小，材料省，跨越能力较大； 3.上承式拱桥优点是桥面系构造简单，拱圈与墩台的宽度较小，桥上视 野开阔，施工方便安全性：1.选用作为引桥的桥型，桥跨度合适，采用箱形断面，刚度大，施工安 全； 2.桥梁的运营养护成本在后期较低。美观性：此种桥造型比较美观，与环境的协调性
14、较好。优缺点：本方案主拱箱施工比较复杂，组装难度高，但构件预制比较多，控制好可加快施工进度。优点：具有较大的跨越能力，充分发挥圬工材料及其它抗压材料的性能、构造较简单，受力明确简洁；缺点：有水平推力的拱桥，对地基基础要求较高、跨径较大时，自重较大，对施工工艺等要求较高、建筑高度较高，对稳定不利，设计中跨径不是太大，基础位于岩石内，稳定性较好。设计方案二：等截面小箱形连续梁桥适用性：连续梁桥是超静定结构，相对同跨径简支梁桥而言，具有整体刚度大、变形小、行车舒适等特点。主梁变形曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适。安全性：改变一般简支梁底板受拉、跨中弯矩最大的不利受力状态，而通过应力作用点、和性质的改变，优化受力机理，增加混凝土构件的耐久性。美观性：结构形式单一，与环境的协调性较差。优缺点：连续梁桥梁弯矩分布比较均匀，梁的挠度也小，可节约材料，增大跨径 ，但因本桥较高，采用全支架施工比较困难，无支架施工时也需要两套设备吊装，施工进度比较慢。设计方案三：简
