16m空腹式拱桥计算书
- 格式:doc
- 大小:801.00 KB
- 文档页数:39
空腹式等截面悬链线箱型无铰拱桥设计计算书一、 设计资料(自拟)设计荷载:公路—Ⅰ级,人群荷载3。
5KN/m2净跨径:L 0=50+学号=50+24=74m,矢跨比:f 0/L 0=1/5,所以f 0=14.8m ,桥宽2.5+10+2。
5拱顶填土包括桥面的平均高度h d =0.6m ,材料容重1γ=22。
5KN/m 3护拱及拱腔为1号石灰砂浆砌筑片石,1γ=22.5 KN/m 3 主拱圈40号钢筋混凝土,材料容重:2γ=25 。
5KN/m 3腹拱圈30号混凝土,材料容重:3γ= 24.5 KN/m 3拱上立柱(墙)材料容重:4γ=25 KN/m 3桥面铺装为 8cm 钢筋混凝土(4γ=25 KN/m 3)+6cm 沥青混凝土(5γ=23 KN/m 3) 人行道板及栏杆重52。
0 KN/m (双侧) 合拢温度:15o c最高月平均温度 35o c 最低月平均温度 0o c二、 设计内容1、 确定主拱圈截面构造尺寸,计算拱圈截面几何特性、物理力学特征值;2、 确定主拱圈拱轴系数m,拱轴线悬链线方程及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸;3、 拱圈弹性中心及弹性压缩系数;4、 主拱圈结构内力计算(恒载、活载);5、 温度变化、混凝土收缩徐变引起的内力;6、 主拱结构的强度和稳定计算。
三、 流程图 四、 详细计算(一) 主拱圈截面构造及截面几何要素计算1、主拱横截面设计拱圈截面高度按经验公式估算D=L0/100+Δ=74/100+0。
8=1.54m为方便计算,取D=1.6m拱圈由9个1.5m宽的拱箱组成,全宽B0=13。
5m构造图如附图所示:2、箱型拱圈截面几何性质截面积:A=(1.6*1.5-1。
2*1。
2+0。
1*0。
1*2)*9=8.82 m2绕箱底边缘的净矩:S=[1.6*1.5*0。
8—1*1.2*0。
8—(0。
1*0。
1+1*0.1)*0.8*2]*9=7。
056 m3主拱圈截面重心轴:y下=S/A=0.8m y上=1。
第Ⅰ部分上部结构I、设计资料一、设计标准及材料标准跨径:16m 计算跨径:15.56m桥面净宽: 9+2×0.5m 设计荷载:汽—20,挂—100 材料:预应力钢筋:Φ15.24(7Φ5.0)钢铰线,后张法施工。
非预应力钢筋:Ⅰ钢筋和Ⅱ级螺纹钢筋混凝土:空心板为R40号,空心板铰逢为R30号;桥面铺装为R 30号沥青砼;栏杆、人行道采用R30号砼;二、构造与尺寸50 900/2图1-1 桥梁横断面(尺寸单位:cm)三、设计依据与参考书《结构设计原理》叶见曙主编,人民交通出版社《桥梁计算示例集》(梁桥)易建国主编,人民交通出版社《桥梁工程》(1985)姚玲森主编,人民交通出版社《公路桥涵标准图》公路桥涵标准图编制组,人民交通出版社《公路桥涵设计规范(合订本)》(JTJ021-85)人民交通出版社《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ022-85)2II 、上部结构的设计过程一、毛截面面积计算(详见图1-2)A h =99×90-30×63-∏×31.52-(3×3+7×7+12×7) =4688.28cm 2 (一)毛截面重心位置全截面静距:对称部分抵消,除去下部3cm 后1/2板高静距 S=2[5×7/2(2/3×7+14.5+14)+3×8×(21+14.5+8/2)+2×8/2(14.5+21+8/3)]+99×3×(43.5+3/2) =3667.5+13365 =17032.5cm 3铰面积:A 铰=2×(1/2×7×5+1/2×2×8+3×8)=99cm 2 毛面积的重心及位置为:d h =17032.5/4688.28=3.63cm (向下)则重心距下边缘的距离为:14+18+14.5-3.63=42.87cm 距上边缘距离为:90-42.87=47.13cm 铰重心对除去下部3cm 后1/2板高的距离:d 铰=3667.5/99=37.05cm(二)毛截面对重心的惯距每个挖空半圆(图1-3)面积:A ′=1/2×∏×R 2=1/2×3.14×182=508.68cm2 重心:y=4R/(3×∏)=4×18/(3×3.14)=7.64cmO y O I I图1-3半圆对自身惯距:I=II-I-A′y2=3.14×184/8-508.68×7.642=41203.08-29691.45=11511.63cm4由此可得:Ih=99×903/12+99×90×3.632-2[36×293/12+36×29×3.632]-4×11511.63-2×508.68×[(7.64+29/2+3.63)2+(7.64+29/2―3.63)2]―2(1/12×83×3+1/36×2×83+1×5×73/36)-99×(37.05+3.63)2=.21cm4二、内力计算(一)、永久荷载(恒载)作用下1.桥面系安全带、栏杆:单侧为6.25kN/m桥面铺装:2×(0.06+0.15)/2×4.5×23=21.74 kN/mg1= (6.25×2+21.74)/10=3.43 kN/m2.铰和接缝:g2=(99+1×90)×10-4×24=0.45 kN/m3.行车道板:g3=4688.28×10-4×25=11.72 kN/m恒载总重力:g=g1+g2+g3=3.43+0.45+11.72=15.6kN/m恒载内力计算见表1-1。
空腹式等截面悬链线箱型无铰拱桥设计计算书一、设计资料(自拟)设计荷载:公路-Ⅰ级,人群荷载3.5KN/m2净跨径:L0=50+学号=50+24=74m,矢跨比:f0/L0=1/5,所以f0=14.8m,桥宽2.5+10+2.5拱顶填土包括桥面的平均高度h d=0.6m,材料容重γ1 =22.5KN/m3护拱及拱腔为1号石灰砂浆砌筑片石,γ=22.5 KN/m13主拱圈40号钢筋混凝土,材料容重:γ=25 .5KN/m32腹拱圈30号混凝土,材料容重:γ= 24.5 KN/m33拱上立柱(墙)材料容重:γ=25 KN/m34桥面铺装为 8cm钢筋混凝土(γ=25 KN/m3)+6cm沥4青混凝土(γ=23 KN/m3)5人行道板及栏杆重52.0 KN/m(双侧)合拢温度:15o c最高月平均温度 35o c最低月平均温度 0o c二、设计内容1、确定主拱圈截面构造尺寸,计算拱圈截面几何特性、物理力学特征值;2、确定主拱圈拱轴系数m,拱轴线悬链线方程及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸;3、拱圈弹性中心及弹性压缩系数;4、主拱圈结构内力计算(恒载、活载);5、温度变化、混凝土收缩徐变引起的内力;6、主拱结构的强度和稳定计算。
三、流程图四、详细计算(一)主拱圈截面构造及截面几何要素计算1、主拱横截面设计拱圈截面高度按经验公式估算D=L0/100+Δ=74/100+0.8=1.54m为方便计算,取D=1.6m拱圈由9个1.5m宽的拱箱组成,全宽B0=13.5m构造图如附图所示:2、箱型拱圈截面几何性质截面积:A=(1.6*1.5-1.2*1.2+0.1*0.1*2)*9=8.82 m2绕箱底边缘的净矩:S=[1.6*1.5*0.8-1*1.2*0.8-(0.1*0.1+1*0.1)*0.8*2]*9=7.056 m3主拱圈截面重心轴:y下=S/A=0.8m y上=1.6-0.8=0.8m主拱圈截面绕重心轴的惯性矩:I X=9*[1.5*1.63/12-1*1.23/12-2*0.1*13/12-4*0.5*0.1*0.1*(0.5+0.1/3)2]=3.1 108m4拱圈截面绕重心轴的回转半径rω=(I X/A)1/2=(3.1108/8.82) 1/2=0.594m (二)确定拱轴系数拱轴系数m的确定,一般采用“五点重合法”,先假定一个m值,定出拱轴线,拟定上部结构各种几何尺寸,计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯矩∑M j和自拱顶l4跨截面形心的弯矩∑M l4。
拱桥计算书⽬录1.设计依据与基础资料 (1)1.1标准及规范 (1)1.1.1标准 (1)1.1.2规范 (1)1.1.3参考资料 (1)1.2主要尺⼨及材料 (1)1.2.1主拱圈尺⼨及材料 (1)1.2.2拱上建筑尺⼨及材料 (2)1.2.3桥⾯系 (2)2.桥跨结构计算 (2)2.1确定拱轴系数 (2)2.2恒载计算 (4)2.2.1主拱圈恒载 (4)2.2.2拱上空腹段恒载 (5)2.2.3拱上实腹段的恒载 (6)2.3验算拱轴系数 (7)2.4拱圈弹性中⼼及弹性压缩系数 (8)2.4.1弹性中⼼计算 (8)2.4.2弹性压缩系数 (8)3.主拱圈截⾯内⼒计算 (8)3.1恒载内⼒计算 (8)3.1.1不计弹性压缩的恒载推⼒ (8)3.1.2计⼊弹性压缩的恒载内⼒ (8)3.2汽车荷载效应计算 (9)3.3⼈群荷载效应计算 (12)4.荷载作⽤效应组合 (13)5.主拱圈正截⾯强度验算 (14)6.拱圈总体“强度-稳定”验算 (16)等截⾯悬链线板拱式圬⼯拱桥1.设计依据与基础资料 1.1标准及规范 1.1.1标准跨径:净跨径m L 600=, 净⽮⾼m f 100=,6100=L f 设计荷载:公路—II 级汽车荷载,⼈群荷载桥⾯净宽:净7+20.75m ⼈⾏道。
1.1.2规范《公路⼯程技术标准》JTG B01-2003《公路桥梁设计通⽤规范》JTG D60-2004(以下简称《通规》)《公路圬⼯桥涵设计规范》JTG D61-2005(以下简称《圬规》)1.1.3参考资料《公路桥涵设计⼿册》拱桥上册(⼈民交通出版社 1994)(以下简称《⼿册》)1.2主要尺⼨及材料半拱⽰意图图1-11.2.1主拱圈尺⼨及材料主拱圈采⽤矩形截⾯,其宽度m B 9=,厚度m D 3.1=,采⽤M10砂浆砌筑MU50粗料⽯,容重为3125M KN=γ,抗压强度设计值:,抗剪强度设计值:,弹性模量:Ef .MPa m cd ==?=210021003858085。
1.工程概况明华东港桥位于六灶镇明华东港上,全长16m,上部结构采用16m先张法预应力空心板梁。
桥面宽12.6m,设计荷载为公路Ⅱ级。
图1 桥梁横断面图(单位:cm)2.设计依据和内容2.1设计依据2.1.12.1.22.2设计验算内容2.2.1 上部结构正常使用状态正截面抗裂验算2.2.2 上部结构结构刚度验算2.2.3 上部结构承载能力极限状态正截面强度验算2.2.4 下部结构桥台桩基验算3.技术标准3.1技术标准3.1.1道路等级:3.1.2桥梁宽度:全桥总宽12.6m,包括0.3m栏杆+12.0m机动车道+0.3m栏杆。
3.1.3行车道数:3车道;3.1.6荷载标准:公路Ⅱ级,冲击系数取0.33.2设计规范3.2.1《公路工程技术标准》3.2.2《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)3.2.3《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)3.2.4《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)4.设计参数4.1主要材料及其设计参数4.1.1 混凝土各项力学指标见表1表1 混凝土材料力学性质表4.1.2普通钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋,直径:8~32mm弹性模量:Ⅰ级210000 Mp/Ⅱ级200000 Mp标准强度:Ⅰ级240 Mpa/Ⅱ级340 Mpa热膨胀系数:0.0000124.1.3预应力钢筋其主要力学性能指标列表如下表2~3。
表2预应力钢筋力学性能指标表表3预应力钢筋计算参数表4.2设计荷载取值4.2.1恒载4.2.1.1一期恒载一期恒载:主梁重量按设计尺寸计,混凝土容重取25KN/m3。
4.2.1.2二期恒载二期恒载为桥面防撞护栏、分隔带护栏等及桥面铺装。
其中:桥面铺装为9㎝钢筋混凝土+4cm沥青混凝土,混凝土容重按25KN/m3计,沥青混凝土按2325KN/m3计表2 二期恒载计算表4.2.2活载计算荷载:公路Ⅱ级,三车道加载,横向分布系数采用铰接板法计算,计算结果见下表表3 横向分布系数I计算附:抗扭惯矩T参照《桥梁工程》,略去中间肋板,把截面简化成下图计算空心板的抗扭刚度:T I ==-⨯+-⨯-⨯-⨯=+08.0)1.099.0(21.0)08.082.0(2)08.082.0()1.099.0(4224222122t b t h h b 0.04683M45. 上部结构计算概述 5.1计算方法设计计算采用采用《桥梁博士》计算。
册亨县百口德政桥后张法16m空心板梁预应力张拉方案及计算书编制:宋志富贵州国道公路工程有限公司册亨县百口德政桥项目部二0一二年八月十日目录一、张拉条件 (1)二、张拉方法 (1)三、张拉程序 (1)四、锚具、钢绞线 (1)五、钢绞线的穿束 (1)六、千斤顶、油表 (2)七、张拉操作 (2)八、实际伸长量的计算和测量 (2)九、伸长率的计算 (2)十、预应力钢束的封头 (2)十一、施加预应力的注意事项 (2)十二、根据标定报告计算出压力表读数和张拉力对照表 (2)十三、钢绞线伸长量计算 (4)十四、孔道压浆 (6)十五、安全措施 (7)十六、预应力施工人员和机具统计表 (7)后张法16m 空心板梁预应力张拉方案及计算书一、张拉条件砼强度达到设计强度85%以上,并且浇注不少于7天后方可进行张拉。
二、张拉方法所有钢绞线均采用两端对称张拉,张拉采用以张拉力控制为主,以伸长量做校验,实际伸长量与理论伸长量的误差控制在6%以内。
如发现伸长量异常应停止张拉,查明原因。
三、张拉程序0→初应力(10%)→20%应力→1.0应力(持荷2min )后锚固,张拉顺序为: 16.0m(h=0.8m)简支梁张拉顺序为:左N1→右 N2→右N1→左N2, 钢束应对称交错逐步加载张拉;四、锚具、钢绞线本工程采用YM15系列锚具。
钢绞线采用15.2mm 钢绞线。
锚具和钢绞线均由厂家出具产品检验书,并送有关检测单位进行效验。
五、钢绞线的穿束钢绞线采用人工编束后,由人工进行穿入,钢绞线采用切断机切断。
预应力钢束明细表,如下:预应力钢束明细表六、千斤顶、油表均经有关检测单位标定,千斤顶的工作架由钢管焊接而成,升降采用倒链进行抬升。
七、张拉操作采用富阳市宏盛仪表厂生产的预应力智能张拉系统进行张拉。
千斤顶张拉进油升压必须缓慢、均匀、平稳,回油降压时应缓慢松开油阀,并使油缸回程到底。
梁端张拉工每张拉到整数时举手示意保持两端千斤顶力争同步工作。
公路桥梁空心板设计计算书装配式先张法预应力混凝土简支空心板桥上部结构计算(路基宽度12m,跨径16m,交角0°)设计计算人:复核核对人:单位审核人:项目负责人:编制单位:编制时间:二○一五年八月目录一、设计资料 (1)1.主要技术指标 (1)2.计算依据 (1)3.所用材料及指标 (1)二、结构形式及尺寸的选定 (2)三、计算要点 (3)1.主要设计参数 (3)2.作用类别和作用效应组合 (3)3.施工方案 (4)4.程序计算要点 (4)四、桥梁模型的建立 (4)1.空心板截面的整体化 (4)2.横向荷载分布系数的计算 (5)2.冲击系数计算 (6)3.空心板有限元模型的建立 (6)五、持久状况承载能力极限状态计算 (7)1.正截面抗弯承载力验算 (7)2.斜截面抗剪承载力验算 (8)六、持久状况正常使用极限状态计算 (8)1.正截面抗裂验算 (8)2.斜截面抗裂性验算 (9)3.挠度验算 (9)七、短暂状况和持久状况构件的应力计算 (10)1.短暂状况构件的应力验算 (10)2.持久状况预应力混凝土构件的应力验算 (11)一、设计资料1.主要技术指标桥梁主要的技术指标汇总后,详见表1:表1 桥梁主要技术指标2.计算依据(1)《公路工程技术标准》JTG B01-2014;(2)《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004;(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004;(4)《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011;(5)《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003;(6)《公路交通安全设施设计技术规范》JTG D81-2006;(7)《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18-2003;(8)《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006。
3.所用材料及指标上部空心板混凝土采用C50,桥面整体化层混凝土采用C50(厚度15cm),普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋,预应力钢束采用低松弛高强度钢绞线,主要材料力学指标见表2。
目录一、课程设计任务书 (2)二、设计说明书1、主要尺寸的拟定 (4)2、拱轴系数m的确定 (5)3、计算跨径和计算矢高 (5)4、主拱圈拱轴线、拱背和拱腹坐标 (5)5、各部分结构重力及其拱脚和拱跨1/4处的距离 (7)6、拱轴系数m值验算 (14)7、结构重力内力 (15)课程设计任务书一、设计题目等截面悬链线空腹式无铰拱(石拱桥)设计二、设计资料1.设计荷载:汽车-20;挂车-100;人群荷载3.5KN/m2;⒉桥面净宽:净—9+(2×0.25+2×0.75 ) m;⒊标准跨径:40m;⒋净跨径:40m;⒌净矢高:8m;⒍拱顶填土平均厚度(包括路面)为0.7m;⒎人行道及栏杆等折算厚度为0.06m;⒏拱圈材料容重γ1=24KN/m3;⒐拱上建筑材料容重γ2=22KN/m3;⒑人行道及栏杆的材料容重γ3=23KN/m3;⒒路面及填料的平均容重γ4=18KN/m3;⒓侧墙顶宽度取C=0.8m;13.最高月平均温度为30℃,最低月平均温度为0℃,主拱圈合拢温度为15℃;14.采用拱架施工;15.拱圈材料的弹性模量E=7200Mpa。
三、设计内容1.拟定主拱圈的主要尺寸;2.假定拱轴系数m,确定计算跨径和计算矢高;3.计算主拱圈拱轴线、拱背和拱腹坐标;4.计算各部分结构重力及其拱脚和拱跨1/4处的距离;5.验算假定的拱轴系数m,如果符合,进行下一步;如果不符合,须重新假定m值,由第二步开始再次进行计算;6.结构重力内力计算;7.活载内力计算。
四、参考资料1.《桥涵设计》(材料);2.《公路桥涵设计手册》拱桥分册;3.相关图纸。
五、注意事项1.计算书要求用钢笔或圆珠笔书写;2. 计算过程所用参考图,用铅笔手工绘制或CAD绘制;3. 用CAD完成部分用A4纸打印;4. 资料和图纸装订成册上交,要求设计封面、目录。
设计说明书一、主要尺寸的拟定(一)主拱圈尺寸的拟定 1.主拱圈厚度10(20)0.016 1.2(4020) 1.152d m k L =+=⨯+= m 取d=116cm式中:d ——拱圈厚度(m );L o ——拱桥净跨径(m );m 1——系数,一般取0.016-0.02,本设计取0.016; k ——荷载系数,按规范规定选取1.22.主拱圈宽度(即桥面宽度)92 1.011.0B =+⨯=m(二)拱上建筑主要尺寸的拟定 ⒈小拱净跨径由于腹拱跨径不宜大于主拱圈的18—115,所以 0018l l '=—0115l = 5.0 — 2.67, (因为考虑每边各个腹拱的长度不宜大于全桥净跨径的 1/4=40/4=10m ,所以综合考虑取0 2.7l m '=。
16m预应力空心板桥作用效应计算16m 空心板作用效应计算一、 设计资料 1、桥跨布置:1x16m2、跨径:标准跨径:16.00m ;净跨径:16-0.04-2x0.2=15.56m 计算跨径:15.56+0.2=15.76m3、桥梁宽度:20.50m ;(1.50m 边板2块+14块1.25m 中板)横向布置:0.25m (栏杆)+4.00m (人行道)+12.00m (机非混合车道)+4.00m (人行道)+0.25m(栏杆)4、设计荷载:汽车荷载:公路—II 级;人群荷载:3.5kN/m 2 ------------------------------------------------------------------------ 二、 截面几何特性计算(一)、毛截面面积:A h =5112cm 2 铰缝面积:A j =640 cm 2毛截面对重心轴的惯性矩:Ⅰh =3987.775x103cm 4空心板截面抗扭刚度:12)23124(223)1280(2)1280()23124(4224222122-⨯+-⨯-⨯-⨯=+=t b t h h b I T =8294.846x103cm 4 三、 作用效应计算 (一)永久作用效应计算1.空心板自重g 1(第一阶段结构自重) g 1=A h •γ=5112x10-4x25=12.78kN/m2.桥面系自重g 2(第二阶段结构自重) 人行道、栏杆近似:2x4x0.25x25=50kN/m桥面铺装10cmC40防水砼,每延米重力:0.1x20.5x25=51.25kN/m近似按各板分摊考虑,g 2=(50+51.25)/20.5= 4.939kN/m3.铰缝自重g 3(第二阶段结构自重) g 3=(640+1x80)x10-4x25=1.8kN/m由此得空心板每延米总重力g 为:m kN g g /78.121==Ⅰ(第一阶段结构自重)m kN g g /739.68.1939.4g 32=+=+=Ⅱ(第二阶段结构自重)m kN g g g i /519.19739.678.12g =+=+==∑ⅡⅠ4.永久作用效应计算(二)可变作用效应计算汽车荷载:公路—II 级,由车道荷载及车辆荷载组成。
河北省XX园XX桥1-18m桥梁工程施工图计算报告2011年02月目录第一章概述 (1)第二章上部结构验算 (2)第三章下部结构验算 (6)第四章验算结论 (8)第一章、概述一、工程概况本桥位于河北省XX园内。
桥梁中心线与河道中心线为正交,设计桥型为一跨钢筋混凝土无铰拱桥。
桥梁上部结构采用空腹式拱桥,主拱圈跨径18m,矢高2.5m。
桥横断面:宽7.06m,中间人行道6.1m,两侧护栏各宽0.48m。
桥面不设横坡。
纵坡为1%,竖曲线半径500m,利用纵坡排水。
上部结构:主拱圈厚40厘米,采用C40钢筋混凝土结构,腹拱厚20厘米,采用C30钢筋混凝土结构,桥面铺装采用3厘米细粒式沥青混凝土+5厘米中粒式沥青混凝土;下面为22cm的钢筋混凝土铺装;再下面为拱桥填料,采用陶粒轻质混凝土,以减轻桥梁结构自重。
下部结构:桥梁下部采用U台。
桥台后设置止推板,以抵抗水平推力。
U台采用片石混凝土结构,在拱脚的位置采用C40混凝土。
二、主要设计标准1、设计荷载:人群荷载: 4.3kPa;•• 仅用于承载能力校验的校验荷载:汽车,0.8*公路Ⅱ级。
2、桥面宽度:0.48m栏杆+6.1m桥面+0.48m栏杆;3、水位:正常蓄水位65.5m;4、地震动峰值加速度:0.10g。
三、设计依据1、石家庄市园林规划设计研究院提供的河北省XX园总体设计;2、保定华北工程勘测设计研究院提供的《河北省XX园桥梁岩土工程勘察报告》3、《公路工程技术标准》(JTG B01-2003);4、《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005);5、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);6、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004);7、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007);8、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);9、《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89);10、《公路桥梁抗震设计细则》(JTG∕T B02-01-2008)11、《城市桥梁设计准则》CJJ11-93。
L=50m空腹式悬链线无铰拱石拱桥计算1.设计资料某等截面空腹式悬链线无铰拱石拱桥上部结构为等跨50m的石砌板拱,下部结构为重力式墩和U型桥台,均置于非岩石土上。
(1)设计标准l)设计荷载公路-Ⅱ级汽车荷载,人群荷载3kN/m2。
2)跨径及桥宽净跨径L0=50m,净矢高f0=10m,净矢跨比f0/L0=1/5。
桥面净宽为净9+2×1.5,B0=12m。
(2)材料及其数据l)拱上建筑γ=20kN/m3。
拱顶填料厚度h d=0.5m,包括桥面系的计算厚度为0.68m,换算平均重力密度1γ=23kN/m3。
护拱为浆砌片石,重力密度2γ=24kN/m3。
腹孔结构材料重力密度3γ=20kN/m3。
主拱拱腔填料为砂、砾石夹石灰炉渣黄土,包括两侧侧墙的平均重力密度42)主拱圈γ=24kN/m3。
M7.5砂浆砌MU80块石,重力密度5f=4.37MP a。
拱圈材料抗压强度设计值cdf=0.075MP a。
拱圈材料抗剪强度设计值vd弹性模量E m=7300MPa。
拱圈设计温度差为+22℃,-15℃。
(3)设计依据1)《公路桥涵通用设计规范》(JTG D60-2004),简称《桥规D60》;2)《公路圬工桥涵设计规范)》(JTG D61-2005),简称《桥规D61》;3)《公路桥涵设计手册——拱桥》上册(石绍甫)、下册(顾安邦),简称《拱桥》。
2.主拱圈计算(1)确定拱轴系数拱轴系数m 值的确定,一般采用“五点重合法”,先假定一个m 值,定出拱轴线,拟定上部结构各种几何尺寸,计算出半拱恒载对拱脚截面形心的弯矩j M ∑和自拱顶至1/4跨的恒载对1/4跨截面形心的弯矩4/1M ∑。
其比值f y M M j //4/14/1=∑∑。
求得f y /4/1值后,可由肌1)2/)(2/1(24/1--=y f m 中反求m 值,若求出的m 值与假定的舰值不符,则应以求得的肌值作为假定值,重复上述计算,直至两者接近为止。
16m空腹式拱桥计算书16m空腹式拱桥计算书设计计算书一、设计资料(一)设计标准设计荷载:汽车-20级,挂车-100,人群荷载3KN/m2 净跨径:L0=16m净矢高:f0=2.28m桥面净宽:净6.5+2*(0.25+1.5m人行道)(二)材料及其数据拱顶填土厚度h d=0.5m,γ3=22KN/m3拱腔填料单位重γ=20KN/m3腹孔结构材料单位重γ2=24KN/m3主拱圈用10号砂浆砌号60块石,γ1=24KN/m3,极限抗压强度R j a=9.0MP a,弹性模量E=800R a j。
(三)计算依据1、交通部部标准《公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)》,人民交通出版社,1989年。
2、交通部部标准《公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ022-85)》,人民交通出版社,1985年。
3、《公路设计手册-拱桥》(上、下册),人民交通出版社,1994年。
4、《公路设计手册-基本资料》,人民交通出版社,1993年。
二、上部结构计算(一)主拱圈1、主拱圈采用矩形横截面,其宽度b0=10.0m,主拱圈厚度d=mkl01/3=6*1.2*16001/3=84.2cm,取d=85cm。
假定m=1.988,相应的y1/4/f=0.225,查《拱桥》附表(Ⅲ)-20(9)得Ψj=33003′32″,sinΨj=0.54551, cosΨ=0.83811j2、主拱圈的计算跨径和矢高L=l0+dsinΨj=16+0.85*0.54551=16.4637mf=f0+d/2-dcosΨ/2=2.28+0.85/2-0.85*0.83811/2=2.3488j3、主拱圈截面坐标将拱中性轴沿跨径24等分,每等分长Δl=l/24=0.6860m,每等分点拱轴线的纵坐标y1=[《拱桥》(上册)表(Ⅲ)-1值]f,相应拱背曲面的坐标y′1=y1-y上/cosΨ,拱腹曲面相应点的坐标y″1=y1+y下/cosΨ,具体位置见图1-1,具体数值见表1-1。
16m预应力混凝土空心板计算书1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准•跨径:桥梁标准跨径16m;计算跨径(斜交25°、简支)15.30m;预制板长15.96m•设计荷载:城-A级,人群荷载3.5kN/m2•桥面宽度:全宽50.5m桥梁半幅宽度:3.75m(人行道)+5.0m(非机动车道)+3.5m (行车道)+12m(机动车道)+1m(中央分隔带)=25.25m。
•桥梁安全等级为二级,环境条件Ⅱ类1.1.2 规范•《公路工程技术标准》JTG B01-2003•《公路桥梁设计通用规范》JTG D60-2004(简称《通规》)•《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004(简称《预规》)1.1.3 参考资料•《公路桥涵设计手册》桥梁上册(人民交通出版社2004.3)1.2 主要材料1)混凝土:预制板及铰缝为C50,10cm C50防水混凝土铺装层,9cm沥青混凝土。
2) 预应力钢绞线:采用钢绞线15.2s φ,1860pk f Mpa =,51.9510p E Mpa =⨯3)普通钢筋:采用HRB335,335sk f Mpa =,52.0104S E Mpa =⨯1.3 设计要点1)本桥按后张法部分预应力混凝土A 类构件设计,桥面10cm C50防水混凝土铺装层和9cm 沥青混凝土不考虑参与截面组合作用;2)预应力张拉控制应力值0.75con pk f σ=,混凝土强度达到90%时才允许张拉预应力钢筋;3)按《预规》计算混凝土收缩、徐变效应;4)计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为10d;5)环境平均相对湿度RH=75%;6)存梁时间为90d 。
2 横断面布置2.1 横断面布置图(半幅桥面 单位:cm )2.2 预制板截面尺寸(未含10cm C50防水混凝土铺装层)单位:mm边、中板毛截面几何特性(不含12cm C40防水混凝土铺装层)表2-1板号中板边板几何特性面积()2mA抗弯惯矩()4m I抗弯惯矩()4m I面积()2mA抗弯惯矩()4m I抗弯惯矩()4m I3 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算3.1 汽车荷载、人群荷载横向分布系数计算3.1.1 跨中横向分布系数本桥基本结构是横向铰接受力,因此,汽车荷载横向分布系数按横断面空心板铰接计算。
空腹式钢筋混凝土连拱拱桥计算摘要:拱桥是一种具有古典美的桥式结构,其造型优美,曲线圆润,富有动态感,对于河道、湖泊上的桥梁,国内外多采用拱式结构。
尤其是多孔拱桥,更适宜跨越较宽阔的水面,桥型如长虹卧波,气势非凡。
关键词:空腹式拱桥,承载力,挠度1 工程概况1.1 总体布置某城市桥梁,上跨一主河道,宽约30m,该桥梁位于当地新区行政中心,紧邻中心广场。
因此桥型方案的选择,景观效果尤为重要。
桥梁结构应与周围环境相互映衬,达到高度的和谐统一,才能融入新区城市发展理念和景观气氛。
结合当地自然景观及地形、地质情况,决定采用上承式椭圆连拱造型拱桥,支架现浇施工。
全桥总体跨径布置为3×40m,桥梁全宽39m。
拟建桥梁的建造应以营造更加协调的新区城市景观为原则,达到“一河一景、一桥一景、两景相得益彰”的效果。
图1 桥梁方案1.2 上部构造本桥上部为空腹式连拱桥,整幅布置。
现浇钢筋混凝土变高拱肋,整幅桥共15片,拱轴线为椭圆线形,净跨径为37m,净矢高为5.0m,矢跨比为1/7.4,跨中拱肋高1.2m,横桥向厚度为60cm。
单跨纵向共设置7道钢筋混凝土拱上立墙,立墙下部横向与拱肋相连接,立墙厚度为60cm。
立墙顶为预制简支“Π”形桥面板,通过板式橡胶支座搁置在立墙顶,按钢筋混凝土构件设计,整幅桥横向共布置14片,板长4.98m,净跨径4.7m,边板总宽3.15m,中板总宽2.4m,板肋高42cm,肋宽30cm,桥面板厚17cm,悬臂通过预留后浇带现浇成整体,简支桥面板之上为8cm厚整体化现浇层。
图2 拱肋与立墙侧立面图图3 桥面系横断面图1.3 下部构造桥墩采用矩形板式墩,整幅桥横桥向墩宽39m,墩厚2.0m,拱肋根部与桥墩刚接。
基础采用20根φ1.2m的双排桩,纵向桩间距为3.2m,横向桩间距为4.2m,按摩擦桩设计。
承台高2.5m,横桥向宽42.4m,顺桥向宽5.4m。
图4 承台与基础结构图桥台采用“一”字型桥台,与拱座连为一体,台身横向宽39m,纵向厚度为4.35m。
完整版实腹式等截面拱桥的计算书等截面悬连线实腹式石砌拱桥等截面实腹式拱桥计算书1 设计资料设计荷载 公路——Ⅰ级汽车荷载,人群荷载2/3m kN 桥面净宽 净m 7附m 75.02⨯人行道 净跨径 m l n 25= 净矢高 m f n 56.4= 净矢跨比 1824.0/=n n l f 拱圈厚度 m d 8.0= 拱圈宽度 m b 5.8= 主拱顶填土高度 m h c 5.0= 拱圈材料重力密度 31/24m kN =γ 拱上建筑材料重力密度 32/24m kN =γ 路面及填料重力密度 33/20m kN =γ 拱圈材料抗压强度设计值 MPa f cd 22.4= 拱圈材料抗剪强度设计值 MPa f vd 073.0= 拱圈材料弹性模量 MPa E m 7300=1 确定拱轴系数暂时假定893.3=m ,据此可求得213/2.29248.0205.0m kN d h g d d =⨯+⨯=+=γγϕγϕϕγcos 2)2cos cos 2(13dd d h d f g c n j +--++= (ϕcos 由表查出) 2/74.11328.024)2713.08.0713.028.05.08.056.4(20m kN =⨯+⨯-⨯-++⨯=895.32.2974.113===dj g g m ,和假设的m 值相符。
根据拱脚截面ϕcos 值确定拱轴线:m L 561.250=,m f 675.40=,183.00=L f拱圈几何性质表表格 1.1-12 不及弹性压缩的自重水平推力24910489mm和半拱的形心位置如图所示,填料和拱圈的面积分别为2 211170347mmkN f M H g 15.741675.4/)068.617.1124689.39105.2420(/00'=⨯⨯+⨯⨯==∑3 弹性中心位置和弹性压缩系数弹性中心离拱顶距离m y s 499.1=(根据《拱桥手册》附表3-3求得) 根据《拱桥手册》公式4-18,由于弹性压缩引起的弹性中心赘余力为'11g H H μμ+-=∆。
16m空腹式拱桥计算书16m空腹式拱桥计算书设计计算书一、设计资料(一)设计标准设计荷载:汽车-20级,挂车-100,人群荷载3KN/m2 净跨径:L0=16m净矢高:f0=2.28m桥面净宽:净6.5+2*(0.25+1.5m人行道)(二)材料及其数据拱顶填土厚度h d=0.5m,γ3=22KN/m3拱腔填料单位重γ=20KN/m3腹孔结构材料单位重γ2=24KN/m3主拱圈用10号砂浆砌号60块石,γ1=24KN/m3,极限抗压强度R j a=9.0MP a,弹性模量E=800R a j。
(三)计算依据1、交通部部标准《公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)》,人民交通出版社,1989年。
2、交通部部标准《公路砖石及混凝土桥涵设计规范(JTJ022-85)》,人民交通出版社,1985年。
3、《公路设计手册-拱桥》(上、下册),人民交通出版社,1994年。
4、《公路设计手册-基本资料》,人民交通出版社,1993年。
二、上部结构计算(一)主拱圈1、主拱圈采用矩形横截面,其宽度b0=10.0m,主拱圈厚度d=mkl01/3=6*1.2*16001/3=84.2cm,取d=85cm。
假定m=1.988,相应的y1/4/f=0.225,查《拱桥》附表(Ⅲ)-20(9)得Ψj=33003′32″,sinΨj=0.54551, cosΨ=0.83811j2、主拱圈的计算跨径和矢高L=l0+dsinΨj=16+0.85*0.54551=16.4637mf=f0+d/2-dcosΨ/2=2.28+0.85/2-0.85*0.83811/2=2.3488j3、主拱圈截面坐标将拱中性轴沿跨径24等分,每等分长Δl=l/24=0.6860m,每等分点拱轴线的纵坐标y1=[《拱桥》(上册)表(Ⅲ)-1值]f,相应拱背曲面的坐标y′1=y1-y上/cosΨ,拱腹曲面相应点的坐标y″1=y1+y下/cosΨ,具体位置见图1-1,具体数值见表1-1。
主拱圈截面计算表表1-1截面号x y1/f y1cosψy上/cosψy下/cosψy1′y1″12345678908.2319 1.000000 2.34880.838110.507090.50709 1.8417 2.855917.54590.821783 1.93020.867880.489700.48970 1.4405 2.41992 6.85990.665442 1.56300.894170.475300.47530 1.0877 2.03833 6.17390.529110 1.24280.916980.463480.463480.7793 1.70634 5.48790.4111640.96570.936470.453830.453830.5119 1.41965 4.80190.3101950.72860.952840.446040.446040.2826 1.17466 4.11590.2250000.52850.966330.439810.439810.08870.96837 3.42990.1545630.36300.977210.434910.43491-0.07190.79798 2.74390.0980440.23030.985740.431150.43115-0.20090.66149 2.05790.0547690.12860.992120.428380.42838-0.29970.557010 1.37190.0242210.05690.996540.426480.42648-0.36960.4834110.68590.0060370.01420.999140.425370.42537-0.41120.4395120.000.000.0000 1.000.4250.425-0.42500.4250d(二)拱上结构1、主拱圈拱上每侧对称布置截面高度d′=0.25m的石砌等截面圆弧线腹拱圈,其净跨径l′=1.5m,净矢高f′=0.3m,净矢跨比为1/5。
查《拱桥》上册表3-1得Ψ0=43036′10″,sinΨ0=0.689655,cosΨ0=0.724138腹拱拱脚水平投影x′=d′sinΨ0=0.1724m腹拱拱脚竖向投影y′=d′cosΨ0=0.1810m2、腹拱由石砌横墙支承,墙宽0.5m。
主、腹拱圈拱背在同一标高时,腹拱的起拱线至主拱拱背的高度h=y1+y上(1-1/cosψ)-(d’+f0’),空、实腹段分界线的高度h=y1+y上(1-1/cosψ)。
这些高度均可利用表1-1的数值内插得到,也可以用悬链线公式直接算得。
具体计算结果见表1-2。
腹拱墩高度表表1-2墩号x y1cosψy上(1-1/cosψ)h1号横墙 6.4819 1.38660.9067-0.04370.79292号拱座 4.48190.63530.9591-0.01810.0672空实腹界线 4.39570.61010.9608-0.01730.59283、上部结构恒重(1)主拱圈P0-12=[表(Ⅲ)-19(5)值]Aγ1l=0.52734*8.5*24*16.4637 =1771.1214(KN)M1/4=[表(Ⅲ)-19(5)值]Aγ1l2/4=0.12567*8.5*24*16.46372/4=1737.2274(KN·m)M j=[表(Ⅲ)-19(5)值]Aγ1l2/4=0.51249*8.5*24*16.46372/4=7084.5205(KN·m)(2)拱上空腹段a.腹孔上部腹拱外弧跨径:l′外=l′+2d′sinΨ0=1.5+2*0.25*0.689655=1.8448m腹拱内弧半径:R0=[表3-2值]l′=0.725001*1.5=1.0875m腹拱圈重:P a=[表3-2值](R0+d′/2)d′B0γ2=1.522024*1.2125*0.25*10*24=110.7272KN腹拱的护拱重:P b=(2sinΨ0- sinΨ0cosΨ0-Ψ0)(R0+d′/2)2B0γ=0.118898*1.212522*10*24=41.9517KN路面及桥面系重:P c= l′外h d B0γ3=1.8448*0.5*10*22=202.928KN腹拱墩以上部分:P d={(0.6- x′) y′γ2+[( f′ +d′-y′)γ2+ h dγ3](0.6-2x′)}B0={(0.6-0.1724)*0.1810*24+[(0.3+0.25-0.1810)*24+0.5*22]*(0.6-2*0.1724) }*10=69.2475KN 一个腹拱重:P=∑P i=424.8544KNb、腹拱墩重1号腹拱墩:P=0.7929*10*0.5*24=95.1480KN2号腹拱墩:P=0.0672*10*0.5*24=8.0640KNC、腹拱集中恒重P13=424.8544+95.1480=520.0024KNP14=(424.8544-69.2475)/2+8.0640=185.8675KN(3)拱上实腹段a、顶填料及路面P15=l x h d B0γ3=4.3957*0.5*10*22=483.5270KNb、悬链线曲边三角形部分m=1.988,k=ln(m+1m)=1.3100022ξx=l x/l1=4.3957/8.2319=0.533984kξx=0.699520f1=f+y上(1-1/cosΨ)=2.3488-0.0173=2.3315P16=[l1f1(shkξx-kξx)/(m-1)k]B0γ=173.3824KN重心横坐标:x0={[(shkξx-kξx/2)-( chkξx-1)/ kξx]/(sh kξx-kξx)}l x=3.3057m(三)、验算拱轴系数上部结构的恒载对拱跨l/4截面和拱脚截面的力矩比值符合等于或接近选定的m系数相应的y1/4/f值的条件,则选定的m系数可作为该设计的拱轴系数使用。
(1)半拱恒载对拱跨l/4截面和拱脚的力矩半拱恒载对拱跨l/4截面和拱脚的力矩计算及结果见表1-3。
半拱恒载对拱跨l/4截面和拱脚的力矩表1-3力臂(m )力矩(KN.m )力臂(m )力矩(KN.m )P 0-121771.12141737.22747084.5205P 13520.0024 1.7500910.0042P 14185.8675 3.7500697.0031P 15483.5270 1.9181927.4531 6.03402917.6019P 16173.38240.8102140.4744 4.9262854.1164合计3133.90072805.155012463.2461分块号恒重(KN)l/4截面拱脚截面(2)验算拱轴系数设计的拱桥在主拱圈两截面的恒重力矩比值:∑M l/4/∑M j =2805.1550/12463.2461=0.225074188 假定的拱轴系数m =1.988,相应的y l/4/f=0.225 则∑M l/4/∑M j -y l/4/f =0.000074188<0.0025(半级) 说明假定的拱轴系数m =1.988与该设计的拱轴线接近,可选定m =1.988为设计的拱轴线系数。
(四)、拱圈弹性中心及弹性压缩系数y s =[表(Ⅲ)-3值]f=0.330487*2.3488=0.7762m (r w /f)2=(0.852/12)/2.34882=0.010914μ1=[《拱桥》(上册)表(Ⅲ)-9值] (r w /f)2 =11.2674*0.010914=0.122972μ=[《拱桥》(上册)表(Ⅲ)-11值]( r w /f)2 =10.1554*0.010914=0.110836μ1/(1+μ)=0.110702(五)、永久荷载内力计算1、不计弹性压缩的恒载推力H’g=∑M j/f=12463.2461/2.3488=5306.2185KN 2、计入弹性压缩的恒载内力计入弹性压缩的恒载内力计算见表1-4。
计入弹性压缩的恒载内力表1-4项目拱顶3l/8截面l/4截面拱脚y10.00000.12860.5285 2.3488y=y s-y10.77620.64760.2477-1.5726cosψ 1.00000.992120.966330.83811 N g=[1/cosψ-μ1cosψ/(1+μ)]H g'4718.80954765.58344923.47305838.8586 M g=[μ1/(1+μ)]Hg'y455.9469380.4061145.5012-923.7594(六)、可变荷载内力计算1、基本可变荷载本例基本可变荷载只有汽车和挂车荷载,统称为活载。