桥梁工程拱桥计算
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目录一、说明............................................ 错误!未定义书签。
主要技术规范................................. 错误!未定义书签。
结构简述...................................... 错误!未定义书签。
材料参数..................................... 错误!未定义书签。
设计荷载..................................... 错误!未定义书签。
荷载组合..................................... 错误!未定义书签。
计算施工阶段划分............................. 错误!未定义书签。
有限元模型说明............................... 错误!未定义书签。
二、主要施工过程计算结果............................ 错误!未定义书签。
张拉横梁第一批预应力张拉工况................. 错误!未定义书签。
张拉系梁第一批预应力工况..................... 错误!未定义书签。
拆除现浇支架工况.............................. 错误!未定义书签。
架设行车道板工况............................. 错误!未定义书签。
张拉第二批横梁预应力束工况................... 错误!未定义书签。
二期恒载加载工况............................. 错误!未定义书签。
三、成桥状态计算结果................................ 错误!未定义书签。
组合一计算结果............................... 错误!未定义书签。
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。
潜江河大桥计算书1.基本信息1.1.工程概况祥和路位于安庆市新城中心区,是安庆市城市规划中一条重要的东西走等主要城市道路交叉。
顺安路至潜江路之间路基按38米设计,本桥——潜江河大桥位于顺安路和潜江路之间。
本桥位于规划河流潜江沟上,潜江沟规划河底宽度45m,上口宽度80~100m,设计采用1×60m下承式钢管混凝土系杆拱跨越。
1.2.技术标准(1)设计荷载:公路-Ⅰ级,人群荷载集度3.5kN/m2。
(2)桥面横坡:双向1.5%。
(3)桥梁横断面:2×[4.5m(人行道)+4.5 m(非)+2.5m(隔离带)]+15m(车)=38m(全宽)。
(4)地震动峰值加速度0.1 g(基本烈度7度),按8度抗震设防。
(5)环境类别:I(6)年平均相对湿度:70%(7)竖向梯度温度效应:按现行规范规定取值。
(8)年均温差:按升温20℃。
(9)结构重要性系数:11.3.主要规范《城市桥梁设计准则》(CJJ 11-93)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)《桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JT GD62-2004)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JT GD63-2007)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:90)《钢管混凝土结构技术规范》(DBJ 13-51-2003)福建省地方标准《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)其他相关的国家标准、规范1.4.结构概述桥梁横向布置:4.5m(人行道)+4.5m(非机动车道)+2.5m(隔离带)+15m(机动车道)+2.5m(隔离带)+4.5m(非机动车道)+4.5m(人行道),桥梁总宽38m。
拱桥预拱度的计算与设置一、拱桥预拱度的定义和作用拱桥预拱度是指在桥的设计和施工阶段,在未施加任何荷载时,为了满足设计要求,在拱轴线上设置的一定曲率的曲线形状。
预拱度的作用是使桥梁在后期承受活荷载时能够得到理想的内力分布和形态,提高桥梁的工作性能和安全性。
二、拱桥预拱度的计算1.弹性计算方法:(1)找出转换微分方程在Euler-Bernoulli梁的弹性基础上建立转换微分方程:EIy''''=fx,其中E为杨氏模量,I为截面惯性矩,y为瞬时挠度,f为单位长度集中力。
(2)建立拟定解方程根据实际情况拟定解方程,并带入转换微分方程,建立微分方程的边界条件。
常见的边界条件有:刚性左支座和右支座的位移和旋转角度均为零。
(3)求解拟定解方程求解得到拟定解方程的解,即为拱桥的挠度方程,并利用该挠度方程可以计算出各点的差异度。
2.弹塑性计算方法:(1)建立中间截面的平衡条件通过建立拱桥中间截面的平衡条件,即获得拟定解方程,常用的平衡条件有:弯矩平衡条件、弯矩和剪力平衡条件等。
(2)求解拟定解方程求解得到拟定解方程的解,即为拱桥的挠度方程,并计算出各点的差异度。
(3)校核与调整根据计算结果,进行校核和调整,使得拟定解方程满足实际要求,并满足拱桥的结构和荷载性能。
三、拱桥预拱度的设置1.设计要求:(1)满足桥梁的运行、使用和验收要求;(2)保证桥梁的结构安全可靠,并考虑荷载效应;(3)尽可能减小桥梁的变形和挠度。
2.施工工艺:在设计和施工时,通常会考虑以下因素:(1)荷载效应:根据桥梁设计荷载的特点和分布,确定桥梁的最大挠度和最小挠度。
(2)构造特点:根据桥梁的结构特点和形态,考虑拱桥的几何特性。
(3)建筑机构:考虑拱桥的实际施工工艺和施工条件,避免施工过程中的困难和工程风险。
四、常见的拱桥预拱度设置原则1.平拱原则:在设计和施工中,拱桥的预拱度主要以平拱为原则,即拱轴线在未施加任何荷载时呈水平曲线。
拱桥设计计算内容及方法
2.拱桥整体受力计算:拱桥是一个整体结构,因此需要进行整体的受
力计算。
这包括确定整个拱桥受力的大小、方向和分布情况,以及确定拱
桥的整体稳定性。
常用的方法包括静力学平衡方法、弹性力学方法和有限
元方法等。
3.拱桥的固有频率计算:拱桥是一个动力结构,其固有频率对于设计
的安全性是非常重要的。
因此,需要计算拱桥的固有频率,以评估其在自
然频率下的抗风、抗震等性能。
4.应力和变形计算:拱桥在使用过程中会受到荷载的作用,因此需要
计算拱桥在荷载作用下的应力和变形情况,以评估拱桥的安全性能。
常用
的方法包括弹性力学法、有限元法等。
5.断面设计:根据拱桥的受力情况,进行断面设计,包括确定构件的
尺寸和材料。
断面设计需要满足强度和刚度的要求,同时还要考虑构件的
自重和施工的可行性等因素。
6.水力条件计算:对于水上拱桥来说,还需要计算水流对拱桥的冲击
力和涌浪力等水力条件,以评估拱桥的稳定性和安全性。
在进行拱桥设计计算时,常用的工具和软件包括AutoCAD、ANSYS、STAAD.Pro等。
这些工具可以帮助工程师进行受力分析、应力计算和断面
设计等。
同时,还需要参考相关的设计规范和规范,如公路桥梁设计规范、钢结构设计规范等,以确保拱桥的设计计算符合规范和标准的要求。
总之,拱桥设计计算是一项复杂而关键的工作,需要对拱桥结构进行
全面的受力、应力和变形分析,并根据工程实际要求和设计规范进行设计。
只有进行合理的设计计算,才能保证拱桥的安全性和可靠性。
小型单跨石拱桥计算书小型单跨石拱桥是一种常见的桥梁结构,通常用于跨越小河流、溪流或者人行道等场所。
它的设计和计算是桥梁工程中非常重要的一部分,本文将介绍如何进行小型单跨石拱桥的计算。
我们需要了解一些基本的概念和术语。
石拱桥是由一系列的拱石组成的,拱石之间通过砌体或者混凝土填充来连接。
拱石是承受桥梁荷载的主要构件,它能够将荷载通过拱腿传递到桥墩或者基础上。
拱腿是拱石的两端支承部分,它的设计是为了保证拱石的稳定和安全。
在进行小型单跨石拱桥的计算时,我们首先需要确定桥梁的几何参数,包括跨度、拱高、拱度等。
跨度是指桥梁两个支点之间的水平距离,拱高是指拱顶到桥梁水平面的垂直距离,拱度是指拱石所张开的角度。
确定了桥梁的几何参数后,我们可以根据力学原理进行荷载计算。
荷载可以分为静力荷载和动力荷载两种。
静力荷载包括自重荷载、活荷载和温度荷载等,动力荷载包括风荷载、地震荷载等。
在计算中,我们需要考虑这些荷载的作用,并确定其大小和作用点位置。
在确定荷载后,我们可以根据力学原理进行内力计算。
内力是指拱石在受到荷载作用时所产生的力和力矩。
通过计算内力,我们可以评估桥梁的承载能力和安全性能。
同时,我们还需要考虑拱石的材料特性,如弹性模量、抗压强度等,以确定拱石的变形和破坏情况。
为了确保桥梁的安全性能,我们还需要进行一些限制条件的考虑。
例如,拱石的最大应力不能超过其抗压强度,拱腿的最大位移不能超过规定值等。
通过对这些限制条件的考虑,我们可以确定合适的拱石形状和尺寸,以确保桥梁的稳定性和安全性。
在进行小型单跨石拱桥的计算时,我们可以借助计算机软件来进行分析和设计。
计算机软件可以帮助我们快速、准确地进行力学计算和结构分析,同时还可以提供可视化的结果和报告。
通过使用计算机软件,我们可以更好地了解桥梁的结构和性能,从而进行合理的设计和优化。
小型单跨石拱桥的计算是桥梁工程中非常重要的一环。
通过合理的设计和计算,我们可以确保桥梁的稳定性和安全性,为人们的出行提供便利。
桥梁70m系杆拱结构计算书一、工程概况(1)桥梁主桥上部采用71.8m单跨预应力混凝土系杆拱,为刚性系杆刚性拱,计算跨径L=70m,拱轴线为二次抛物线,矢跨比为1/5,矢高为14m。
拱肋采用等截面“I”字型截面,拱肋高1.4m,宽1.0 m;系杆采用等截面箱梁,系杆高1.6 m,宽1.0 m;每片拱片设间距为5m的吊杆13根,吊杆采用带PES护层的平行钢丝成品索;端横梁高度为 1.4m~1.449m,内横梁高度为 1.3m~1.349m,桥面双向1.5%横坡通过横梁高度的变化形成。
(2)吊杆采用两次张拉,张拉控制力和张拉顺序见《主跨上部结构施工顺序图》。
(3)主桥下部结构采用柱式墩、钻孔灌注桩基础。
柱距7.5米,截面为1.6米圆柱,每墩基础采用8根直径为Φ1.2米的钻孔灌注桩。
二、设计技术标准1.设计荷载:人群荷载3.5KN/m22.桥面宽度:0.3m(护栏)+ 5.9m(行车道)+0.3m(护栏)=6.5m3.通航净空:45×5m,最高通航水位为10.458m4.纵坡竖曲线:纵坡2.5%,竖曲线半径为1000m5.设计地震烈度:6度,按7度设防,设计基本地震加速度值0.05g。
二、设计主要材料1.混凝土:主桥拱肋、主桥系杆、横梁为C50混凝土,预应力空心板为C50混凝土,行车道板、风撑、桥面现浇整体化混凝土为C40混凝土,墩帽、墩身、台帽、台身、承台、背墙、挡块、护栏、桥头搭板等为C30混凝土,钻孔灌注桩为C25混凝土,桥面铺装为砼混凝土。
2.预应力钢绞线:应符合ASTM A416-02a的规定。
单根钢绞线直径φS15.2mm,面积Ay=140mm2,钢绞线标准强度fpk =1860MPa,弹性模量EP=1.95×105MPa。
3.吊杆材料:吊杆采用带PES护层的平行钢丝成品索,规格为φ7-37,fpk =1670MPa,锚具采用冷铸镦头锚。
4.普通钢筋:采用符合GB 13013-1991和GB1499-98国家标准的R235钢筋和HRB335钢筋。
1-100m钢筋混凝土拱桥0#台桩基计算一、桥台及承台自重的作用力(顺时为+,反之为-)桥台形式见附图一:二、计算主拱圈作用于拱座的力对承台重心O的力1.根据有关标准图知,作用于拱座上的控制力为:垂直力:V=17450KN水平力:H=23740KN(往河岸)弯矩:M=10480KN*M2.对承台重心O产生的弯矩:M V=4.95*17450=86377.5(KN*M)M H=-9.58*23740=-227429.2(KN*M)3.对承台重心O产生作用合力:垂直力=17450KN水平力=23740KN(往河岸)弯矩=86377.5+10480-227429.2=-130571.7(KN*M)三、计算桥台后静土压力及土抗力1.静土压力计算E j=0.5*ξ*γ*H2*B其中:ξ=0.50(自然土体)γ=20kn/m3h1=13m;h2=10.24mB=5.5m所以:E1=0.5*0.5*20*132*5.5=4647.5(KN)E2=0.5*0.5*20*10.242*5.5=2883.6(KN)平均静土压力=(4647.5*2+2883.6)*0.5=6089.3(KN) 作用力到承台底距离:h=(4647.5*10.24*0.5*10.24+2883.6*0.5*10.24*10.24/3)/((4647. 5*2+2883.6)*0.5*10.24)=294057.41/62354.43=4.72(m) M静=6089.3*4.72=28741.5(KN*M)2.土抗力计算(1)计算土抗力根据桥梁工程(公路与城市道路工程专用)P404知,p k=Mc/(B*h2/3*(h2+f)+K0/K*I0/h2)其中:h2=9.58(m)f=0(偏安全、可不考虑)K0/K =1.25I0=6.8*11.83/12=931.1D=B*h2/3*(h2+f)+K0/K*I0/h2=5.5*9.582/3+1.25*931.1/9.58=289.75Mc=-227429.2+25553.4+86377.5+10480+28741.5=-76276.8(KN*M)台口处的抗力强度p k=76276.8/289.75=263.3(KN*M2)土抗力Pk=0.5*B*p k* h2=0.5*5.5*263.3*9.58=6936.6(KN)(2)对桥台变位的限制a.水平位移:Δ=p k/k=263.3/(120*9.81*103)=0.22mm<6mm,满足要求b.台后填土稳定性的保证Kc=P b/(P j+P k)其中:P b=20*13*tg2(45+35/2)=959.4(KN*M2)P j=0.5*20*13=130(KN*M2)所以Kc=959.4/(263.3+130)=2.44>1.4,满足要求四、作用于承台重心O处的合力垂直力∑Ni=28112.8+17450=45562.8KN水平力∑Hi =23740-6089.3-6936.6=10714.1KN(往河岸)弯矩Mo =Mc-Mp k=-76276.8+1/3*5.5*263.3*9.582=-31974.8KN*M五、桩基计算1.系数计算(1)自由长度:Lo=0m(2)E*I=0.67*E h*I h=3.0*104*3.14*1.84/64=10357530(kn*m2)(3)桩的计算宽度:b1=0.9*(d+1)*K其中:h1=3*(d+1)=3*(1.8+1)=8.4(m)L1=4.5-1.8=2.7<0.6*h1=5.04(m)K=b’+(1-b’)/0.6* L1/ h1=0.5+(1-0.5)/0.6*2.7/8.4=0.768 所以b1=0.9*2.8*0.768=1.935(m)(4)m=(m1*h12+m2*(2*h1+h2)*h2)/h m2=50000(KN/M4)其中:h m=2*(d+1)=5.4(m)(5)变形系数α:α=(m*b1/EI)0.2=(50000*1.935/10357530)0.2=0.3927h’=α*h=0.3927*30=11.78>2.5,可按弹性桩计算(6)EA=3.0*107*1.82/(4*3.14)=7734930(7)单桩面积Ao=4.52/4*3.14=15.904(m2)备注:0.25*35°=8.75°,2*25*tg8.75°=7.70>4.5,取4.5m计算(8)Kc=0.5(摩擦桩)(9)地基系数:Co=mo*b=50000*30=1500000(KN/M4)2.钻孔灌注桩基的计算采用桥梁博士2.9和桥梁大师计算,结果另见。