大跨径钢管混凝土系杆拱桥设计

论文总字数：108086字

摘 要

钢管混凝土拱桥近十几年来在我国兴起，由于其较强的跨越能力与较好的经济性，在我国大中型桥梁中得到广泛的应用。本次设计的盐河桥正是钢管混凝土拱桥中的一种。

盐河桥位于江苏省淮阴市淮阴区康马路上，是一座城市桥梁。桥梁主跨100m，桥宽23m，按正交设计。其上部结构采用钢管混凝土拱梁组合体系，下部结构采用三柱式桥墩 钻孔灌注桩。本次设计主要针对其上部结构进行设计计算。设计过程中，采用软件Midas Civil对全桥进行建模，并计算拱圈的内力；而中横梁、桥面板的内力计算用手算完成。此外，按照规范的要求，对上部结构的承载能力、应力、抗裂性、变形等方面进行了验算。验算结果表明，盐河桥在设计荷载的作用下，其极限状态下的承载能力及正常使用状态下的性能均满足规范要求。因此证明本次设计是安全可行的。

关键词：桥梁设计；钢管混凝土拱梁组合桥；上部结构；Midas Civil

Abstract

Concrete-filled steel tube arch bridge developed rapidly in the past decades in China. And it is widely applied in large and medium-span bridges because of its strong spanning capacity and its economical efficiency. The bridge of YanHe in this design is one of the concrete-filled steel tube arch bridge.

The YanHe Bridge is located in the MaKang road, HuaiYin area, HuaiYin City, in JiangSu Province, and it is a city bridge. The concrete-filled steel tube composite arch is adopted as the superstructure style of it, and it adopts column piers and the rib plate abutment as its substructure. This design mainly aimed at the superstructure design and the calculation. In the design, the Midas Civil software is used to set the whole model of the bridge, and to calculate the stress of the arch ring. The stress of the beams and the bridge panel are calculated by hand. In addition, the bearing capacity, stress, cracking resistance and deformation of the bridge are checked according to the specification requirements. According to the results of the calculation, under the design load, the carrying capacity and the character of service meet the specification requirements. So, the design proposal of the bridge proves to be feasible.

Key Words：bridge design；oncrete-filled steel tube composite arch；uperstructure；

Midas Civil

目 录

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 毕业设计主要工作 3

第二章 原始设计资料 3

2.1 设计项目基本情况 3

2.2 设计技术标准 4

2.3 桥梁设计原则 4

2.4 主要材料 4

2.5 设计依据 5

第三章 上部结构尺寸的拟定 5

3.1 桥梁总体布置 5

3.2 主要结构尺寸拟定 6

第四章 全桥施工过程简述 10

第五章 使用Midas Civil对拱圈的成桥内力进行计算 11

5.1 模型的建立 11

5.1.1 单元的建立 12

5.1.2 边界条件 12

5.1.3 静力荷载工况 12

5.1.4 移动荷载工况 13

5.1.5 吊杆初拉力荷载 13

5.1.6 施工阶段的模拟 14

5.1.7 建模计算过程中的几点说明 15

5.2 模型计算的结果 15

5.2.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合 15

5.2.2 正常使用极限状态计算时作用效应组合 18

5.2.3 拱肋、系梁、吊杆设计内力值 21

5.3 汽车荷载两种计算结果的比较 22

第六章 拱肋的设计与验算 24

6.1 拱肋承载能力验算 24

6.2 拱肋变形验算 26

6.3 预拱度的设置 28

第七章 系梁的设计与验算 30

7.1 配筋计算与承载能力的校核 30

7.2 截面特性 32

7.3 预应力损失估算 33

7.4 应力验算： 35

7.4.1 短暂状况正应力验算 35

7.4.2 持久状况正应力验算 36

7.5 抗裂性验算 38

7.6 系梁变形验算 40

7.7 端部局部承压验算 40

第八章 吊杆的设计与验算 42

第九章 中横梁的设计与验算 42

9.1 中横梁内力的计算 43

9.2 配筋计算与承载能力验算 46

9.3 中横梁预应力损失计算。 49

9.4 应力计算 53

9.4.1 短暂状况正应力验算 53

9.4.2 持久状况正应力验算 54

9.5 抗裂性验算 56

9.6 变形验算 57

9.7 端部局部承压验算 57

第十章 桥面板的设计与验算 59

10.1 桥面板横向分布系数的计算 59

10.2 桥面板内力计算 59

10.3 配筋计算与承载能力验算 61

10.4 抗裂性验算 63

10.5 挠度验算 63

第十一章 下部结构的初步设计 64

11.1 概述 64

11.2 下部结构的构造设计 65

致谢 66

参考文献 67

第十二章 附表 68

附表1 拱肋承载能力组合1内力值 68

附表2 系梁承载能力组合1内力值 73

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