主跨82m的下承式混凝土系杆拱桥设计

论文总字数：45097字

摘 要

系杆拱桥突破了传统拱桥对墩、台和地基要求很高的限制,具有结构合理、造型美观、跨越能力强的优点,且系杆、拱肋、吊杆等主要构件材料和布置形式具有多样性,是大跨度桥的主要桥型之一。对下承式混凝土系杆拱桥进行设计极具意义。

本次设计根据设计任务要求，依据现行公路桥梁设计规范，综合考虑桥梁的地质、地形条件，按“实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则，通过比选最终选择进行下承式混凝土系杆拱桥设计。根据规范并参照已有的下承式混凝土系杆拱桥范例对结构细部尺寸进行拟定，并运用AUTOCAD、MIDAS软件对桥梁进行了建模和电算，电算内容包括各个施工阶段以及成桥阶段的上部结构的内力、应力、变形等，按照规范要求对电算结果进行验算。经分析比较及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。

在本次毕业设计中，从尺寸拟定到最后的结构计算，截面验算以及施工方案的编制，较全面的完成了下承式混凝土系杆拱桥的分析与设计。

关键词：下承式混凝土系杆拱桥；设计；AUTOCAD；MIDAS；结构分析；验算

Design of 82m Span Under-Through Concrete Tied-Arch Bridge

Abstract

The advantage of tied-arch bridge is that it break the restrictions on the foundation, pier, abutment of traditional arch, and its reasonable structure, beautiful shape, great span ability. Due to the diversity of materials and arrangement forms of tie bar, arch, hanger, tied-arch bridge is a rich change bridge structure system. It is the main competitor of long-span bridges. it has great significance to design a tied-arch bridge.

According to the design assignment and the present Code for Design of Highway Bridge and taking the geology and the landform of the bridge site into consideration, the under-supported concrete tied arch bridge is selected as the main design scheme by the philosophy of bridge design as “Practicability, Economy, Security and Beauty”. Following the present Code for Design of Highway Bridge and referring sample of built arch bridge, component parts size is decided. AUTOCAD Software and MIDAS software are used to model and compute the internal forces, stresses and deflections etc. of every construction period and Completion state. The results of computing are checked based on code. Analysis, comparison and checking demonstrate that the method of zooming is proper and the internal force distribution is reasonable. The conclusion can be drawn that the design is up to the assignment.

In the graduation design, from the selection of size, drawn up to the final size of the structure, checking cross-section and the overall stability of checking, I made a comprehensive analysis the entire process of the design of a under-through concrete tied-arch bridge.

Key word: Under-Through Concrete Tied-Arch Bridge; Design; AUTOCAD; MIDAS; Structure Analysis; Checking Result.

目录

摘要 1

Abstract 2

第一章 前言 5

第二章 基本设计资料及设计方案 6

2.1基本设计资料 6

2.2工程地质条件与评价 6

2.2.1地形地貌 6

2.2.2 地基土的构成及工程特性 6

2.2.3 水文地质条件 6

2.2.4 工程地质条件评价 6

2.3 主要设计依据 6

2.4桥型选取的原则 7

2.5方案比选 7

2.5.1预应力混凝土梁式桥  7

2.5.2斜拉桥 7

2.5.3下承式系杆拱桥 8

第三章 结构设计与说明 9

3.1 设计采用规范 9

3.2 主要技术标准 9

3.3 材料及设计参数 9

3.3.1 混凝土 9

3.3.2 钢材 10

3.3.3 钢筋 10

3.4 桥型、孔跨布置与说明 11

3.5 主要结构尺寸设计说明 12

3.5.1 拱肋及横撑 12

3.5.2 吊杆 13

3.5.3系杆  13

3.5.4 横梁 14

3.5.5桥面系  14

3.5.6 桥面工程及其它 15

第四章 桥梁上部结构电算分析 16

4.1计算基本资料  16

4.1.1 计算采用程序  16

4.1.2 材料截面输入 16

表4-1 材料输入属性 16

4.2 荷载的选取 16

4.3 成桥模型建模  17

4.3.1 建立全桥模型 17

4.3.2单元特性值输入 18

4.3.3 边界条件定义 19

4.3.5 移动荷载定义 20

4.3.6 组的定义 21

4.3.7 施工阶段定义 21

第五章 上部结构计算 23

5.1荷载组合 23

5.1.1承载能力极限状态荷载组合 23

5.1.2 正常使用极限状态组合 23

5.1.3midas建模中荷载组合 24

5.2预应力筋估算及输入 26

5.3结构内力包络图 30

5.4钢筋混凝土拱肋计算 31

5.4.1承载能力极限状态主拱应力 31

5.4.2正常使用状态主拱应力 32

5.4.3拱圈挠度验算 34

5.5系杆主梁验算 35

5.5.1承载能力极限状态系杆应力 35

5.5.2正常使用状态系杆验算 36

5.4.3系杆挠度验算 38

5.5横梁验算 39

5.5.1抗弯承载能力验算 39

5.5.2抗剪承载能力验算 39

5.5.3整体稳定性验算 41

5.6吊杆复核 41

5.6.1承载能力极限状态复核 41

5.6.2正常使用极限状态复核 42

5.7行车道板设计 43

5.7.1计算理论 43

5.7.2单向板内力计算公式 43

5.7.3行车道板设计 44

第六章 施工方案 46

6.1柔性系杆刚性拱的施工 46

6.2 施工要点 46

6.3具体施工步骤 47

6.4 雨季施工及冬季施工注意事项 50

6.5 安全保证体系 50

6.6 其他说明的事项 51

总结与展望 53

参考文献 54

致 谢 55

1. 前言

下承式混凝土系杆拱桥结构受力合理，外形美观富有变化，在我国公路，城市道路桥梁中得到了广泛的使用。本次毕业设计是以位于宜兴市十里牌杏里路的杏里桥为工程背景,进行下承式混凝土系杆拱桥设计，设计跨度为82m，按四车道进行设计，桥面宽度为24m，主要进行系杆拱桥的上部结构设计。

考虑到实际学习情况与设计难度，并迎合未来桥梁设计的新趋势，本次设计的主要内容为混凝土拱桥的上部结构。采用AUTOCAD软件进行绘图，采用MIDAS/CIVIL桥梁计算程序进行电算。

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