桥梁工程毕业设计——钢筋砼拱桥

1 方案拟定与比选

1.1 工程背景介绍及使用要求

1.1.1 工程背景介绍

魏家寨至竹子公路工程（以下简称魏竹公路）是提高国道209线在保靖县迁陵镇地段通行能力、满足保靖县迁陵镇发展规划、解决保靖县酉水桥危桥问题、实现国家西部大开发战略所需要的重要工程。酉水二桥是魏竹公路的关键工程。

1.1.2 工程使用要求

保靖县魏竹公路酉水二桥，必须遵照“安全、使用、经济、美观”的基本原则进行设计，同时应充分考虑建造条件的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。

（1）公路等级：山岭重丘区二级公路。计算行车速度：40Km/h；

（2）桥梁全长：305m；

（3）桥面宽的布置：净9m+2×（2.25人行道+0.25人性栏杆）；

（4）桥下通航等级：6级；

（5）地震：不设防。

1.2设计依据及参考书：

《公路工程技术标准》JTG B01-2003

《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004

《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61-2005

《桥梁计算示例集》易建国,顾安邦编著. 人民交通出版社。

1.3施工方案的确定。

1.3.1方案拟定：

设计方案一：钢筋混凝土拱桥

设计方案二：单塔斜拉桥

设计方案三：连续梁桥

1.3.2方案比选

表1-1方案比选表

梁结构的经济性、实用性、安全性、美观性和施工的难易程度为考虑因素，综合个设计方案的优缺点，最终选定一个最优方案：钢筋混凝土拱桥。

2 毛截面几何特性计算

2.1 基本资料

2.1.1 主要技术指标

桥型布置：37m+2×126m+16m悬链线箱形拱桥

桥面净宽：0.25m（人行栏杆）+2.25m(人行道)+2×4.5m（双车道）+2.25m(人行道)+

0.25m（人行栏杆）

设计荷载：公路—Ⅱ级

桥面纵坡：双向2 %

图2.1 拱脚横截面（单位：cm）

图2.2 拱顶截面（单位：cm）

2.1.2 材料规格

主拱圈、立柱：采用50号混凝土，容重为25kN/m 3，弹性模量取3.0×107 kPa ； 桥面铺装：采用防水混凝土，厚度为10cm ，容重为25kN/m 3； 人行道、栏杆：采用20号混凝土，容重为25kN/m 3；

横隔板：采用30号混凝土，容重为25kN/m 3，弹性模量取3.0×107 kPa 。

2.2 结构计算简图

由于对称关系，全桥两跨只计算单个主拱圈共取14个单元，15个结点，各单元分别为（1×5+12×9+1×5） m 。桥墩简化为固定支座。结点x 、y 坐标按各结点对应截面的形心点的位置来确定，结构计算简图，如图2.2所示。

图2.2 结构计算简图

2.3 主拱圈横截面设计

2.3.1 主拱圈横截面设计

拱圈截面高度按经验计算公式计算：

8m 7.10.01)100/11800(60/b)K (a H 0=⨯+=+=l

取为H=1.95 m （包括底梁0.15m ）,拱圈有七个各为 1.95m 宽的拱箱组成，全宽

m B 6.120= 。

图2.3 主拱圈截面图（单位：cm ）

2.3.2 箱形拱圈截面几何特性

由桥博计算有 12.09320=A 2m 绕箱底边缘静面矩 S=12.726 4m 主拱圈截面重心轴

m y y m A S y 0023.395.10523.10.1/=-====下上下

2.3.3 主拱圈受力荷载 2.3.3.1桥面系荷载

人行道构件重：q 1 =75.5 kN/m 桥面铺装重：q 2 =535.325 kN/m 合计：q = q 1+q 2 =610.825 kN/m

将桥面系荷载作为二期恒载以均布荷载的形式加在主梁上。 2.3.3.2主梁自重

按γ=25kN/m 3的容重，以计主梁自重的形式计入恒载中。

由于拱桥弯矩分布比较均匀，所以主拱圈从桥台开始每段设立7块横隔板，取水平间距为9.833/2m(方便桥博建模)。

一截面有7块横隔板，板重力为：m=9.723 kN

2.4 主拱圈系数m 计算

假设m=1.756，有20.0/4/=f y l ，7/1/00=l f （五点重合法）， 2.4.1计算横隔板j l M M ，4/

59)12

5

124123122121(723.95259723.92592723.94/⨯++++⨯-⨯⨯+⨯=

l M =860.5 kN/m

)12

1121(59723.911

1∑=-+⨯⨯=i j i

M

=3441.9 kN/m

2.4.2 计算主拱圈自重j l M M ,4/

因为][)4

(2

表值⨯=l A M k γ 由《拱桥》表[Ⅲ]-19查得半拱悬臂自重对l/4截面和拱脚截面的弯矩为： 5529.32298112571.0)4

118250932.12(24

/=⨯⨯⨯=l M kN/m

3125.5394970.51263)4

118250932.12(

2

=⨯⨯⨯=j M kN/m 2.4.3计算立柱的4/l M ，j M

将m=1.756导入桥博，输入相关数据，得出拱轴线，得出拱轴线与立柱的角的坐标。

表2-1 立柱长度(单位：m)

4根立柱单位长度重力5.782514

42=⨯⨯⨯⨯=πQ kN/m

设i 节点立柱压力为 +⨯=9825.610i N 78.5×i L 得：

2181245.25.115.205.2924321

4/=⨯+⨯+⨯+⨯=

N N N N M l kN/m .9

3.31339751423324150592

7654321=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=N N N N N N N

M j kN/m 得：

353.4218124

2.737515.8603

.7313393.5394979.34414

/=++++=

∑∑i j

M

M

768.11)2353.4(2

1

`2=--⨯=m

m 与m`之差小于半级，因此取拱轴系数m=1.756 将截面信息输入桥博，得出表2-2