南京工业大学交通工程桥梁工程课程设计

由 f'0/l'0=1/8，查《拱桥》(上册)表 3-2 得 sinφ0=0.470588，cosφ0=0.882353， 腹拱拱脚的水平投影和竖向投影 x'=d'×sinφ0=0.4×0.470588=0.1882 m； y'=d'×cosφ0=0.4×0.882353=0.3534 m
三、结构恒载计算
《桥梁工程》
课程设计
(交通工程专业用)
专
业：
交通工程
班级学号： 姓 名： 罗韧
指导教师： 学
期：2010-2011 第二学期
南京工业大学交通工程学院
二 O 一一年六月
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(二)箱形拱圈截面几何性质 截面积：截面积： A= (1.5×1.2-0.8×1.1+0.1×0.1×2) ×6=5.64 m2 绕箱底边缘的静面矩：s= (1.5×1.2×0.6-1.1×0.782×0.6) ×6= 3.38m3 主拱圈截面重心轴： y 下=S/A=0.6m y 上=1.5-0.6=0.6m 主拱圈截面绕重心轴的惯性矩： 6 （ 1.5 1.2 3 / 12 1.5 1.2 (0.6 1.2 / 2) 2 1.1 0.7823 / 12 1.1 0.782 0 2） 1.033m 4
x
25.4150 24.3560 23.2970 22.2380 21.1790 20.1200 19.0610 18.0020 16.9430 15.8840 14.8250 13.7660 12.7070 11.6480 10.5890 9.5300 8.4710 7.4120 6.3530 5.2940 4.2350 3.1760 2.1170 1.0580 0.0000
六．拱桥课程设计计算
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空腹式等截面悬链线无铰拱设计
一．设计题目 空腹式等截面悬链线无铰拱设计 二．设计资料 1．设计标准 设计荷载：汽车荷载 公路－I 级， 人群荷载 3.5kN/m2 桥面净空 净－8+2×(0.75m+0.25 m)人行道+安全带 净跨径 L0＝50ｍ 净高 f0＝10m 净跨比 f0/L0＝1/5 2．材料数据与结构布置要求 拱顶填料平均厚度(包括路面，以下称路面)hd＝0.5m，材料容重γ1＝22.0kN/m3 主拱圈材料容重(包括横隔板、施工超重)γ2＝25.0kN/m3 拱上立柱（墙）材料容重γ2＝25kN/m3 腹孔拱圈材料容重γ3＝23kＮ/m3 腹孔拱上填料容重γ4＝22kN/m3 主拱圈实腹段填料容重γ1＝22kN/m3 本桥采用支架现浇施工方法。主拱圈为单箱六室截面，由现浇 30 号混凝土浇筑而成。拱 上建筑采用圆弧腹拱形式，腹拱净跨为 5m，拱脚至拱顶布置 6 跨 (主拱圈的具体几何尺寸 参照指导书实例修改自定)。 3．设计计算依据 交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004) 交通人民出版社 交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62－2004) 交 通人民出版社 交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005) 交通人民出版社 《公路设计手册-拱桥(上)》 人民交通出版社，2000.7 二.主拱圈截面几何要素的计算 (一)主拱圈横截面设计 拱圈截面高度按经验公式估算 D= l0/100 + Δ=50/100+0.7=1.2m (Δ=0.6～0.8) 主拱圈横桥向取 1 m 单位宽度计算，横截面积 A=1.2 m2 拱圈由六个各为 1.5m 宽的拱箱组成，全宽 B0=9.0 m。
0.8311 0.8040 0.7795 0.7574 0.7375 0.7195 0.7035 0.6891 0.6763 0.6649 0.6548 0.6459 0.6380 0.6311 0.6251 0.6199 0.6154 0.6116 0.6084 0.6057 0.6036 0.6020 0.6009 0.6002 0.6000
k ln(m m 2 1) 1.573
腹拱墩高计算表 表2
项 目 1 号立柱 2 号立柱 3 号立柱 空、 实腹 段分界 线
lx 21.4000 15.8000 10.2000 9.7500
ξ=2lx/l 0.8420 0.6217 0.4013 0.3836
kξ 1.3245 0.9779 0.6313 0.6035
1/ 2 1/ 2 拱圈截面绕重心轴的回转半径： r （I x / A） （ 1.033 / 5.64） 0.428m
三、确定拱轴系数 (一)上部结构构造布置 上部结构的构造布置如图所示。
（尺寸单位：cm）
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源自文库第 4页
图 2 上部结构构造（尺寸单位：mm） 1.主拱圈 假定 m=2.514，相应的 y1/ 4 / f 0.215 ， f 0 / l 0 1 / 5 ，查《拱桥》(上册)表(III)-20(7) 得： sinφj =0.69198，cosφj=0.72191，φj=43.7876˚ 主拱圈的计算跨径和计算矢高： l=l0+2y 下 sinφj=50+2*0.6*0.69198=50.83m f =f0+y 下(1-cosφj) =10.167m 拱脚截面的水平投影和竖向投影 x=Hsinφj=0.83 m y=Hcosφj=0.866 m
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桥梁工程课程设计─────
拱桥结构设计计算说明书
一．课程设计的目的
1.培养学生综合运用所学桥梁工程理论知识， 解决钢筋混凝土拱桥结构的设计和计算问 题，掌握钢筋混凝土拱桥结构分析和计算的理论与方法。 2. 强调规范在桥梁结构设计中的重要性，培养学生运用专业理论知识和专业规范进行 桥梁结构设计的能力。 3. 进一步提高学生绘制桥梁工程施工图、使用计算机的能力。
二．课程设计的内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 确定主拱圈截面构造尺寸，计算拱圈截面的几何、物理力学特征值； 确定主拱圈拱轴系数 m 及拱上建筑的构造布置和几何构造尺寸； 结构恒载计算； 主拱结构内力计算(永久作用、可变作用)； 温度变化、混凝土收缩徐变引起的内力； 主拱结构的强度和稳定计算； 拱上立柱(墙)的内力、强度及稳定性计算； 绘制 1～2 张相关施工图。
三．课程设计的时间
时间：两周；安排在理论课结束之后。
四．课程设计的方法
1．独力思考，继承与创新 设计时要认真查阅和阅读参考资料， 继承前人的设计成果和经验， 根据课程设计的具体 要求，大胆改进和创新。 2．结合和参考本指导的算例，进行拱桥结构的设计计算，掌握拱桥的计算理论和设计 内容与方法。
五．课程设计的步骤
y /f
1
y
1
cosφ
0.72191 0.74623 0.76969 0.79218 0.81360 0.83387 0.85291 0.87068 0.88718 0.90238 0.91630 0.92897 0.94042 0.95070 0.95985 0.96792 0.97498 0.98107 0.98624 0.99053 0.99398 0.99664 0.99851 0.99963 1.00000
y
上
/cosφ
y
下
/cosφ
y -y
1
上
/cosφ
y1 y下 / cos
1.0000 0.9037 0.8140 0.7307 0.6534 0.5817 0.5154 0.4541 0.3976 0.3457 0.2981 0.2546 0.2150 0.1792 0.1470 0.1183 0.0929 0.0707 0.0517 0.0358 0.0228 0.0128 0.0057 0.0014 0.0000
9.3359 8.3838 7.4966 6.6716 5.9057 5.1946 4.5366 3.9277 3.3665 2.8498 2.3757 1.9426 1.5479 1.1908 0.8694 0.5829 0.3289 0.1072 -0.0825 -0.2418 -0.3716 -0.4719 -0.5431 -0.5858 -0.6000
y1=f (ch kξ-1)/(m-1) 6.8034 3.4751 1.3832 1.2603
tgφ=2kfshkξ/l(m-1) 0.7262 0.4744 0.2802 0.2663
1/cosφ= 2 (tg φ+1)½ 1.3138 1.2142 1.1314 1.1253
h 5.5901 2.3215 0.2794 0.1601
10.9981 9.9919 9.0557 8.1864 7.3807 6.6337 5.9436 5.3060 4.7191 4.1796 3.6853 3.2344 2.8239 2.4530 2.1196 1.8226 1.5597 1.3304 1.1342 0.9697 0.8357 0.7322 0.6587 0.6147 0.6000
10.1670 9.1879 8.2761 7.4290 6.6432 5.9141 5.2401 4.6168 4.0428 3.5147 3.0305 2.5885 2.1859 1.8219 1.4945 1.2028 0.9443 0.7188 0.5259 0.3640 0.2321 0.1301 0.0578 0.0144 0.0000
1 主拱圈恒载 P0~12=[表（Ⅲ）—19（7）值]Ar2l=0.55235*5.64*25*50.83=3958.711 KN·M M1/4=[表（Ⅲ）—19（7）值] Ar2l²/4=0.12619*5.64*25*50.83²/4=1149207596 KN·M Mj=[表（Ⅲ）—19（7）值] Ar2l²/4=0.52328*5.64*25*50.83²/4=476570.7415 KN·M
将拱轴沿跨径 24 等分，每等分长Δl=l/24=2.118 m，每等分点拱轴线的纵坐标 y1=[表(III)-1 值]×f， 相应的拱背曲面坐标 y'1=y1y 上/cosφ， 拱腹曲面坐标 y"1=y1+y 下/cosφ。
截面 号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
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2.拱上腹孔布置 从主拱两端起拱线起向外延伸 后向跨中对称布置 3 对圆弧小拱，腹拱圈厚 d'=0.4m，净跨径 l'0=5m，净矢高 f'0=0.625m， 座落在宽为 0.5m 的钢筋混凝土排架式腹拱墩支承的宽为 0.6m 的钢筋混凝土盖梁上。腹拱 拱顶的拱背和主拱拱顶的拱背在同一标高。腹拱墩墩中线的横坐标 lx，以及各墩中线自主拱 拱背到腹拱起拱线的高度 h=y1+y 上×(1-1/cosφ) - (d'+f'0)，分别计算如表 2
0.8311 0.8040 0.7795 0.7574 0.7375 0.7195 0.7035 0.6891 0.6763 0.6649 0.6548 0.6459 0.6380 0.6311 0.6251 0.6199 0.6154 0.6116 0.6084 0.6057 0.6036 0.6020 0.6009 0.6002 0.6000
1．设计准备：了解设计任务书，明确设计要求、设计内容、设计步骤；通过查阅教科 书和相关设计资料，了解设计的理论和方法；准备好设计所需资料、工具书、工具软件；拟 好设计计划。 2．设计实施：根据课程设计任务书的要求，参考设计指导书和教科书，确定设计的主 要内容、计算顺序；根据相关计算理论，计算和填写相关图表的内容。使用图表给出计算结 果和结构的相关验算结果。 3．汇总设计成果：课程设计计算书，课程设计要求绘制的工程图纸。