重庆交通大学桥梁工程Ⅱ课程设计计算书.doc
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1、桥梁工程II课程设计报告书 姓 名: 专 业:桥梁工程 学 号: 班 级: 教 师:2015年6月目 录一、设计资料-1jNoWo。二、拱圈几何性质-3miWJr。三、确定拱轴系数-3aALMn。四、拱圈弹性中心及弹性压缩系数-108YTrV。五、主拱圈截面内力计算-10yh8fi。 5.1 恒载内力-11gvs4a。 5.2 活载内力-11VdFZr。 5.2.1 汽车荷载-130ewVV。 5.2.2 温度作用效应-16YIITy。六、主拱圈截面正截面强度验算-22fZ4Co。 6.1正截面抗压强度验算-23UO13A。 6.2 拱脚截面直接抗剪强度验算用的荷载效应-24 6.2.1自重剪
2、力-25jxZec。 6.2.2.汽车荷载剪力-25t6zCG。6.3拱脚截面直接抗剪验算-262yyFQ。七、主拱圈稳定性验算-27oU2Aj。7.1 整体强度稳定性验算用的荷载-287.2 拱圈整体强度稳定性验算-30D6EAY。八、裸拱圈的强度和稳定性验算-31KRqAs。8.2 截面内力-32zGM2n。 8.3 裸拱圈的强度及稳定性验算-34ExgBH。重庆交通大学桥梁工程课程设计计算书一、设计资料(一)、设计题目1:等截面石拱桥设计与计算某空腹式悬链线石拱桥,净跨L060m,f012m,f0/L0=1/5,拱圈采用M12.5砂浆砌筑MU50粗料石,主拱圈厚度按照桥梁工程(下册)(上
3、课用教材)自行取值;腹拱圈为圆弧拱,采用M10砂浆砌筑MU40块石,净跨L14.0m,f11.0m,厚度d=0.35m。拱上横墙为横墙式,顺桥向宽0.9m,拱顶填料厚度平均为0.45m。拱上侧墙顶宽0.8m,采用直立式等宽构造。主拱圈和拱上横墙砌筑完成后即拆除拱架。3kwkG。大桥设计标准:公路II;桥面宽度:净720.25m安全护栏。已知:(1)M12.5砂浆砌筑MU50粗料石容重为25kN/m3;(2)M10砂浆砌筑MU40块石容重为24 kN/m3;(3)拱上横墙、拱上侧墙容重24 kN/m3;(4)拱顶填料、桥面铺装层换算容重19 kN/m3;(5)安全护栏:1.0kN/m。(6)年平
4、均最高温度28,年平均最低气温2,合龙温度15。(二)、参考资料(1)中华人民共和国行业标准. 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004);(2)中华人民共和国行业标准. 公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005);(3)公路桥涵设计手册拱桥上册,人民交通出版社,1994年6月;(4)桥梁计算示例集拱桥第二版,人民交通出版社,2000年10月;(5)顾安邦主编,桥梁工程(下),人民交通出版社,2000年;(6)其他相关资料。(三)、课程设计实施指导(1)根据选定题目的设计资料,即拱桥跨径、矢跨比、桥面宽度、荷载等级等拟定主拱圈截面高度和宽度及拱上建筑尺寸和布置;BeQvd。(2)按
5、照比例(例如1:1000)绘制立面图和横断面图;(3)主拱圈截面几何要素计算,例如A、y、I、r等;(4)确定拱轴系数;(5)计算拱圈弹性中心及弹性压缩系数;(6)主拱圈截面内力计算;1)恒载内力计算:一期和二期;2)活载内力计算:汽车和温度;3)荷载组合。(提示:活载、温度等的布置及取值等均按现行桥梁规范执行。)nBjNo。(7)主拱圈截面正截面强度验算;1)正截面抗压强度验算;2)正截面抗剪强度验算。(8)主拱圈稳定性验算;(9)裸拱圈的强度及稳定性验算;1)弹性中心的弯矩和推力;2)截面内力;3)裸拱圈的强度及稳定性验算。(提示:有关强度、刚度及稳定性等计算均按现行桥梁规范执行。)zJ2
6、UC。(11)每位学生提交的课程设计成果(计算书)包括:1)按比例绘制的主拱立面、平面及横断面布置图图纸(正式设计图纸格式出图);2)按上述要求进行的计算过程和计算结果。Lmc3H。二主拱圈计算(一) 确定拱轴系数拱轴系数m值的确定,一般采用“五点重合法”,先假定一个m值,定出拱轴线,拟定上部结构各种几何尺寸,计算出半拱恒载对拱桥截面形心的弯矩和自拱顶至跨的恒载对跨截面形心的弯矩。其比值=。求得值后,可由m =中反求m值,若求出的m值与假定的m值不符,则应以求得的m值作为假定值,重复上述计算,直至.两者接近为止。X0gd1。1. 拟定上部结构尺寸(一)主拱圈几何尺寸(1)截面特性1)截面高度d
7、=mK取d=1.4m2)主拱圈横桥向取1m单位宽度计算,横面面积A =1.1。桥面总宽D=7.5m惯性矩: I=截面抵抗矩: 截面回转半径: (2)计算跨径和计算失高现假定m=2.814,相应的=0.21。查“拱桥”表(III)-20(8)得拱脚sin=0.70097, cos=0.71319计算跨径: 计算失高: (3)拱脚截面的投影水平投影: 竖向投影: 3) 计算主拱圈坐标将主拱圈分为24等份,每份长。以拱顶形心处为原点建立直角坐标系,以水平方向为X轴,竖直向下为Y轴正方向拱轴线上各截面的纵坐标=表1值 f ,相应拱背坐标相应的拱腹坐标。其数值见表1-1hBquJ。 主拱圈截面坐标表 表
8、1-1截面号123456780112.20080.713190.9815111.2192913.1823130.3853410.8100489.883230.764310.915868.9673710.7990927.8532320.6472897.897440.811000.863137.034318.7605825.3211230.5084716.203750.852380.821235.382527.0249822.7890140.3908204.768320.888000.788293.980035.5566020.2569050.2919883.562490.917820.76268
9、2.799814.3251617.7247860.2100002.562170.942120.743011.819163.3051715.1926770.1432181.747370.961370.728131.019252.4755012.6605680.0903081.101830.976140.717110.384721.8189410.1284590.0502130.612640.986960.70925-0.096611.321897.59634100.0221330.270040.994330.70399-0.433950.974035.06422110.0055060.06718
10、0.998600.70098-0.633800.768162.532111200.0000010.70000-0.700000.700000注:上表第二栏由拱桥附录()表()-1查得。第4栏由拱桥附录()表()-20(8)查得。(二) 拱上构造尺寸腹拱圈腹拱圈为圆弧拱,采用M10砂浆砌筑MU40块石,净跨L14.0m,f11.0m,厚度d=0.35m。失跨比=1/4 查拱桥上册表1-4得:BwOFU。 则: 水平投影 竖直投影 腹拱墩顺桥向宽0.9m,在横墙中间留出上部为半径R=0.5m的半圆和下部高为R宽为2R的矩形检查孔。hMWtZ。腹拱墩腹拱的拱顶拱背和主拱圈的拱顶拱背在同一水平线上。从
11、主拱圈拱背至腹拱起拱轴线之间横墙中线的高度,其计算过程及其数据值见表1-2W7LCD。腹拱墩高度计算表 表1-2项目h1#横墙26.53140.8731643781.4796643558.6690133060.7659291890.7938889757.17622#横墙21.63140.7119024221.2063898455.4303288670.5596031330.8726536194.00013#横墙16.73140.5506404670.9331153353.0971365580.3953283760.9299672261.70954拱座12.14140.3995807980.67
12、7129621.5764416890.2685961190.9657694550.20875空、实腹段分界线12.00140.3949733130.6693217771.5389572920.2650476590.9666234540.1717(三)恒载计算恒载分主拱圈、拱上空腹、拱上实腹三部分进行计算。不考虑腹拱推力和弯矩对主拱圈的影响。其计算图式见图1-2。VPYkj。(1) 主拱圈恒载上式中均从拱桥上册表III-19查得。(2)拱上空腹段的恒载1)腹孔上部(图1-3)腹拱圈重:腹拱侧墙重: 填料重: 安全护栏重: 现在设桥面铺装的计算厚度为0.2m,则:桥面铺装重: 两腹拱之间起拱线以上
13、部分重量:一个腹拱重: 2)腹拱下部:3) 集中力:4) 拱上实腹段的恒载拱顶填料桥面系及护栏重:悬链线曲边三角形部分由cad画图后面域查询得: 重量: 重心位置:5) 各块恒载对拱脚及拱跨1/4截面的力矩见表1-3半拱恒载对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩 表1-3分块号恒重(KN)l/4截面拱脚截面力臂(m)力矩(KN.m)力臂(m)力矩(KN.m)p0-128850.291630683.42401129641.1468p132072.97933.95938207.546942p141557.56918.859313798.97193p151186.169713.759316320.86475p
14、16417.880333.103951297.0796518.34937667.811539p171135.63259.2446510498.5249924.4927811.63993p18221.08036.234051378.22564421.47944748.672196合计20043857.2543208196.6541(3) 验算拱轴系数由上表可得到 该值与假定的拱轴系数m=2.814相应的十分相近,因此可以确定2.814为设计拱轴系数。(二) 主拱圈弹性中心及弹性压缩系数半拱恒载(单位宽度)对拱脚和1/4拱跨截面的弯矩 表1-3分块号恒重(KN)l/4截面拱脚截面力臂(m)力矩(K
15、N.m)力臂(m)力矩(KN.m)p0-121180.038884091.12320117285.48624p13276.397243.95931094.339592p14207.675888.85931839.862924p15158.1559613.75932176.1153p1655.717377333.10395172.943953418.34931022.374872p17151.41766679.244651399.80333224.493708.218657p1829.477373336.23405183.763419221.4794633.1562928合计5847.63390
16、627759.55388(1)不计弹性压缩的自重水平推力: (2) 弹性中心及弹性压缩系数弹性中心:根据拱桥手册查表得, ,弹性中心弹性压缩系数:(三)主拱圈截面内力计算:1)拱顶截面计入弹性压缩水平推力:轴向力: 弹性压缩弯矩:1) 拱脚截面:计入弹性压缩:轴向力: 弹性压缩弯矩:2、活载内力(1) 汽车荷载 公路- II级汽车荷载加载于影响线上之后,其中的均布荷载为,集中荷载(跨径超过50米)。CTaxj。 拱圈宽度为7.5米,承载双车道公路II级汽车荷载,每米拱宽承载均布荷载,集中荷载。按照通规,不计汽车冲击力。Ho9PA。 为了加载公路II级均布荷载,拱顶截面考虑弹性压缩的弯矩及与其相
17、应的轴向力的影响线面积,可由拱桥手册查得,其值为:影响线面积表值=表值60.9814;相应的轴力影响线面积表值=表值60.9814。32zI6。 为了加载公路II级集中荷载,拱顶截面不考虑弹性压缩的弯矩影响线坐标及与其相应的轴向力(拱顶及为水平推力)的影响线坐标可由拱桥手册分别查取最大正负弯矩影响线坐标和相应的水平推力线坐标,其值为:弯矩影响线坐标 表值=表值60.9814,相应的水平推力影响线坐标表值=表值60.9814/12.20088fG3K。1) 拱顶截面拱顶截面弯矩及其相应的轴力影响线面积和坐标 表2-1影响线正弯矩负弯矩均布荷载考虑弹性压缩弯矩影响线面积0.00725x3693.1
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