橋梁工程課程方案任務書

1、等截面懸鏈線圬工拱橋設計任務書1. 目的與要求1）通過課程設計使學生進一步熟悉拱橋的縱橫斷面和平面布置以及它的主要構件和各構件的主要尺寸及構造細節(jié)。2）通過主要承重結構主拱圈的設計計算，使同學進一步掌握圬工拱橋上部結構的內力計算步驟，原理和方法。3）熟悉有關拱橋內力計算圖表的用法。4）要求同學必須在1 周之內完成：A 圬工拱橋設計計算書一份；B 繪制拱橋的總體布置圖（立面圖、縱橫斷面圖、平面布置圖及大樣圖）一張，內容要正確齊全，尺寸無誤，布圖合理，線條清晰，并要求做到計算尺寸與圖上尺寸一致，說明要與圖紙相符。2. 設計資料1. 設計說明1）該課程設計是一座圬工無鉸拱橋的上部結構的設計計算。2）

2、拱橋的拱軸線形為懸鏈線。2. 主要技術指標座位號車道荷載人群荷載 kN/m2凈跨徑 m凈矢高 m15公路 I級3.050101610公路 I級3.0 kN/m24081115公路 I級3.0 kN/m23061620公路 I級3.0 kN/m22042125公路II級3.5 kN/m250102630公路3.5 kN/m2408II 級3135公路3.5 kN/m2306II 級3640公路3.5 kN/m2204II 級4145公路3.0 kN/m25010II 級4651公路3.0 kN/m2408II 級橋面凈寬：凈72×1.0m。橋面縱坡為 0，雙向橫坡 1.0。3. 材料及

3、相關數(shù)據(jù)拱上建筑拱頂填土 0.5m，包括橋面系的計算厚度為 0.736m，換算平均容重 1 20kN/m 3，拱上護拱為漿砌片石，容重 2 23kN/m3，腹孔結構材料容重 3 24kN/m 3，主拱拱腔填料為砂、礫石夾石灰渣黃土，包括兩側側墻的平均容重 4 19kN/m3。主拱圈10 號砂漿 40 號塊石，容重 5 24kN/m3，極限抗壓強度 Ra6.5Mpa 6.5×103 kN/m2，極 限 直 接 抗 剪 強 度Rt 0.33Mpa 0.33 × 103kN/m 2 ， 彈 性 模 量E=800Ra=5.2kN/m 2。拱圈設計溫度差為± 15。橋墩27

4、.5 號砂漿30 號片石，材料容重 6 23kN/m3 ，極限抗壓強度Ra3.0kN/m2。地基土為中等密實的卵石夾砂、碎石，其容許承載力 0 500kN/m2，基礎與地基間的滑動摩擦系數(shù)取 0.5。橋臺5 號砂漿砌30 號片石、塊石，容重 7 23kN/m3，極限抗壓強度Ra2.5kN/m2，極限直接抗剪強度Rt 0.24kN/m2。墩、臺基礎為 15 號片石混凝土 824kN/m3。臺后填礫石土，夯實，內摩擦角35°，填土容重 9 18kN/m3。地基條件與橋墩相同。4. 設計依據(jù)及參考文獻1）中華人民共和國行業(yè)標準公路橋涵設計通用規(guī)范JTG D60-2004,人民交通出版社，

5、2004 年 9 月；2）中華人民共和國行業(yè)標準 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范 JTG D62-2004,人民交通出版社， 2004 年 9 月3）公路橋涵設計手冊拱橋上冊，1994 年 6 月，人民交通出版社；4）公路橋涵設計手冊基本資料 ， 1993 年 7 月，人民交通出版社；5）橋梁計算示例集拱橋第二版，2000 年 10 月，人民交通出版社；6）本課程教材橋梁工程 ，人民交通出版社；7）有關拱橋設計圖紙。3. 設計方法與內容1計算說明書(1) 說明概述設計的要求和依據(jù)， 設計過程中考慮的具體問題、 設計內容等。(2) 擬定尺寸3查閱交通部部標準公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范

6、、公路設計手冊 ( 拱橋) 與橋梁工程等有關資料，擬定拱圈和拱上建筑的各部尺寸。欄桿部分可套用標準圖設計。(3) 確定拱軸系數(shù)拱軸系數(shù)的確定，一般采用五點重合法，即假定一個m 值，定出拱軸線，擬定上部結構各種幾何尺寸， 計算出半拱恒載對拱腳截面形心的彎矩Mj 和自M拱頂至 1/4 跨的恒載對 1/4 跨截面形心的彎矩 M1/4。其比值M1 y14 4 。求j fy121f得4值之后，可由 m21 反求 m 值，若求出的 m 與假定的 m 值f2y14不符，則應以求得的m 作為假定值，重復上述計算，直至兩者接近為止。一般認為，選用較小的拱軸系數(shù)較好。計算上部結構尺寸內容包括：計算主拱圈幾何尺寸：

7、注意在主拱圈截面特性計算時，確定截面高度的系數(shù) ( 與汽車荷載相應 ) ；確定計算跨徑及計算矢高；此時應先假定拱軸系數(shù)；計算拱腳截面的投影、計算主拱圈坐標（計算中涉及大量查閱公路設計手冊( 拱橋 ) ( 上、下冊 ) ）；拱上構造尺寸：通過擬定腹拱圈、腹拱墩的厚度后，應精確計算出各腹拱墩( 即橫墻 ) 的中心高度及中心坐標 、對應的拱背點的坐標及幾何關系。恒載計算恒載計算分主拱圈、拱上空腹段、拱上實腹段三部分計算內容，均不考慮腹拱推力和彎矩對主拱圈的影響；主拱圈恒載：計算主要通過查拱橋手冊表( ) 19(8) 進行；4拱上空腹段的恒載： 包括腹孔上部、 腹孔下部橫墻 ( 腹拱墩 ) 集中力的計

8、算，其中腹孔上部計算套用拱橋手冊上冊表3-1 、表 1-10 、表 1-9 較為方便；拱上實腹段的恒載：重點在于拱上懸鏈線曲邊三角形部分的恒載計算，可按懸鏈線拱側墻體積公式進行( 取橫橋向 lm 計) ；各塊恒載對拱腳及拱跨L/4 截面的力矩計算；對以上計算進行匯總，目的在于算出 L/4 截面與拱腳截面彎矩比及m 。(4) 拱軸系數(shù)驗算計算 m值，與原假定拱軸系數(shù) m值作比較，若不符，則以計算值相近的表列級數(shù)值作為假定值，重新進行計算，直到兩者之差不超過半級表列值為止。然后選定最接近最后計算比值的表列拱軸系數(shù)值作為設計拱軸系數(shù)。(5) 拱圈截面內力計算驗算拱頂、 拱跨 L/4 截面和拱腳三個截

9、面的內力。 其余截面的計算步驟基本相同。結構自重內力計算彈性壓縮系數(shù) 值可直接查拱橋手冊表 ( ) 9，表 ( ) 11。計算出不計彈性壓縮的恒載推力以后，即可計算計入彈性壓縮的恒載內力?；钶d內力計算根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的荷載標準，公路汽車荷載為均布荷載和一個集中荷載的疊加，因此在進行內力計算時，只需要查出相應的影響線面積和豎標，即可進行活載內力計算。溫度變化內力計算給出拱圈砌體的線膨脹系數(shù) 值后，即可按已知條件計算溫度變化內力。因溫度下降時的內力與溫度上升時的內力大小相等，符號相反，故列表只計溫升( 或溫降 ) 內力即可。內力組合5按現(xiàn)行橋規(guī)的規(guī)定，對以上已計算的內力進行組合，注意正確確定各種荷載的安全系數(shù)。(6) 拱圈驗算正截面抗壓強度和偏心距驗算通過正確確定各種荷載系數(shù)后，對已計算的各種荷載進行組合。拱腳豎直截面 ( 或正截面 ) 抗剪強度驗算對于板拱截面，只需按豎向截面進行抗剪強度驗算即可。裸拱驗算裸拱的驗算包括在裸拱自重內力作用下，強度及穩(wěn)定性的驗算；首先通過計算彈性中心的彎矩和推力，可按拱橋手冊 ( 下冊 ) 表( ) 15、表( ) 16 要求計算，從而利用表 ( ) 19 值分別對拱頂截面、截面、拱腳截面進行彎矩、軸力、偏心距