钢管溷凝土拱桥毕业设计论文

'钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）第1章设计资料1.1基本资料及设计依据1.1.1基本数据课题内容：一、勘察资料：1．建桥理由云南普洱市规划的需要，建桥后将大大减少市中区车流量，改善市区交通。该桥位于云南普洱市，跨越小黑江。2．河流及水文情况历史最高水位：1020.8米；通航水位：995.5米；常年水位：988.0米；低水位：979.2米；3．当地建筑材料情况砂石、钢材均可供应。4．气象情况最高温度：41℃；最低温度：5.1℃；最大风速：43m/s；5．地质情况基岩以紫红色粉砂质泥岩和泥质砂岩为主，覆盖层5～12m。二、桥位横断面地形资料桩号地面标高桩号地面标高K1+212.691031.60+328.22976.02+225.401021.40+342.23975.22+228.441021.36+346.23975.02+231.551017.87+369.26974.52+236.451014.43+372.26973.02+244.221005.68+393.29972.52+249.901000.42+414.62971.52+255.46995.10+422.92979.02+259.39993.98+424.90981.50+271.75988.88+426.19982.0877 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）+274.13984.87+428.55983.43+277.66982.60+432.02987.12+282.41979.02+441.74994.03+306.21976.02+457.50999.19+310.22976.02+465.31006.50+473.501012.60+481.201021.30+489.701027.91课题任务要求：对沙塘坝大桥进行设计，其设计标准为：1．设计荷载：公路—I级；2．行车道宽：12m+2×1.5m（人行道）；3．通航标准：内河通航标准四级；主要参考文献（由指导教师选定）：公路桥涵设计通用规范（JTGD60—2004）公路圬工桥涵设计规范（JTGD61—2005）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62—2004）公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63—2007）公路桥涵设计手册——梁桥（上、下册）公路桥涵设计手册——拱桥（上、下册）公路桥涵设计手册——基本资料公路桥涵设计手册——墩台与基础桥梁工程（上册）——范立础编桥梁工程（下册）——顾安邦编桥梁施工与组织管理（上、下册）黄绳武编12．桥梁毕业设计指导书77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）第2章桥型方案比选2.1方案比选桥型方案比选是初步设计阶段的工作重点，同时也为后续工作做铺垫。在此阶段先根据桥址处的河床断面、水文、地质、通航要求等拟定五个初选方案，将五个初选方案在米格纸上绘制在米格纸上。再对这五个方案进行比较，选出三个推荐方案，再对比三个推荐方案，根据材料用量，施工难易程度、运行养护条件、对通航的影响等最终选出最合适的桥型。2.1.1初选方案：（5个）1.主桥为净跨径214.5m的中承式钢管混凝土拱桥，引桥为14.28m+14.88m的简支梁。2.跨径组合为65m+115.6m+65m的三跨连续刚构桥。3.跨径组合为65m+115.6m+65m的三跨连续梁桥。4.主桥为净跨径214.5m的中承式箱肋拱桥，引桥为14.28m+14.88的简支梁。5.跨径组合为20m+205m+20m的三跨悬索桥。2.1.2比选方案：（三个）方案比选主要依据施工难易、安全可靠、适用耐久、经济合理的原则，同时根据所在公路的作用、性质和将来发展的要求，按照美观和有利于环保的原则设计。桥型的选择要求在技术上是可靠的，在施工上是切实可行的。综上所述，本次设计的三个比选方案如下：方案一：中承式钢管混凝土拱桥（图2.1）（1）桥跨布置：主跨为计算跨径217m的等截面悬链线中承式钢管混凝土拱桥，净矢跨比为1/5，净矢高为43.4m，主跨左边为14.28m的单跨钢筋混凝土简支梁，主跨右边为14.88m的单跨钢筋混凝土简支梁。（2）上部结构：主跨的上部结构采用两片四肢格构形的桁架腹杆拱肋通过K字横撑连成整体。拱肋高为4m，宽为2.5m，弦杆采用φ1000×22mm的钢管，内灌中交新C50混凝土，弦平联为φ500×10mm的钢管，内灌中交新C50混凝土，直腹杆和斜腹杆为φ500×10mm的钢管，弦杆、横联管、横撑、直、斜杆都为中交新Q345钢。吊杆横梁为钢筋混凝土横梁，桥面板为钢筋混凝土空心板梁。（3）下部结构：拱座为重力式的台阶式拱座，拱上立柱为钢筋混凝土柱式立柱。简支梁的桥墩为双柱式，与主拱公用拱座作为基础，桥台为重力式桥台。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（4）受力特征：拱桥主要承受压力，由于水平推力的作用，使得拱圈中的弯矩大大减小，同时恒载和活载所产生的内力主要由钢和混凝土组合截面承受。钢管对核心混凝土有套箍作用，既能受拉又能受压，同时核心混凝土增强了钢管壁的稳定性，使核心混凝土处于三向受力状态。（5）施工方法：主拱圈采用悬索吊装施工，跨中合拢；横梁采用工厂预制，现场吊装，纵梁现场浇注；拱座采用明挖扩大基础的重力式拱座；引桥简支梁采用现场浇注，；桥台采用明挖扩大基础的重力式桥台。表2.1主要工程数量表项目材料上部结构下部结构合计拱肋+横撑吊杆横梁纵梁拱座桥台+立柱+交接墩C50（m³）2020636.39947.7925738.8686.629430C40（m³）994.59994.59钢筋（T）445.48663.456886.63754.748086.86钢绞线(T)52.452.4钢板(T)943934（6）综合评价：中承式钢管混凝土造型独特，线形明晰，与当地地形很协调，同时此处有很高的通航要求，所以采用缆索吊装施工方法时，不会影响通航要求。还有采用钢管混凝土，可大幅节省材料：纵梁和横梁都在工厂预制，节约了施工时间；基础和拱座都采用明挖基础，节省了工程费用；同时在施工中钢管本身是耐侧压的模板，省去了支模、拆模等工序，也节约了时间。但是对于钢管混凝土拱桥的设计与施工都没有具体的规范指导，所以设计和施工中都存在一定的问题，譬如管内混凝土脱空，钢管焊接的问题，钢管的养护、管内混凝土开裂不易查不易补，组合截面受力分析存在误差等。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）图2.1中承式钢管混凝土拱桥（尺寸单位：mm）方案二：预应力混凝土连续刚构桥（图2.2）（1）桥跨布置：此方案的桥跨布置为65m+115.6m+65m的三跨连续型刚构桥。（2）上部结构：此桥采用二次曲线，主梁采用单箱单室变高度箱梁，箱梁顶板宽15.5m，底板宽7.45m；根部梁高为7.3m，跨中梁高为2.66m；全桥箱梁顶板厚度不变，都为0.245m，腹板不等厚，跨中到根部从0.5m过渡到0.7m；底板为不等厚，由跨中向根部处随二次曲线y=ax^2变化，逐渐变厚，从0.25m渐增加到0.5m；悬出部分长度相同，均为4.04m；人行道净宽1.5m，高0.2m，人行道护栏采用1.2m*0.25m。（3）下部结构：本方案下部结构采用双薄壁墩。横桥向墩总宽为7.455m,纵桥向墩总宽为7.5m,单个宽2m,承台厚2m，9.479m×9.45m，桩基础为柱式群桩基础，四支，单直径2.5m。桥台采用重力式U型桥台，基础全部采用钻孔灌注桩基础。（4）受力特征：，它是一种墩梁固结，采用双薄壁墩使得顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大；顺桥向抗推刚度小，对基础沉降，温度、收缩徐变及地震影响有利。（5）施工方法：对于主梁施工是采用挂篮悬臂浇筑法，在中间现浇合拢。桥基础施工采用钻孔灌注桩基础施工，墩身采用滑模施工，桥台采用明挖扩大基础施工。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）表2.2主要工程数量表项目材料上部结构下部结构合计主梁横隔板桥面板及铺装墩桥台基础承台C50（m³）11000.1649.33204189.4571374.45359.117882.87C40（m³）5992.7525992.752钢筋（T）2090.0310.65819.307419.596.225.13450.8钢绞线(T)208.260208.260预应力钢筋(T)132.0132.0钢板(T)267267沥青混凝土（m³）320320（6）综合评价：1）连续刚构桥无伸缩缝。行车比较平顺、舒适。2）由于墩梁固结节省了昂贵的支座费用；3）采用双薄壁墩使得顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大；顺桥向抗推刚度小，对基础沉降，温度、收缩徐变及地震影响有利；4）施工中采用悬臂浇筑不会影响通航要求。除了上述优点，还有很多缺点:3）结构刚度、变形、动力性能不好，混凝土和钢材用量都很多，不经济。4)悬臂施工时，左右不对称，当靠近端部时边跨要配重来平衡，所以增加了施工难度，同时基础施工在水下施工，也增加了施工费用和难度。5）抗撞击能力较弱，承受事故能力不好。图2.2预应力混凝土连续刚刚构桥（尺寸单位：mm）方案三：预应力混凝土连续梁桥（图2.3）（1）桥跨布置：此方案的桥跨布置为65m+115.6m+65m的三跨连续型梁桥。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（2）上部结构：此桥采用二次曲线，主梁采用单箱单室变高度箱梁，箱梁顶板宽15.5m，底板宽7.45m；根部梁高为7.3m，跨中梁高为2.66m；全桥箱梁顶板厚度不变，都为0.245m，腹板不等厚，跨中到根部从0.5m过渡到0.7m；底板为不等厚，由跨中向根部处随二次曲线y=ax^2变化，逐渐变厚，从0.25m渐增加到0.5m；悬出部分长度相同，均为4.04m；人行道净宽1.5m，高0.2m，人行道护栏采用1.2m*0.25m。（3）下部结构：本方案下部结构采用双柱式墩，直径2.5m,承台厚2m，4m×4m，桩基础为双柱式基础，直径2.5m。桥台采用重力式U型桥台，基础全部采用钻孔灌注桩基础。（4）受力特征：，它是一种墩梁分离，主梁连续的桥梁由于采用连续体系，全桥在恒载、活载作用下，弯矩分布合理，采用预应力技术适用于多种施工方法，提高了施工质量，降低了施工费用，且结构刚度大,变形小,动力性能好，主跨跨径较大，能满足通航要求，主梁变形曲线平缓，有利于高速行车，但是对基础要求相对较高，对基础沉降，温度，收缩徐变及地震不利。（5）施工方法：对于主梁施工是采用挂篮悬臂浇筑法，在中间现浇合拢。桥基础施工采用钻孔灌注桩基础施工，墩身采用滑模施工，桥台采用明挖扩大基础施工。表2.3主要工程数量表项目材料上部结构下部结构合计主梁横隔板桥面板及铺装墩，盖梁桥台基础承台C50（m³）11000.1649.3320650.186472.9711212564.162C40（m³）5992.7525992.752钢筋（T）2090.0310.65136.23419.533.27.841687.09钢绞线(T)208.260208.260预应力钢筋(T)132.0132.0钢板(T)267267沥青混凝土（m³）320320支座（个）1616（6）77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）综合评价：1）连续梁桥无伸缩缝。行车比较平顺、舒适。2）恒载，活载作用下受力均匀，合理；3）采用主梁连续的结构，使得墩梁交接处产生负弯矩，有效减少跨中弯矩，减小梁身的工程量。4）施工中采用悬臂浇筑不会影响通航要求。除了上述优点，还有很多缺点:5）结构刚度、变形、动力性能不好，混凝土和钢材用量都很多，不经济。6)悬臂施工时，左右不对称，当靠近端部时边跨要配重来平衡，所以增加了施工难度，同时基础施工在水下施工，也增加了施工费用和难度。7）临时支座和永久支座的施工，养护费用较高。8）抗撞击能力较弱，承受事故能力不好，对基础沉降，温度、收缩徐变及地震影响不利。图2.3预应力混凝土连续梁桥（尺寸单位：mm）2.2推荐方案比选对以上三个比选方案进行施工，经济，受力方面的比较表1.1各方案的技术经济比较方案类别比较项目第一方案第二方案第三方案主桥跨桥型结构中承式钢管混凝土拱桥（主跨214.5m）连续刚构桥65m+115.6m+65m连续梁桥65m+115.6m+65m主拱圈高度4m养护维修工作量少少少设计经验技术水平国际先进水平，有成桥参考，但不是很多经验多，国际先进水平，设计理论先进经验多，设计理论先进施工对通航的影响没有较小较小施工方法和难易程度缆索吊装；经验成熟，施工简单需进行深水基础施工，桥两端要进行大面积的挖方，施工较难需进行深水基础施工，桥两端要进行大面积的挖方，施工较难，支座费用高养护难工期较短较长较长工程数量混凝土(m)10424.592419618876.914钢筋、钢材(t)9020.863849.82086.09钢铰线(t)52.4208.26208.26比选结果优选可选可选77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）经过施工难易程度、施工对通航的影响、造价等各方面的比较，显然第一个方案钢管混凝土拱桥是最合理方案，故把钢管混凝土拱桥定为最终方案。其优点如下:（1）施工方面来说，采用无支架的缆索吊装施工方法，不会影响通航要求，同时空钢管架设吊装重量轻,又可作为施工支架和内填混凝土的模板,因而浇注混凝土时可省去支模、拆模等工序，施工用钢量省,工厂化、工业化水平高,加快了施工的速度，同时加大了跨越能力。对于基础的施工也采用明挖基础，节省了工程造价。（2）钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起支架和模板的作用，在使用阶段又是主要的承重结构，因此可以节省脚手架，缩短工期，减少施工用地，降低工程造价。（3）受力上来说，首先，钢管借助内填混凝土增强自身的稳定性;其次，借助钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力；再次，钢管本身就是钢筋，既能受压又能受拉，所以节省了钢筋用量。同时钢管混凝土主要承受轴向力，处于三向受力状态的混凝土更能适应。中承式钢管混凝土拱桥的总体布置如图2.4所示。图2.4中承式钢管混凝土拱桥的总体布置图（尺寸单位：mm）第3章结构构造设计77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）3.1设计资料3.1.1设计标准1.桥面宽度：桥面设2车道，全桥宽组成为：12m（车行道）+2×0.25m（防撞护栏）+1.5m（人行道）×2+1.65m（拱肋宽）×2=18.7m。2.荷载等级：公路-Ｉ级。3.桥面横坡：车行道2%，人行道2%。4.全桥纵坡：0.5%4.通航标准：通航净空60m×8m。3.1.2材料性能参数（1）混凝土强度等级C50，主要强度指标为：强度标准值=32.4Mpa，=2.64Mpa强度设计值=23.1Mpa,=1.89Mpa弹性模量Ep=3.45×Mpa强度等级C40，主要强度指标为：强度标准值=26.8Mpa，=2.39Mpa强度设计值=19.1Mpa,=1.71Mpa弹性模量Ep=3.25×Mpa强度等级C30，主要强度指标为：强度标准值=20.1Mpa，=2.01Mpa强度设计值=14.3Mpa,=1.43Mpa弹性模量Ep=3.00×Mpa（2）Q345钢强度设计值：厚度d16mm时，抗拉、抗压和抗弯f=310Mpa,抗剪=180Mpa厚度d>16-35mm时，抗拉、抗压和抗弯f=295Mpa,抗剪=170Mpa厚度d>35-50mm时，抗拉、抗压和抗弯f=265Mpa,抗剪=155Mpa厚度d>50-100mm时，抗拉、抗压和抗弯f=250Mpa,抗剪=145Mpa物理性能：弹性模量：=2.0×Mpa；剪切模量：G=7.9×Mpa77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）线膨胀系数：质量密度：3.2结构尺寸拟订在本桥的设计过程中，我参阅了羊角乌江一桥和宜宾金沙江大桥的尺寸拟定，同时，参阅了其他与该桥跨径相当的中承式钢管混凝土系杆拱桥的细部尺寸设计，借鉴了公路钢管混凝土桥梁设计与施工指南。同时在指导老师张老师的建议指导下，大桥的细部尺寸拟定如下：3.2.1总体设计本桥主跨采用净跨为214.5m的中承式钢管混凝土拱桥，净矢跨比为1/5.主拱肋为钢管混凝土弦杆和钢管腹杆组成的桁架结构。主跨桥面设柔性吊杆、钢筋混凝土横梁、桥面沥青混凝土。3.2.2结构构造1.主拱肋本桥拱肋采用钢管混凝土桁架结构，在上下弦杆钢管内泵送50号混凝土，弦杆之间钢板间泵送50号混凝土，腹杆和弦杆之间的钢管均为空钢管，横撑采用钢管内泵送50号混凝土，以充分发挥钢管混凝土承压能力强的特点，满足桁架弦杆受轴向压力较大的需要。由于钢管混凝土拱桥设有很多柔性吊杆，同时间距都相等且不大，所以荷载接近于均布荷载，所以选择拱轴系时尽量靠近1取，然后进行优选。拱肋全高为4.0m，上下弦杆各为两根φ1000mm×22mm的Q345钢管；上、下弦杆两根并列钢管间用厚100mm的Q345钢板；腹杆为φ500mm×10mm的Q345空钢管。本桥拱脚段拱肋在汛期将有15m左右高度淹没于水中，考虑到拱肋的防撞和拱肋的构造需要，应将从桥面至拱脚这段拱肋做成钢管混凝土实腹结构，即上下弦管间以钢腹板连接，腹板间灌注混凝土形成实腹段。建模期间，由于本人知识能力有限，将从桥面至拱脚这段拱肋做成钢管混凝土桁架结构，即上下弦管间以钢管连接。两条拱肋间设有七道K形空间格构横撑，以保证主拱肋的横向稳定。K形横撑基本上是均匀分布，间距为24m。主拱肋横截面构造见图3.1：77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）图3.1拱肋横断面构造图（尺寸单位：mm）2.吊杆吊杆共30对60根，纵向间距5.8m，采用PES7-73平行钢绞线成品拉索（1524Mpa）,两端配置相应的冷铸锚，上端为张拉端，全部锚于上弦空钢管处，下端为固定端，锚于钢筋混凝土空心板梁上。3.横梁本桥拱肋横向中心到中心的距离为14.5m，此即为吊杆横向间距，因此横梁计算跨径亦为14.5m。横梁为钢筋混凝土横梁，其重力为2120kN;横梁全长为18.9m，端部梁高为1.2m，跨中梁高为1.5m。横梁外形尺寸见图3.2.图3.2横梁外形尺寸（尺寸单位：mm）4.纵梁桥面系77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）拱上连续纵梁为厚0.4m空心板，两端简支梁为厚0.75空心板。图3.3纵梁外形尺寸（尺寸单位：mm）桥面系主要由行车道梁和桥面铺装组成。行车道梁为跨径5.8m的钢筋混凝土空心板梁，梁高0.4m，简支搁置于横梁上。（横梁上安放橡胶支座）。桥面铺装为0.1m厚的混凝土+0.1m沥青混凝土铺装层，行车道横向坡度为2.0%,行道为2.0%,栏杆和扶手均用钢筋混凝土。5.拱上立柱拱上立柱为钢筋混凝土的柱式立柱，直径1.2m,拱上立柱的盖梁为C50的钢筋混凝土结构，高为1.5m。交接墩为立柱式，直径1.5m。6.拱座由于地质条件良好，拱座主要采用实体式的台阶式的钢筋混凝土结构。第4章主拱内力计算及组合77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）4.1主拱结构计算图示设计时的拱桥在桥面以下部分为了抵抗船只的撞击并且防止涨水是的冲击，所以将这部分做成实腹段，但是由于我建模的知识有限，同时为了节约时间，所以全桥都模拟成杆件单元，由于拱脚处的拱座刚度很大，有一定的抗弯能力，所以模拟成无铰拱结构进行力学计算，其结构计算简图见图4.1。图4.1计算图式4.2主拱肋结构静力计算4.2.1.拱轴线的选取拱轴线的选取工作既是寻找合理的拱轴线。所谓合理的拱轴线就是拱肋各控制截面的内力比较均匀、接近，且各内力峰值较小,恒载压力线和截面中心线重合的最合适拱轴线。本桥由于有吊杆的存在，同时间距不大且等距，在运营阶段来说，恒载和活载所产生的力通过吊杆传给主拱圈，加到拱圈上的力和均布荷载差不多，所以选择拱轴系数时靠近1.0选择，分别取拱轴系数1.4、1.5、1.6进行建模计算在成桥状态下的弯矩、轴力进行比较，对拱轴系数进行优选。表4.1拱轴系数1.5位置拱脚1/4跨比值Y1/410.2425f=43.40.23606912442弯矩21252410.0324970503.09950.23387950318表4.2拱轴系数1.4位置拱脚1/4跨比值Y1/410.2535f=43.40.23625576弯矩21252355.2535076751.9360.23887950210表4.3拱轴系数1.6位置拱脚1/4跨比值Y1/410.2355f=43.40.235841013弯矩21252556.2504949072.0890.2328695022277 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）根据合理拱轴线的选择原则，手算计算后判断有：总的来说，拱轴系数m=1.5的时候，拱轴线计算原则下，(Y1/4/f-m1/4/m)<0.025,满足条件，所以最终选择拱轴系数m=1.5。4.2.2.计算跨径和计算矢高本桥=214.5ｍ，fo=/5=42.9m，h=4.0m,=1.5,查“拱桥”表（III）得，0.75011，=0.62501.主拱圈的计算跨径和计算矢高为：L=+h=217m=43.4m4.2.3结构单元的选取和划分主拱肋为典型的平面杆件系统，在建模之前张雪松老师又对桥博建模进行了一次讲座，所以我用桥博进行拱桥的整体建模，但由于桥博不能表示空间的整体形状，所以建模时，取两片拱肋中的一片的1/2片进行建模计算（拱肋式四肢格构形）。虽然在桥面以下的拱肋为实腹段，但是为了简化模型，我把全桥都看成了杆件单元，不过在验算过程中在拱脚段填充混凝土以均布荷载进行加载，考虑自重的影响，但不考虑参与受力。腹杆与弦杆处的连接为刚接。在桥博建模之中，如果没有建桥面系，桥博建成的裸拱上面不能加汽车、人群等活荷载，但是如果加上立柱、桥面等又会对主拱的计算弯矩产生很大的影响，后来在张老师的建议下我将桥面、立柱等拱上结构EA、EI进行调整，使它们趋于0（当做虚拟桥面考虑）。最后，钢管拱整体划分为378个单元，上下弦管拱划分为152个单元，连接上下弦管的腹杆沿拱划分为144个单元，桥面划分为37个单元，两边的拱上立柱拱和盖梁共划分为6个单元，每根吊杆划分成一个单元，总共27个单元。另外横撑、横联管、桥面铺装不划分单元，以荷载的形式进行加载。特别值得一提的是由于是钢管混凝土桥型，钢管里面的混凝土时在拱肋在吊装合拢之后泵送，在桥博建模过程中将钢管和混凝土在不同阶段施工，最终一组合截面受力，由于过程较复杂，时间有限，于是，我并为对钢管和混凝土单独建模，是以组合截面换算为钢截面进行建模，运用特殊输入，模拟为面积相同，惯性矩相同的矩形钢截面来模拟组合截面受力。结构单元离散图见图4.2.77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）图4.2拱单元划分注:上面数字代表单元号，节点号。4.2.4施工和营运阶段结构内力的计算钢管混凝土结构施工阶段实际应该大体分为几个时期：第一阶段：墩台施工。第二阶段：缆索吊装施工，拼装拱圈钢管，每支钢管分段拼装，合龙，每拼装一段，阶段受力情况均不相同，合拢后，封铰。第三阶段：拱合龙之后，焊接钢板和腹杆，形成裸拱结构，受力情况变化，钢结构承受恒载，进行体系转化，加横撑结构。第四阶段：裸拱施工完毕后，对主拱钢管和钢板内泵送混凝土，先下弦再上弦，形成钢管混凝土裸拱结构，钢结构和混凝土结构分别承受恒载作用，待混凝土逐渐凝结，与钢管结构形成套箍作用，钢结构与混凝土共同形成组合结构共同受力。第五阶段：吊杆和横梁施工。第六阶段：纵梁施工，吊杆之间纵梁先简支，然后二期施工浇注混凝土，连接形成连续结构。第七阶段：引桥施工。第八阶段：成桥状态，未施加二期恒载。第九阶段：成桥状态，施加桥面铺装，人行道，栏杆等。第十阶段：考虑混凝土收缩，徐变使用阶段：成桥状态时，恒载和活载的内力计算组合，同时对钢管截面进行验算。由于知识有限，时间不足，在张老师的建议下，我没有对拱桥的具体施工顺序进行分析，只对成桥状态，恒载和活载组合作用进行了模拟计算，同时对钢管截面进行验算:77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）1.杆件单元材料性质和截面特性的处理（1）将钢和混凝土两种材料换算成同一种材料，换算公式如下：式（4.1）式（4.2）式（4.3）式中：—混凝土弹性模量（50号）；—钢弹性模量（Q235钢）—换算材料弹性模量；—钢面积；—混凝土面积；—换算材料面积；—混凝土惯矩；—钢惯矩；—换算材料惯矩；—钢容重；—混凝土容重；—换算材料容重；单根弦管材料和截面特性为:=3.45×MPa,=2.0×Mpa,==×9562=717439.76=×(10002-9562)=67560.24=d4=×9564=6.55694×1011mm4Ig=(D4-d4)=×(10004-9564)=1.29306×1011mm4,统一理论计算，取换算材料截面为直径等于弦杆外径的圆形截面，则：E=(+)/A=(3.45××717439.76+2.0××67560.24)/785000=4.8743×MPa77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）γ=(+)/A=(25×717439.76+78.5×67560.24)/785000=29.604424kN/m3上式中、D为拱肋钢管内外直径，d=972mm，D=1000mm，见图4.3.图4.3拱肋横断面建模过程中，由于桥梁博士无法模拟组合截面的实际过程，我没有对实际施工过程进行模拟计算，只是运用特殊输入，将上下弦的哑铃形分别取其中心线，模拟成为面积，惯性矩相同的矩形钢截面，来代替组合截面模拟计算，将全桥模拟成平面桁架结构进行成桥阶段验算。图4.4：（单位：mm)=1773900=0.931×1011mm4=293300Ig=0.3591011mm477 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）图4.4哑铃型断面（外圆直径1m,管厚22mm,钢板厚10mm)（单位：mm)E=2.0×MpaA=(+)/E=599297.75I=(+Ig)/A=0.51959751011mm4特殊输入，采用高1500mm，毛截面距中心线750mm的矩形截面，面积599297.75如图:图4.5特殊输入截面形状特征（单位：mm)2.主拱肋的内力77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（1）桥博建模计算中，施工阶段，全桥一次施工完毕，考虑收缩徐变，温度效应。这时得到上弦杆的拱脚（1号单元，1节点、2节点）、下弦杆拱脚（77号单元，78节点、79节点）、上弦杆拱顶（38号单元，38节点、39节点）、下弦管拱顶（114号单元，115节点、116节点），上弦杆拱L/4跨（19号单元，19节点、20节点），下弦杆拱顶L/4跨（95号单元，96节点、97节点），上弦杆拱3L/8跨（57号单元，58节点、59节点），下弦杆拱3L/8跨（133号单元，135节点、136节点）,上弦杆的L拱脚（39号单元，77节点、76节点）、下弦杆L拱脚（115号单元，154节点、153节点）的弯矩和轴向力；这些内力见表4.4。表4.4施工阶段，考虑收缩徐变，温度效应后恒载累积内力计算表序号项目单元节点号1278793839115116弯矩1.816e+0044.901e+0041.639e+0047.018e+0044.563e+0034.754e+0034.392e+0034.961e+003轴向力2.862e+0042.861e+004-6.341e+004-6.352e+0046.497e+0046.497e+004-5.379e+004-5.379e+004序号项目单元节点号192096975859135136弯矩-1.837e+003-1.902e+002-2.399e+003-9.834e+0011.707e+0035.464e+0021.873e+0037.114e+001轴向力-2.278e+004-2.283e+0044.173e+0044.168e+0041.238e+0041.243e+0044.784e+0034.839e+003序号项目单元节点号7776154153弯矩1.173e+0042.606e+0041.065e+0043.915e+004轴向力1.489e+0041.487e+0043.265e+0043.254e+004（2）使用阶段：在桥博建模过程中，将收缩、徐变影响考虑到了施工阶段过程之中，所以在使用阶段活载中就不单独考虑收缩、徐变的影响，因为桥博已经将这影响计入到使用效应的结构重力效应之中了，只单独考虑其它活载（温度、汽车荷载、人群荷载）对全桥整体结构的影响，这里只对其对拱脚、1/4截面、拱顶，3/8截面，L拱脚截面影响进行验算。表4.5上弦管拱脚（1号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）2.862e+0041.816e+004升温温差2.872e+0024.918e+002降温温差-2.599e+002-4.450e+002汽车MaxM9.053e+0034.185e+00277 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）汽车MinM4.306e+003-8.101e+003人群MaxM3.853e+0021.115e+002人群MinM7.508e+001-9.050e+001表4.6上弦管1/4截面（20号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）-2.283e+004-1.902e+002升温温差8.494e+0025.772e+001降温温差-7.685e+002-5.221e+001汽车MaxM3.451e+0033.668e+002汽车MinM-1.198e+003-2.596e+002人群MaxM6.623e+0025.459e+001人群MinM-2.785e+002-6.786e+001表4.7上弦管拱顶截面（39号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）6.497e+0044.754e+003升温温差-5.469e+002-2.358e+001降温温差4.948e+0022.133e+001汽车MaxM3.008e+0035.951e+002汽车MinM-2.711e+003-1.580e+002人群MaxM5.286e+0027.170e+001人群MinM-5.191e+002-4.268e+001表4.8上弦管3/8截面（58号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）1.238e+0041.707e+003升温温差-2.912e+003-1.453e+002降温温差2.635e+0031.314e+002汽车MaxM3.497e+0033.655e+002汽车MinM-1.250e+003-2.605e+002人群MaxM6.748e+0025.441e+001人群MinM-2.958e+002-6.785e+001表4.9上弦管L拱脚截面（77号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）1.489e+0041.173e+004升温温差1.470e+0047.354e+003降温温差-1.330e+004-6.654e+003汽车MaxM1.578e+0035.144e+002汽车MinM2.232e+002-9.009e+002人群MaxM4.790e+0021.447e+002人群MinM9.506e+000-1.179e+002表4.10下弦管拱脚截面（78号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）结构重力（包括收缩徐变）-6.341e+0041.639e+004升温温差-7.486e+002-7.606e+002降温温差6.773e+0026.882e+002汽车MaxM2.220e+0033.809e+002汽车MinM2.552e+002-7.330e+002人群MaxM5.221e+0029.897e+001人群MinM6.793e+001-8.197e+001表4.11下弦管1/4截面（97号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）4.168e+004-9.834e+001升温温差-1.045e+0035.991e+001降温温差9.455e+002-5.420e+001汽车MaxM-2.473e+0034.747e+002汽车MinM3.385e+003-2.635e+002人群MaxM-4.359e+0026.610e+001人群MinM8.864e+002-6.899e+001表4.12下弦管拱顶截面（116号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）-5.379e+0044.961e+003升温温差3.091e+002-3.004e+001降温温差-2.797e+0022.718e+001汽车MaxM-1.618e+0035.599e+002汽车MinM1.683e+003-2.001e+002人群MaxM-2.502e+0027.223e+001人群MinM5.451e+002-5.190e+001表4.13下弦管3/8截面（135号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）4.784e+0031.873e+003升温温差2.895e+003-1.512e+002降温温差-2.620e+0021.368e+002汽车MaxM-2.497e+0034.736e+002汽车MinM3.450e+003-2.653e+002人群MaxM-4.416e+0026.584e+001人群MinM9.009e+002-6.925e+001表4.14下弦管L拱脚截面（154号节点）的总内力荷载类型轴力弯矩结构重力（包括收缩徐变）3.265e+0041.064e+005升温温差-1.081e+0045.405e+003降温温差9.785e+003-4.890e+003汽车MaxM9.534e+0024.565e+002汽车MinM7.729e+002-8.121e+00277 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）人群MaxM2.204e+0021.278e+002人群MinM2.552e+002-1.057e+002（3）在计算节点的活载内力时，将横梁看做双悬臂梁，两吊杆看做支座，通过杠杆原理求得一根吊杆的横向分布系数，然后再进行横向折减和纵向折减。荷载横向分布系数：车辆布置图见图4.4：图4.4车辆荷载横向分布系数计算图式（单位：mm）从图4-4可得出车辆荷载的横向分布系数：mc=(1+2+3+4)/2=（0.8793+0.7552+0.6655+0.5414）/2=1.4207人群以均布力的合力的形式布置，见图4.5:图4.5人群荷载横向分布系数计算图式（单位：mm）从图4-5可得出人群的横向分布系数==1.076。（4）在<<公路桥涵设计通用规范>>中规定：车道数为两车道时，车道横向折减系数=1(全桥为双向四车道)；计算跨径150>）（3）长细比折减系数（）或=1(）式（5.3）式中：—钢管外径；—柱的等效计算长度，对两支承点之间无横向荷载作用的框架柱和杆件，等效长度按下式确定：式（5.4）式（5.5）式中：—框架柱或杆件的计算长度;77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）—框架柱或杆件的长度；对格构性拱肋，单肢长度取相邻两腹杆之间弦杆长度；—等效长度系数;—计算长度系数。对无铰拱，取0.36。本桥拱肋之间有横撑，所以验算时等效长度系数按下式计算：无侧移框架柱：式（5.6）式中：—柱两端弯矩设计值之较小者与较大者的比值，,单曲压弯者取正值，双曲压弯者取负值。（4）偏心影响折减系数（）（）式(5.7)式(5.8)式中：—柱较大弯矩端的轴向压力对构件截面重心的偏心距；—钢管的内半径；—柱两端弯矩设计值之较大者；—轴向压力设计值。（5）单肢柱承载力设计值:式(5.9)（6）承载力验算应满足下式：式（5.10）2.单肢柱承载力抗拉验算（7）N<1.1*Ag*f式（5.10）式中：N——抗拉设计值Ag——钢面积f——钢抗拉强度设计值77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）3.格构柱承载力验算由多肢钢管混凝土柱肢组成的格构柱，除按上面的公式验算单肢承载力外，还需验算整体承载力。（7）长细比影响的整体承载力折减系数（）或者（）式（5.11）式中：—格构柱的换算长细比，与支柱数和缀件类型有关。本桥建模时只建了上下两肢弦杆，所以整体验算时将其看做双肢格构柱。具体按下列公式计算：由于弦杆之间采用空钢管，所以缀件为缀条，这时：式（5.12）—格构柱的等效计算长度，按下式计算：—等效长度系数，取值方法同单肢承载力；—格构柱计算长度，按下式计算：式（5.13）这里：—框架柱的计算长度系数。对无铰拱，取0.36；—格构柱或构件的长度，对无铰拱桥，为钢管混凝土拱肋的中心弧长。—格构柱横截面换算面积对轴的惯性矩；—格构柱横截面各分肢换算截面面积之和，，其中、分别为第分肢的钢管横截面面积和钢管内混凝土横截面面积；—格构柱节间长度；—钢管外径；—格构柱横截面中垂直于轴的各斜缀条毛截面面积之和。（2）偏心率影响的整体承载力折减系数1）当偏心率时：式（5.14）2）当偏心率时：式（5.15）式中：—界限偏心率，对于对称截面的双肢柱，；77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）—柱较大弯矩端的轴向压力对格构柱压强重心轴的偏心距，，其中，为柱两端弯矩设计值之较大者；—在弯矩平面内的柱肢重心之间的距离；—受拉区柱肢的套箍指标（3）轴心受压短柱承载力设计值式（5.16）式中：—格构柱各单肢柱的轴心受压短柱承载力设计值；（4）格构柱整体承载力设计值式（5.17）（5）承载力验算式（5.18）式中：—格构柱整体设计内力值。5.2主拱结构验算由于时间关系，以及建模过程的简化，验算时只对成桥工况进行验算：成桥状态时，对恒载和活载的内力计算组合进行验算，以钢管和混凝土的组合截面进行验算。分别对1节点、20节点、39节点、58节点、77节点、78节点，97节点，,116节点，,135节点，154节点进行局部承载力验算和整体承载力验算。A.以基本组合（用于承载能力极限状态）验算，最大正弯矩值下局部承载力时：（1）1节点处：1节点：弯矩=24170KN.M轴力=38160KN2节点：弯矩=65250KN.M轴力=38360KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=24170/65250=0.3704=0.5+0.3*0.3704+0.2*0.3704^2=0.6386=3.7728ｍ=0.36*3.7728=1.358277 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.6386*1.3582=0.8673=0.8673/1=0.8673=13.=24170/38160=0.6334m=0.6334/0.478=1.325<1.55=1/(1+1.85*1.325)=0.289755.1节点处的承载力设计值为=1*0.28975*192938.989=55904.072N=38160KN1节点处局部承载力满足要求（2）20节点处：20节点：弯矩=1132KN.M轴力=-12010KN19节点：弯矩=217.5KN.M轴力=-4526KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=217.5/1132=0.192=0.5+0.3*0.192+0.2*0.192^2=0.565=3.0981ｍ=0.36*3.0981=1.1153=0.565*1.1153=0.63=0.63/1=0.63=14.=1132/12010=0.094m=0.094/0.478=0.1967<1.55=1/(1+1.85*0.1967)=0.733977 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）5.20节点处的承载力设计值为=1*0.7339*192938.989=141597.924N=12010KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN20节点处局部承载力满足要求（3）39节点处：38节点：弯矩=7243KN.M轴力=97320KN39节点：弯矩=8625KN.M轴力=10250KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=7243/8625=0.8398=0.5+0.3*0.8398+0.2*0.8398^2=0.893=2.881ｍ=0.36*2.881=1.037=0.893*1.037=0.926=0.926/1=0.926=14.=8625/10250=0.841m=0.841/0.478=1.759>1.55=0.4/1.759=0.2275.39节点处的承载力设计值为=1*0.227*192938.989=43797.15>1025039节点处局部承载力满足要求（4）58节点处：58节点：弯矩=3669KN.M轴力=31540KN59节点：弯矩=3138KN.M轴力=39980KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=192938.989kN3.=3138/3669=0.855=0.5+0.3*0.855+0.2*0.855^2=0.903=3.098ｍ=0.36*3.098=1.1153=0.903*1.1153=1.007=1.007/1=1.007=14.=3669/31540=0.1163m=0.1163/0.478=0.2433<1.55=1/(1+1.85*0.2433)=0.68965.58节点处的承载力设计值为=1*0.6896*192938.989=133050.727>3154058节点处局部承载力满足要求（5）77节点处：76节点：弯矩=37070KN.M轴力=21990KN77节点：弯矩=16470KN.M轴力=21810KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=16470/37070=0.443=0.5+0.3*0.443+0.2*0.443^2=0.672=3.7728ｍ=0.36*3.7728=1.3582=0.672*1.3582=0.913=1.913/1=1.913=177 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）4.=37070/21990=1.686m=1.686/0.478=3.527>1.55=0.4/3.527=0.11345.77节点处的承载力设计值为=1*0.1134*192938.989=21879.281>2181077节点处局部承载力满足要求（6）78节点处：78节点：弯矩=21850KN.M轴力=-75030KN79节点：弯矩=93040KN.M轴力=-83730KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=21850/93040=0.235=0.5+0.3*0.235+0.2*0.235^2=0.582=3.7082ｍ=0.36*3.7082=1.335=0.582*1.335=0.777=0.777/1=0.777=14.=93040/83730=1.111m=1.111/0.478=2.324>1.55=0.4/2.324=0.1725.78节点处的承载力设计值为=1*0.172*192938.989=33185.5N=75030KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN78节点处局部承载力满足要求77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（7）97节点处：96节点：弯矩=-1007KN.M轴力=36360KN97节点：弯矩=1607KN.M轴力=36020KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=1007/1607=0.627=0.5+0.3*0.627+0.2*0.627^2=0.767=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.767*1.096=0.841=0.841/1=0.841=14.=1607/36020=0.045m=0.045/0.478=0.094<1.55=1/(1+1.85*0.094)=0.8525.97节点处的承载力设计值为=1*0.852*192938.989=164384>3602097节点处局部承载力满足要求（8）116节点处：115节点：弯矩=7759KN.M轴力=-76050KN116节点：弯矩=8597KN.M轴力=-66300KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=7759/8597=0.90377 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.5+0.3*0.903+0.2*0.903^2=0.934=2.8298ｍ=0.36*2.8298=1.019=0.934*1.019=0.952=0.952/1=0.952=14.=8597/6630=1.297m=1.297/0.478=2.714>1.55=0.4/2.714=0.14745.116节点处的承载力设计值为=1*0.1474*192938.989=28439.2N=66300KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN116节点点处局部承载力满足要求（9）135节点处：135节点：弯矩=4266KN.M轴力=-5291KN136节点：弯矩=1857KN.M轴力=2486KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=1857/4266=0.4353=0.5+0.3*0.4353+0.2*0.4353^2=0.669=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.669*1.096=0.733=0.733/1=0.733=14.=4266/5291=0.806m77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.806/0.478=1.686>1.55=0.4/1.686=0.2372=5.135节点处的承载力设计值为=1*0.2372*192938.989=45765.128N=5291KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN135节点点处局部承载力满足要求（10）154节点处：153节点：弯矩=55950KN.M轴力=29140KN154节点：弯矩=14800KN.M轴力=34850KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=14800/55950=0.265=0.5+0.3*0.265+0.2*0.265^2=0.594=3.7082ｍ=0.36*3.7082=1.335=0.594*1.335=0.793=0.793/1=0.793=14.=55950/29140=1.92m=1.92/0.478=2.017>1.55=0.4/2.017=0.19835.154节点处的承载力设计值为=1*0.1983*192938.989=38259.802>34850154节点点处局部承载力满足要求整体承载力验算：（1）=119.42*2=238.84m0.36*238.84=85.9824m77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）M1=24170+21850=46020M2=16470+14800=31270N1=38160+75030=113190kNN2=21810+34850=56660kN=31270/46020=0.6795所以=0.5+0.6795+0.2*0.6795^2=1.2719=1.2719*85.9824=109.361m（2）=(0.05195975+1.25^2*0.59929775)*2=1.976725=2*(0.2933+3.45/2.0*1.7739)=6.707=3.14*(0.5^2-0.4^2)/cos(40)=0.3689=78.7033=78.703316=0.5431（3）=0.5+2.21887/(1+)=1.3913=46020/113190=0.4066m=0.4066/3.0=0.1355=1.3913=1/(1+2*0.1355)=0.78678（4）=2*192938.989=385877.978kN（5）整体承载力设计值=0.5431*0.78678*385877.978=164885.7441kN=164885.7441kN=113190kN基本组合下整体承载力满足要求。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（II）以最小负弯矩组合时，最不利位置在20,97节点处（1）20节点处：19节点：弯矩=-3358kN.M轴力=-33600KN20节点：弯矩=-1593KN.M轴力=-26490KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=1593/3358=0.4744=0.5+0.3*0.4744+0.2*0.4744^2=0.6873=3.0981ｍ=0.36*3.0981=1.1153=0.6873*1.1153=0.7665=0.7665/1=0.7665=14.=3359/33600=0.09998m=0.09998/0.478=0.2092<1.55=1/(1+1.85*0.478)=0.53075.20节点处的承载力设计值为=1*0.5307*192938.989=102392.722N=26490KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN20节点处局部承载力满足要求（2）97节点处：96节点：弯矩=-4159kN.M轴力=76290KN97节点：弯矩=-1248KN.M轴力=76670KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=1248/4159=0.300077 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.5+0.3*0.300+0.2*0.300^2=0.608=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.608*1.096=0.6664=0.6664/1=0.6664=14.=4159/76290=0.0545m=0.0545/0.478=0.114<1.55=1/(1+1.85*0.114)=0.82835.97节点处的承载力设计值=1*0.8283*192938.989=159811.3646>7667097节点处局部承载力满足要求所以在节点处局部承载力是否满足要求时，同时取同杆件上的另一个点在最不利状态下的组合，比单独节点最不利时更保守（例如取的是20节点和19节点同时在最不利状态的组合，这比20节点最不利时，19节点没达到最不利时更保守）因为最大负弯矩组合时，各节点中，20,97节点是最不利的，结合对最大正弯矩组合的验算，可以推得最不利节点20,97节点局部承载力满足要求，所以可得其它节点1节点、39节点、58节点、77节点、78节点,116节点,135节点,154节点局部承载力也应该满足要求。整体承载力验算：（1）=119.42*2=238.84m0.36*238.84=85.9824mM1=17060+15400=32460M2=91780+85070=176850N1=29560-68420=-38860kNN2=12670+52660=65330kN=32460/176850=0.483677 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）所以=0.5+0.4836+0.2*0.4836^2=1.104=1.104*85.9824=94.9246m（2）=(0.05195975+1.25^2*0.59929775)*2=1.976725=2*(0.2933+3.45/2.0*1.7739)=6.707=3.14*(0.5^2-0.4^2)/cos(40)=0.3689=69.1087=69.108716=0.5810（3）=0.5+2.21887/(1+)=1.3913=32460/38860=0.8353m=0.8353/3.0=0.2784=1.3913=1/(1+2*0.2784)=0.64234（4）=2*192938.989=385877.978kN（5）整体承载力设计值=0.5810*0.64234*385877.978=144009.48391kN=144009.48391kN=38860kN基本组合下整体承载力满足要求。B.以短期效应组合进行（用于正常使用极限状态）验算时：最大正弯矩组合下局部承载力时：（1）1节点处：1节点：弯矩=18230KN.M轴力=28700KN2节点：弯矩=49380KN.M轴力=28706KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.2188777 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）2.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=18230/49380=0.3692=0.5+0.3*0.3692+0.2*0.3692^2=0.638=3.7728ｍ=0.36*3.7728=1.3582=0.638*1.3582=0.8673=0.8673/1=0.8673=14.=49380/28706=1.72m=1.72/0.478=3.598>1.55=0.4/1.72=0.2335.1节点处的承载力设计值为=1*0.233*192938.989=44954.7844N=28700KN1节点处局部承载力满足要求（2）20节点处：20节点：弯矩=36.04KN.M轴力=-20340KN19节点：弯矩=-1375KN.M轴力=-22510KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=36.04/1375=0.026=0.5+0.3*0.026+0.2*0.026^2=0.508=3.0981ｍ=0.36*3.0981=1.1153=0.508*1.1153=0.567=0.567/1=0.56777 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=14.=1375/22510=0.061m=0.061/0.478=0.128<1.55=1/(1+1.85*0.128)=0.8095.20节点处的承载力设计值为=1*0.809*192938.989=156087.6421N=20340KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN20节点处局部承载力满足要求（3）39节点处：38节点：弯矩=4760KN.M轴力=66950KN39节点：弯矩=5288KN.M轴力=72040KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=4760/5288=0.9001=0.5+0.3*0.9001+0.2*0.9001^2=0.932=2.881ｍ=0.36*2.881=1.037=0.932*1.037=0.9665=0.9665/1=0.96=14.=5288/72040=0.0734m=0.0734/0.478=0.154<1.55=1/(1+1.85*0.154)=0.77835.39节点处的承载力设计值为=1*0.7783*192938.989=150164.4151>7204039节点处局部承载力满足要求77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（4）58节点处：58节点：弯矩=2006KN.M轴力=16680KN59节点：弯矩=1166KN.M轴力=25350KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=1166/2006=0.5813=0.5+0.3*0.5813+0.2*0.5813^2=0.7420=3.098ｍ=0.36*3.098=1.1153=0.742*1.1153=0.828=0.828/1=0.828=14.=2006/16680=0.12m=0.12/0.478=0.251<1.55=1/(1+1.85*0.251)=0.68295.58节点处的承载力设计值为=1*0.6829*192938.989=131758.727>1668058节点处局部承载力满足要求（5）77节点处：76节点：弯矩=28180KN.M轴力=16450KN77节点：弯矩=12500KN.M轴力=16440KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=12500/28180=0.4436=0.5+0.3*0.4436+0.2*0.4436^2=0.672477 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=3.7728ｍ=0.36*3.7728=1.3582=0.6724*1.3582=0.913=1.913/1=1.913=14.=28180/16450=1.713m=1.713/0.478=3.584>1.55=0.4/3.584=0.11165.77节点处的承载力设计值为=1*0.1116*192938.989=21532>1644077节点处局部承载力满足要求（6）78节点处：78节点：弯矩=16480KN.M轴力=-11640KN79节点：弯矩=70350KN.M轴力=-64130KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=16480/70350=0.2343=0.5+0.3*0.2343+0.2*0.2343^2=0.582=3.7082ｍ=0.36*3.7082=1.335=0.582*1.335=0.777=0.777/1=0.777=14.=70350/64130=1.1097m=1.1097/0.478=2.323>1.55=0.4/2.323=0.17277 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）5.78节点处的承载力设计值为=1*0.172*192938.989=33185.5N=11640KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN78节点处局部承载力满足要求（7）97节点处：96节点：弯矩=-2124KN.M轴力=39560KN97节点：弯矩=1779KN.M轴力=39470KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=1779/2124=0.8376=0.5+0.3*0.8376+0.2*0.8376^2=0.892=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.892*1.096=0.9776=0.9776/1=0.9776=14.=2124/39560=0.054m=0.054/0.478=0.113<1.55=1/(1+1.85*0.113)=0.82715.97节点处的承载力设计值为=1*0.8271*192938.989=159580>3947097节点处局部承载力满足要求（8）116节点处：115节点：弯矩=4674KN.M轴力=-54190KN116节点：弯矩=5313KN.M轴力=-45130KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.2188777 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）2.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=4674/5313=0.8797=0.5+0.3*0.8797+0.2*0.8797^2=0.9187=2.8298ｍ=0.36*2.8298=1.019=0.9187*1.019=0.936=0.936/1=0.936=14.=5313/45130=0.1177m=0.1177/0.478=0.246<1.55=1/(1+1.85*0.246)=0.6875.116节点处的承载力设计值为=1*0.687*192938.989=132549.0854N=45130KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN116节点点处局部承载力满足要求（9）135节点处：135节点：弯矩=2236KN.M轴力=-972KN136节点：弯矩=460.1KN.M轴力=7806KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=460.1/2236=0.206=0.5+0.3*0.206+0.2*0.206^2=0.57=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.57*1.096=0.62577 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.625/1=0.625=14.=2236/972=2.3m=2.3/0.478=4.81>1.55=0.4/4.81=0.0835.135节点处的承载力设计值为=1*0.083*192938.989=16013.936N=972KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN135节点点处局部承载力满足要求（10）154节点处：153节点：弯矩=42630KN.M轴力=21440KN154节点：弯矩=11210KN.M轴力=22310KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=11210/42630=0.263=0.5+0.3*0.263+0.2*0.263^2=0.594=3.7082ｍ=0.36*3.7082=1.335=0.594*1.335=0.793=0.793/1=0.793=14.=42630/21440=1.98m=1.98/0.478=2.017>1.55=0.4/2.017=0.19835.154节点处的承载力设计值为77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=1*0.1983*192938.989=38259.802>22310154节点点处局部承载力满足要求整体承载力验算：（1）=119.42*2=238.84m0.36*238.84=85.9824mM1=18230+16480=34710M2=12500+11210=23710N1=28700+11640=40340kNN2=16440+22310=38750kN=23710/34710=0.683所以=0.5+0.683+0.2*0.683^2=1.276=1.276*85.9824=109.713m（2）=(0.05195975+1.25^2*0.59929775)*2=1.976725=2*(0.2933+3.45/2.0*1.7739)=6.707=3.14*(0.5^2-0.4^2)/cos(40)=0.3689=78.8034=78.803416=0.544（3）=0.5+2.21887/(1+)=1.3913=34710/40340=0.8604m=0.8604/3.0=0.2868=1.3913=1/(1+2*0.2868)=0.635577 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（4）=2*192938.989=385877.978kN（5）整体承载力设计值=0.544*0.6355*385877.978=133402.64751kN=133402.64751kN=40340kN基本组合下整体承载力满足要求。（II）以最小负弯矩组合时，最不利位置在20,97节点处（1）20节点处：19节点：弯矩=-2022kN.M轴力=-23920KN20节点：弯矩=-690.8KN.M轴力=-16230KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=690.8/23920=0.3416=0.5+0.3*0.3416+0.2*0.3416^2=0.6258=3.0981ｍ=0.36*3.0981=1.1153=0.6258*1.1153=0.6980=0.6980/1=0.6980=14.=2022/23920=0.0845m=0.0845/0.478=0.1768<1.55=1/(1+1.85*0.1768)=0.75355.20节点处的承载力设计值为=1*0.7535*192938.989=145379.5282N=23920KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN20节点处局部承载力满足要求（2）97节点处：77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）96节点：弯矩=-2633kN.M轴力=51980KN97节点：弯矩=-417.1KN.M轴力=51990KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=417.1/2633=0.1584=0.5+0.3*0.1584+0.2*0.1584^2=0.5525=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.5525*1.096=0.6055=0.6055/1=0.6055=14.=2633/51980=0.0507m=0.0507/0.478=0.106<1.55=1/(1+1.85*0.106)=0.8365.97节点处的承载力设计值=1*0.836*192938.989=161297>5199097节点处局部承载力满足要求所以在验算节点处局部承载力是否满足要求时，同时取同杆件上的另一个点在最不利状态下的组合，比单独节点最不利时更保守（例如取的是20节点和19节点同时在最不利状态的组合，这比20节点最不利时，19节点没达到最不利时更保守）因为最大负弯矩组合时，各节点中，20,97节点是最不利的，结合对最大正弯矩组合的验算，可以推得最不利节点20,97节点局部承载力满足要求，所以可得其它节点1节点、39节点、58节点、77节点、78节点,116节点,135节点,154节点局部承载力也应该满足要求。整体承载力验算：（1）=119.42*2=238.84m0.36*238.84=85.9824m77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）M1=15730+14200=29930M2=85740+79430=165170N1=28700-62920=-34220kNN2=11430+45890=57320kN=29930/165170=0.1812所以=0.5+0.1812+0.2*0.1812^2=0.6878=0.6878*85.9824=59.1387m（2）=(0.05195975+1.25^2*0.59929775)*2=1.976725=2*(0.2933+3.45/2.0*1.7739)=6.707=3.14*(0.5^2-0.4^2)/cos(40)=0.3689=35.1844=35.184416=0.7482（3）=0.5+2.21887/(1+)=1.3913=165170/57320=2.882m=2.882/3.0=0.9607=1.3913=1/(1+2*0.9607)=0.3423（4）=2*192938.989=385877.978kN（5）整体承载力设计值=0.7482*0.3423*385877.978=98826.8kN=98826.81kN=34220kN基本组合下整体承载力满足要求。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）C:以长期效应组合进行（用于正常使用极限状态）验算时：最大正弯矩组合下局部承载力时：（1）1节点处：1节点：弯矩=18250KN.M轴力=28750KN2节点：弯矩=49410KN.M轴力=28750KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=18250/49410=0.3694=0.5+0.3*0.3694+0.2*0.3694^2=0.639=3.7728ｍ=0.36*3.7728=1.3582=0.639*1.3582=0.8673=0.8673/1=0.8673=14.=49410/28750=1.1267m=1.1267/0.478=2.3571>1.55=0.4/2.3571=0.16975.1节点处的承载力设计值为=1*0.1697*192938.989=32741.746N=28750KN1节点处局部承载力满足要求（2）20节点处：20节点：弯矩=178.8KN.M轴力=-18910KN19节点：弯矩=-1157KN.M轴力=-11260KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=178.8/1157=0.154577 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.5+0.3*0.1545+0.2*0.1545^2=0.5511=3.0981ｍ=0.36*3.0981=1.1153=0.5511*1.1153=0.6146=0.6146/1=0.6146=14.=1157/11260=0.1028m=0.1028/0.478=0.2151<1.55=1/(1+1.85*0.2151)=0.71545.20节点处的承载力设计值为=1*0.7154*192938.989=138026.5527N=18910KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN20节点处局部承载力满足要求（3）39节点处：38节点：弯矩=4891KN.M轴力=68230KN39节点：弯矩=5509KN.M轴力=73260KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=4891/5509=0.8878=0.5+0.3*0.8878+0.2*0.8878^2=0.9240=2.881ｍ=0.36*2.881=1.037=0.924*1.037=0.9582=0.9582/1=0.9582=14.=5509/73260=0.0752m77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.0752/0.478=0.1573<1.55=1/(1+1.85*0.1573)=0.77465.39节点处的承载力设计值为=1*0.7746*192938.989=149450.5409>7326039节点处局部承载力满足要求（4）58节点处：58节点：弯矩=2148KN.M轴力=18130KN59节点：弯矩=1384KN.M轴力=26630KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=1384/2148=0.6443=0.5+0.3*0.6443+0.2*0.6443^2=0.7763=3.098ｍ=0.36*3.098=1.1153=0.7763*1.1153=0.8658=0.8658/1=0.8658=14.=2148/18130=0.1185m=0.1185/0.478=0.2479<1.55=1/(1+1.85*0.2479)=0.68565.58节点处的承载力设计值为=1*0.6856*192938.989=132279>1813058节点处局部承载力满足要求（5）77节点处：76节点：弯矩=28240KN.M轴力=16550KN77节点：弯矩=12520KN.M轴力=16510KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.2188777 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）2.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=12520/28240=0.4433=0.5+0.3*0.4433+0.2*0.4433^2=0.6723=3.7728ｍ=0.36*3.7728=1.3582=0.6723*1.3582=0.913=1.913/1=1.913=14.=28240/16550=1.706m=1.706/0.478=3.569>1.55=0.4/3.569=0.11215.77节点处的承载力设计值为=1*0.1121*192938.989=21628.461>1651077节点处局部承载力满足要求（6）78节点处：78节点：弯矩=16500KN.M轴力=-60060KN79节点：弯矩=70380KN.M轴力=-64000KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=16500/70380=0.2344=0.5+0.3*0.2344+0.2*0.2344^2=0.5813=3.7082ｍ=0.36*3.7082=1.335=0.5813*1.335=0.77777 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.777/1=0.777=14.=70380/64000=1.1097m=1.1097/0.478=2.323>1.55=0.4/2.323=0.1725.78节点处的承载力设计值为=1*0.172*192938.989=33185.5N=60060KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN78节点处局部承载力满足要求（7）97节点处：96节点：弯矩=-1954KN.M轴力=38600KN97节点：弯矩=360KN.M轴力=38480KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=360/1954=0.1842=0.5+0.3*0.1842+0.2*0.1842^2=0.562=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.562*1.096=0.616=0.616/1=0.616=14.=1954/38600=0.0506m=0.0506/0.478=0.1059<1.55=1/(1+1.85*0.1059)=0.83625.97节点处的承载力设计值为77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=1*0.8362*192938.989=161335.5826>3848097节点处局部承载力满足要求（8）116节点处：115节点：弯矩=4887KN.M轴力=-54780KN116节点：弯矩=5524KN.M轴力=-45770KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=4887/5524=0.8847=0.5+0.3*0.8847+0.2*0.8847^2=0.9219=2.8298ｍ=0.36*2.8298=1.019=0.9219*1.019=0.9394=0.9394/1=0.9394=14.=5524/45770=0.1207m=0.1207/0.478=0.2525<1.55=1/(1+1.85*0.2525)=0.68165.116节点处的承载力设计值为=1*0.6816*192938.989=131507.2149N=45770KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN116节点点处局部承载力满足要求（9）135节点处：135节点：弯矩=2407KN.M轴力=-420.12KN136节点：弯矩=631.2KN.M轴力=6881KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）3.=631.2/2407=0.2622=0.5+0.3*0.2622+0.2*0.2622^2=0.5924=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.5924*1.096=0.6493=0.6493/1=0.6493=14.=2407/420.12=5.7m=5.7/0.478=11.925>1.55=0.4/11.925=0.0345.135节点处的承载力设计值为=1*0.034*192938.989=6559.93N=420.12KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN135节点点处局部承载力满足要求（10）154节点处：153节点：弯矩=42700KN.M轴力=21190KN154节点：弯矩=11230KN.M轴力=22720KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=11230/42700=0.263=0.5+0.3*0.263+0.2*0.263^2=0.594=3.7082ｍ=0.36*3.7082=1.335=0.594*1.335=0.793=0.793/1=0.793=177 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）4.=42700/21190=1.98m=1.98/0.478=2.017>1.55=0.4/2.017=0.19835.154节点处的承载力设计值为=1*0.1983*192938.989=38259.802>22720154节点点处局部承载力满足要求整体承载力验算：（1）=119.42*2=238.84m0.36*238.84=85.9824mM1=18250+16500=34750M2=12520+11230=23750N1=28750+60060=88810kNN2=16510+22720=39230kN=23750/34750=0.683所以=0.5+0.683+0.2*0.683^2=1.276=1.276*85.9824=109.713m（2）=(0.05195975+1.25^2*0.59929775)*2=1.976725=2*(0.2933+3.45/2.0*1.7739)=6.707=3.14*(0.5^2-0.4^2)/cos(40)=0.3689=78.8034=78.803416=0.544（3）=0.5+2.21887/(1+)=1.391377 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=34750/88810=0.3913m=0.3913/3.0=0.1304=1.3913=1/(1+2*0.1304)=0.7931（4）=2*192938.989=385877.978kN（5）整体承载力设计值=0.544*0.7931*385877.978=166485.6644kN=166485.6644kN=40340kN基本组合下整体承载力满足要求。（II）以最小负弯矩组合时，最不利位置在20,97节点处（1）20节点处：19节点：弯矩=-2132kN.M轴力=-24240KN20节点：弯矩=-808.9KN.M轴力=-16750KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=808.9/2132=0.3794=0.5+0.3*0.3794+0.2*0.3794^2=0.6426=3.0981ｍ=0.36*3.0981=1.1153=0.6426*1.1153=0.7167=0.7167/1=0.7167=14.=2132/24240=0.088m=0.088/0.478=0.184<1.55=1/(1+1.85*0.184)=0.7465.20节点处的承载力设计值为77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=1*0.746*192938.989=143932.4858N=16750KN<1.1*Ag*f=1.1*0.2933*295*1000=95175.85KN20节点处局部承载力满足要求（2）97节点处：96节点：弯矩=-2745kN.M轴力=53470KN97节点：弯矩=-537.5KN.M轴力=53530KN1.=0.2933*295/23.1*1.7739=2.218872.=23.1×1.7739×1000×(1++2.21887)=192938.989kN3.=537.5/2745=0.1958=0.5+0.3*0.1958+0.2*0.1958^2=0.5664=3.0437ｍ=0.36*3.0437=1.096=0.5664*1.096=0.6208=0.6208/1=0.6208=14.=2745/53470=0.0513m=0.0513/0.478=0.107<1.55=1/(1+1.85*0.107)=0.8365.97节点处的承载力设计值=1*0.836*192938.989=161297>5353097节点处局部承载力满足要求所以在验算节点处局部承载力是否满足要求时，同时取同杆件上的另一个点在最不利状态下的组合，比单独节点最不利时更保守（例如取的是20节点和19节点同时在最不利状态的组合，这比20节点最不利时，19节点没达到最不利时更保守）77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）因为最大负弯矩组合时，各节点中，20,97节点是最不利的，结合对最大正弯矩组合的验算，可以推得最不利节点20,97节点局部承载力满足要求，所以可得其它节点1节点、39节点、58节点、77节点、78节点,116节点,135节点,154节点局部承载力也应该满足要求。整体承载力验算：（1）=119.42*2=238.84m0.36*238.84=85.9824mM1=15700+14170=29870M2=85400+79130=164530N1=26770-62810=-36040kNN2=11440+46270=57710kN=29870/164530=0.1815所以=0.5+0.1815+0.2*0.1815^2=0.6878=0.6878*85.9824=59.1387m（2）=(0.05195975+1.25^2*0.59929775)*2=1.976725=2*(0.2933+3.45/2.0*1.7739)=6.707=3.14*(0.5^2-0.4^2)/cos(40)=0.3689=35.1844=35.184416=0.7482（3）=0.5+2.21887/(1+)=1.3913=164530/57710=2.851m=2.851/3.0=0.95=1.3913=1/(1+2*0.95)=0.3448（4）=2*192938.989=385877.978kN（5）整体承载力设计值77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）=0.7482*0.3448*385877.978=99548.5538kN=99548.5538kN=36040kN基本组合下整体承载力满足要求。综上，拱肋在承载能力极限状态、短期荷载效应、长期荷载效应（正常使用极限状态下）都满足承载能力要求。5.3桥面板计算5.3.1恒载内力计算1.每延米板上的恒载沥青混凝土垫层1:1=0.1*1*21=2.1KN/m混凝土铺装层g2:g2=0.1*1*25=2.5KN/m桥面板自重g3:g3=0.3096*1*25=7.74KN/mg=1+g2+g3=2.1+2.5+7.74=12.34KN/m2.恒载内力计算（1）计算计算5.3.2活载内力计算图5.1单个桥面板截面（mm）77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）桥面板的横向布置如下图所示：横向有18块板，中间每块宽1米，两端个一块宽1.4米，厚0.4米，桥面两侧各有1.65m米拱肋宽，1.5米宽人行道及0.25米栏杆。图5.2桥面板横截面示意图(一半）（mm）此桥面板按多跨单向板计算：1.荷载位于板中央带，得板上荷载压力面传递长度为汽车-20级（汽车-20级荷载内力:加重车两个后轴各位P=120KN,车轮着地长度a2=0.20m和宽度b2=0.60m）a1=a2+2H=0.2+0.2*2=0.6mb1=b2+2H=0.6+0.2*2=1m由于<1.4m，则无需考虑叠加。取后轮重P=120KN计算2.荷载位于板的支承处由于<1.4m，则无需考虑叠加,所以=1m.取后轮重P=120KN计算冲击系数3.计算图示和加载情况（1）计算：式中P=120KN，，（2）计算：77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）式中，其中；，1.桥面板活载内力计算=133.94kn.m=1.2*6.67+1.4*61.43=94kn.m5.3.3主梁桥面板的配筋支点处配筋，取单位板宽计算。,查表得：，钢筋取，间距15.9cm，最小配筋率计算：45*（1.06/280）=0.17，即配筋率应不小于0.17%，且不小于0.2%，故取。实际配筋率2.跨中处配筋，取单位1m板宽计算同支点处：钢筋取，间距15.9cm，3.抗剪验算77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）故不需要进行专门的配筋设计。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）第6章施工组织设计6.1工程概况介绍6.1.1工程项目的特征桥名为沙塘坝大桥，桥全长长260.8m，桥面净宽12m。根据地形地质条件、周边环境以及施工条件等多方面的经济技术比较后，该桥主跨设计为214.5m的中承式钢管混凝土肋拱桥，主拱拱轴线采用悬链线，计算跨径217m，矢跨比1/5，拱轴系数1.5，计算矢高43.4m。主拱拱肋采用中承式双肋悬链无铰拱，每片拱肋由4根钢管组成，内灌C50混凝土作为弦杆，上、下弦杆之间用空钢管作为腹杆,组成桁架式拱肋。每条拱肋沿跨度方向分7节预制,加上7道横撑,全桥拱肋共分28段预制,最大吊装质量为60.7t。引桥为14.28m+14.88m的钢筋混凝土简支梁桥，本拱座采用重力式钢筋混凝土拱座，两边跨桥台采用重力式U形桥台，基础采用明挖扩大基础。6.1.2建设地区特征该桥的左右地形高差相差不大，地势较为陡峭，上下高差显著，弱风化岩层在地面线以下4m，地质情况相对比较良好，为砂岩。有很高的通航要求：180m×10m，设计桥面标高：1024.75m。6.2确定施工方法制订战略部署由于河床断面地质情况良好，基岩位置较浅，因而桥台基础采用明挖扩大基础，施工方法简单，施工技术完善，具有较好的经济效益。在峡谷和深水流急的河段上，或在通航的河流上需要满足船只的顺利通行，缆索吊装施工由于具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工比较稳妥方便等优点，在拱桥施工中被广泛采用。由于该桥是中承式钢管混凝土拱桥，并在深山峡谷之中，因而主拱圈采用缆索吊装施工。从两拱脚开始，各分7个节段均匀对称向拱顶进行预制吊装，并泵送钢管内混凝土等后续工作。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）6.3施工组织设计6.3.1主跨（主拱圈）的施工1、缆索吊装方法和要点缆索吊装施工工序为：在预制场预制拱肋（钢管桁架）和拱上结构，将预制拱肋和拱上结构通过船只运输设备移至缆索吊装位置，将分段预制的拱肋吊运至安装位置；利用扣索对分段拱肋进行临时固定，吊装合拢段拱肋，对各段拱肋进行轴线调整，主拱圈合拢，拱上结构安装。大跨径拱桥吊装，由于每段拱肋较长，重量较大，为使拱肋吊装安全，应尽量采用正吊、正落位、正扣，因此索塔的宽度应与桥宽相适应。拱肋分段安装时，每段拱肋由扣索临时固定在扣架上，此时每段拱肋必须设置风缆。起重索与扣索重交接时速度不能太快，每次升降应控制在一定范围内，交接过程中对风缆随时进行调整。由于本桥拱肋跨度很大，应采用双基肋合拢松索成拱的方式。即当第一根拱肋合拢并校正拱轴线，锲紧拱肋接头缝后，稍松扣索和起重索，压紧接头缝，但不卸掉扣索，待第二根拱肋合拢，两根拱肋横向联系固定好并拉好风缆后，再同时松卸两根拱肋的扣索和起重索。拱肋合拢后，松索过程中必须注意下列事项：（1）合拢前应校正拱轴线位置及各节头高程，使之符合要求。（2）每次松索均应采用仪器观测，控制各接头高程，防止拱肋各接头高程发生非对称变形而导致拱肋失稳或开裂。（3）松索应按照拱脚段扣索、次段扣索、起重索的先后顺序进行，并按比例定长、对称、均匀松卸。（4）每次松索量宜小，各接头高程变化不宜超过1cm。松索至扣索和起重索基本不受力时，宜用钢板嵌塞接头缝隙，再将扣索和起重索放松到不受力，压紧接头缝，拧紧接头缝栓，同时用风缆调整拱肋轴线。调整拱轴线时，除应观测接头高程外，还应兼测拱肋及1／8跨点处高程，使其在允许偏差之内。（5）接头处部件电焊后，方可松索成拱。2、钢管混凝土泵送施工（1）钢管混凝土泵送顶升施工工艺流程拱肋混凝土泵送工艺流程为：1.开设排浆孔→2.焊接进料短管→3.布设输送泵管→4.人工浇筑进料短管以下区段混凝土→5.压注清水湿润输送泵管→6.泵送高标号砂浆→7.泵送C50混凝土→8.从拱顶排浆孔振捣混凝土→9.关闭防回流阀→10.清洗泵管完成泵送77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（2）泵送顺序钢管吊装安装完毕后泵送核心混凝土，泵送顺序为：1.上游内侧下弦杆-2.下游内侧下弦杆-3.上游内侧上弦杆-4.下游内侧上弦杆-5.上游外侧下弦杆-6.下游外侧下弦杆-7.上游外侧上弦杆-8.下游外侧上弦杆，全桥钢管拱肋共分8次对称灌注。3、施工工艺流程图：1.拱座及其基础的施工↓2.索塔及其拉索的架设↓3.端段拱肋的试拼、吊运↓4.松索、端段拱肋的悬挂↓5.边端拱肋的试拼、吊运↓6.松索、边段拱肋的悬挂↓7.跨中段拱肋的吊装合拢↓8.泵送钢管拱肋内混凝土↓9.安装拱上立柱、吊杆及横梁↓10.安装完成桥面系图6.1施工顺序77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）6.3.2边跨及其桥台的施工：两边跨分别为14.2米和14.78米，主梁截面均是由混凝凝土简支空心板梁组成，拟采用现场浇注。1、桥台基础的施工（1）基础的定位放样：根据桥梁中心线和墩台的纵横轴线，推出基础边线的定位点，利用全站仪等测量仪器将设计图上的基础位置准确的设置到桥址上，再放线画出基坑的开挖范围。（2）基坑开挖：开挖作业以机械作业为主，由于桥台基础山坡地段，地势陡峭，要做好防护工作，小心滑坡等的发生；并且，挖基土应外运或远离基坑边缘卸土，以免塌方和影响施工。（3）基底检验与处理：基坑施工是否符合设计要求，在基础浇筑前应按规定进行检验，检查基底平面位置，尺寸大小，基底标高，基底岩质的均匀性及承载能力等。按《桥涵施工技术规范》规定，检验结果如果不符合设计或规范要求，不得进行基础浇筑，在基础浇筑前对基底进行处理。（4）桥台浇注：由两个主要施工工序组成，一是制作与安装桥台模板；二是混凝土浇注。台身混凝土施工前应将基础顶面冲洗干净，凿除表面浮浆，整修连接钢筋。灌注混凝土时，应经常检查模板、钢筋和预埋件的位置和保护层的尺寸，确保位置正确，不发生变形。混凝土施工中，应切实保证混凝土的配合比、水灰比和坍落度等技术性能指标满足规范要求。台身钢筋的绑扎应和混凝土的灌注配合进行。（5）砼的养护:桥台混凝土达到初凝后即开始进行塑料布覆盖，为防止砼脱水开裂，在塑料布上应再双层覆盖草袋，二层草袋迭缝，因一般砼浇筑后第3.4天内部温度最高，以后逐渐降低，所以覆盖的拆除不能过早、过快，混凝土浇注完成24小时后进行浇水养护，浇水养护时间一般以10天左右为宜。2、边跨主梁的施工现浇T梁完成以后，浇注桥面系统，完毕。6.4施工注意事项6.4.1拱肋施工注意事项：（1），合拢前对拱肋进行全面的线形、位置调整，并根据需要进行温度修正，合拢选择在较低气温下进行，一般在当地的平均气温时进行合拢，合拢时注意两边拱圈位置的对正，确保合拢段的平稳、和谐。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）（2）拱圈施工加载时，应注意对称、均衡、分段、分环，以免拱圈产生过大偏载而失稳。（3）每根弦管泵送混凝土的时候要一次性进行，中间不能断开，以免钢管内混凝土填充不密实。6.4.2施工控制为提高控制速度和精度，采用计算机程序控制，其步骤为：（1）将施工中实际结构状态信息输入计算机程序；（2）通过对各种测量信息的综合处理，得到结构的误差；（3）对结果进行判断，决定是否采取措施纠正；通过上述每个节段反复的跟踪控制办法，使结构与预定目标始终控制在很小误差范围内，最后合拢时可达理想目标。6.4.3施工要求及安全为使施工达到高度安全，高质量及高精度，要求混凝土强度达到75%时方可进行下一阶段工作，施工中应注意细节，查缺补漏，严格遵守求真务实的原则，施工中一旦发现问题要及时上报，及时解决，避免产生严重的后果。同时坚持以人为本，注重施工人员的生命安全。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）结束语大学本科阶段的毕业设计即将结束了，匆匆忙忙的设计过程中意味着大学生活的结束。通过此次毕业设计，我把大学四年以来所学的基本知识和专业知识又重新复习了一遍，尽可能把一些知识融合在一起了，也使我清楚了自己的不足之处,特别是我的指导老师张永水老师渊博的总知识和严谨的学术风格，是我受益匪浅，同时更加明确了我的奋斗目标，在以后的学习、工作生涯之中能更加有针对性的去学习和工作，不断地提升自己。本桥方案虽然验算全部通过，但我觉得还是有很多问题需要进一步探索。比如该桥属于发展不久的钢管混凝土拱桥，我对整个施工方法都不是很清楚，对钢管拱桥的整个受力体系也没的成竹在胸。值得强调的一点是，由于我对软件的不熟悉，在建模型时我没有考虑施工阶段拱肋的拼接安装的，而在现实中，拱桥施工中最容易出现失稳问题，所以还存在很大的缺陷，同时，我在建模时还把拱脚段的实腹段改为了桁架段，但是还是考虑了在拱脚处加了均布荷载来模拟拱脚封的混凝土（只考虑混凝土的自重，不考虑其参与受力）所以跟实桥也有一定的差别。通过这次毕业设计，我对钢管混凝土拱桥有了更深的认识，也对其他类型的桥梁有深入的了解。同时也对桥梁的设计、细部构造尺寸以及桥梁的施工程序有了一个大致的了解，对其中所遇到的困难也有了初步的了解，这些对我以后的学习将会有很大的帮助。总之，毕业设计使我受益匪浅！通过此次毕业设计使我认识到要想在桥梁建设这一行业中有所作为,最重要的是掌握扎实的基础知识，同时还要理论联系实际，要本着对自己负责，对他人负责的态度来从事我们的工作，同时也让我明白，作为本科的学生，不管以后是参加工作还是继续学习深造，都有很多知识等着我们去学习和钻研。在这次设计过程中，我充分感受到了查阅资料和请教老师、同学的重要性。一开始，我对比选方案中的诸如尺寸的拟定，桥型的选择等问题都不是很清楚，经过参阅各种同类型桥梁的资料，请教老师和同学，我才尽快的掌握了这些知识。在结构计算和建模过程中，我发觉自己理论方面的知识了解的太少，比如怎么建模，怎么划分单元，怎么验算，这些对我的设计完成都造成一定的困难。这些都需要我在以后的工作和学习中去加强。由于知识和经验的欠缺，我的设计难免会有错误和不妥之处，敬请各位老师指正。77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）谢辞时间转瞬即逝，在老师的精心指导和同学的帮助下,通过自己的努力，我完成了这一学期的学习任务，一座钢管混凝土拱桥也同时豁然呈现在我的脑海里，尽管还有很多不足之处，但还是欣喜。它使我更深的理解了桥梁设计完整的过程，使我对以前所学的知识有了更深的理解。毕业设计是对一个学生全面素质的考察，是对我学习知识体系的一种检验，也是我们对过去所学知识的一个整体的复习。通过这次毕业设计，我不仅复习了桥梁方面的知识，还加强了结构计算和设计方面以及施工方面的能力。对我来说是一次很难得的理论联系实际的的锻炼机会，对我以后的工作有很大帮助。整个毕业设计给我留下了深刻的印象，将会是我大学生活回忆中的重要部分。在近三个月的毕业设计中，得到了许多老师无微不至的关怀和帮助，使得我能顺利地完成毕业设计。特别要感谢的是我的指导老师张永水老师，在整个设计期间，从方案初选、比选到最后的结构计算和验算，都给予我细心的指导。在设计中还得到许多同学的帮助，在此，谨向指导老师们和给予我帮助的同学们表示诚挚的谢意！通过这次毕业设计不仅学到很多专业方面的知识，也学到了很多专业以外的知识，从很多老师身上我体会到了什么是“敬业”，老师们严谨的治学态度、丰富的理论知识与实践经验，以及对我的严格要求，都将使我终身受益。毕业设计已经结束，大学生活也随之接近尾声。回首大学四年，随着年龄的长大，还有老师的指导，我知道了学习的重要性，同时也学会了怎样为人处事。想想大学四年的生活，留在记忆里最多的还是各位老师不同的风格、不同理念但同样崇高的师德，再次感谢老师给我留下的美好回忆。特别感谢我的指导老师张永水老师对我的指导和帮助！最后，祝愿各位老师身体健康，工作顺利！77 钢管溷凝土拱桥毕业设计论文土木工程桥梁专业毕业设计（论文）参考文献：[1]《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)。[2]《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(JTGD62-2004)。[3]中交公路规划设计院，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）[M]，北京：人民交通出版社,2004。[4]中交公路规划设计院，公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）[M]，人民交通出版社,2007。[5]《公路钢管混凝土桥梁施工与设计指南》人民交通出版社,2005.8。[6]陈宝春钢管混凝土拱桥设计与施工人民交通出版社,[7]周念先主编，桥梁方案比选[M].上海:同济大学出版社,1997。[8]向中富，桥梁设计指导，重庆：重庆交通大学，2008。[9]魏红一,桥梁施工与组织管理，重庆：重庆大学，2006。[10]顾安邦，桥梁工程（下册）[M]，北京：人民交通出版社，2007。[11]范立础，桥梁工程（上册）[M]，北京：人民交通出版社，2007。[12]M.S.TROITSKY.PlanningandDesignofBridge.JohnWiley&Sons，INC,1994.[13]潘世建，杨盛福.西航道连续刚构桥(厦门海沧大桥建设丛书·第五册).北京:人民交通出版社.2001[14]徐岳,王亚君,万振江.预应力混凝土连续梁桥设计.北京:人民交通出版社.2000[15]叶见曙.结构设计原理.北京:人民交通出版社.1996[16]黄绳武.桥梁施工及组织管理.（上、下册）.北京:人民交通出版社.2002[17]严国敏.现代悬索桥.北京:人民交通出版社.2002[18]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）.北京:人民交通出版社.1985[19]ProbabilisticfatigueEvaluationofRivetedRailwayBridgesbyBoulentM.Imam；TimothyD.Righiniotis；andMariosK.Chryssanthopoulous.[20]PengWei，ZhangXinjun，TangJinchun．Nonlinearstabilityanalysisofconcretefilledsteeltubulararchbridges[A]．Proceedingsofthe7thinternationalsymposiumonstructuralengineringforyoungexperts[C]．Beijing：SciencePress，2002．[21]ElHussein,H.M.,Kim,K.W.andJoseph,P.,Accessmentoflocalizeddamageofasphaltconcreteatlowtemperatures.PaperPresentedat75thTRBMeeting,Washington,D.C.,199677'