拱桥计算书

白莲崖水库拱桥计算书 一、 工程概况 本桥为钢管混凝土中承式拱桥，两拱角中心跨度为60m，矢高为10m。主拱肋截面为矩形截面，截面尺寸为1m×0.9m。 风撑：该桥在主拱肋中心位置设风撑一道。 吊杆：初步采用采用PES(FD)5-91低应力防腐索体及其配用锚具。 预应力钢束： 图-1 预应力钢束示意图 二、 有限元计算分析 1、建模 全桥共有382个结点，541个单元，其中：主拱肋、风撑、横梁、纵梁采用空间梁单元，吊杆采用空间索单元，桥面板采用板单元。建立的计算分析模型如图-2、图-3所示。 图-2 第一阶段分析模型                    图-3 第二施工阶段分析模型 材料：主拱肋、纵梁采用C50混凝土，横梁采用C30混凝土；吊杆采用一般钢材特性，其弹性模量取2.0E+11Pa。 2、施工阶段划分 本文的计算中将施工阶段简单分为2个阶段，具体如下所示。 表-1 施工阶段说明表 序号 施工阶段说明 1 安装主拱肋、风撑、中跨横梁、纵梁、张拉相应预应力钢束T1～T6，结构在拱脚处约束 2 浇注两边跨横梁、纵梁，张拉相应预应力钢束T7～T10     3、计算荷载 1） 一期恒载 主拱肋、纵梁、横梁以及桥面板均按实际截面尺寸以及相应标号的混凝土容重计入其自 重，吊杆则按其公称截面积以及钢材的容重计入其自重。 2） 预应力荷载 根据施工阶段，预应力钢绞线采用12 3） 二期恒载 这里只考虑桥面铺装层的自重。 4） 活载 分别计算了汽车荷载、人群荷载以及挂车荷载对结构的影响。汽车荷载采用QC-20按二车道布置，挂车采用挂-100。 5） 温度荷载 时对结构分别考虑了升温20℃和降温20℃的体系温差。 4、荷载组合 根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021  89）的相关规定进行荷载组合，主要进行下列三种组合。 组合Ⅰ：恒载＋汽车荷载+人群荷载 组合Ⅱ：恒载＋汽车荷载+人群荷载＋温度影响力 组合Ⅲ：恒载＋挂车荷载 三、 静力分析计算结果 三种组合 组合Ⅰ：恒载＋汽车荷载+人群荷载 组合Ⅱ：恒载＋汽车荷载+人群荷载＋温度影响力 组合Ⅲ：恒载＋挂车荷载 表-2 主拱肋控制截面应力结果   中跨施工毕 边跨施工毕 上桥面铺装 组合Ⅰ 组合Ⅱ 组合Ⅲ 拱脚 -16.10 -15.80 -15.70 -16.10 -16.30 -16.10 1/8跨 -7.58 -8.72 -9.07 -10.60 -11.30 -10.80 2/8跨 -6.06 -6.24 -6.75 -8.50 -9.14 -8.47 3/8跨 -6.57 -7.09 -7.48 -8.82 -9.66 -8.92 拱顶 -5.32 -5.98 -6.31 -7.51 -7.98 -7.66 拱肋纵梁交点 -15.80 -17.60 -18.50 -21.10 -21.40 -21.20               表-3 纵梁主要控制截面上缘应力结果   截面上缘 截面下缘   组合Ⅰ 组合Ⅱ 组合Ⅲ 组合Ⅰ 组合Ⅱ 组合Ⅲ 边支点 σmax -6.51 -6.35 -6.31 -14.85 -4.92 -2.70 σmin -10.91 -11.03 -12.608 -16.32 -11.23 -11.56 1/2边跨 σmax -7.16 -2.80 -2.92 -5.16 -4.68 -4.00 σmin -10.81 -5.97 -6.51 -10.58 -10.10 -11.27 中支点 σmax -5.08 -6.21 -4.71 -8.51 -9.79 -8.51 σmin -7.33 -8.30 -7.38 -10.00 -11.17 -10.17 1/4中跨 σmax -7.46 -6.39 -5.91 -5.59 -5.61 -4.13 σmin -10.75 -9.28 -9.57 -10.76 -10.80 -11.40 1/2中跨 σmax -7.24 -6.60 -5.89 -6.79 -5.87 -4.49 σmin -9.85 -10.04 -10.57 -10.77 -10.78 -11.31                 表-4 吊杆轴力计算结果   组合Ⅰ 组合Ⅱ 组合Ⅲ 吊杆最大轴力（KN） 554.7 555.2 555.8         吊杆选用PES(FD)5-91，其破断载荷为2984KN，吊杆安全系数可达5.37。 四、 结构稳定分析结果 图-18 第一阶失稳模态 图-19 第二阶失稳模态