论文总字数：24999字

摘 要

钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的新技术，具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点。它较好地综合满足了修建桥梁所需的用料省、安装总量轻、施工简便、承重能力大的诸多要求，是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。

针对96m简支系杆拱铁路桥的设计，采用MIDAS程序建模计算分析。拟定下承式钢管混凝土拱桥的结构细部尺寸。通过主桥的施工阶段计算分析，各施工阶段拱肋、主梁的应力和位移均满足规范要求。在运营阶段计算分析中对拱肋、主梁内力、应力、位移和吊杆张拉力在各种荷载组合下进行了详细的计算分析，结果表明运营阶段各项指标都满足规范要求。本文还进行了结构稳定性计算，结果显示桥跨结构有足够的稳定安全系数保证结构的整体稳定和局部稳定。

关键词：桥梁设计，方案比选，钢管混凝土拱桥，动力分析，稳定性

Abstract

In our country,concrete-filled steel tubular(CFST) arch bridge has become a new technology of the bridge construction in recent years. It has the merits of light deadweight, great strength and strong distortion-resistant capacity.It can preferably satisfy requirements such as the materials for construction are saving,erection weight

is light, the construction is simple,and bearing is great. It is a kind of more ideal structure form for long-span arch bridges.

The article,aiming at the design of 96-m simply supported tied-arch bridge in speed

railway,using MIDAS program for modeling calculation and analysis.The layout of the assumed through concrete-filled steel tubular arch bridge is studied out.Through the analysis of constructed stages,the stress and displacement of the arch ribs and girder meet the requirements of the related standards.The internal forces, stress, displacement of arch ribs and girder and suspender tensile forces is calculated and

analyzed under all load combinations during service.The CFST arch ribs, the box girder and the suspenders of the designed bridge satisfy the required safety criteria.

The structural dynamic analysis and stability calculation are also carried out in this paper. The result shows that the bridge has enough safety factors to ensure the structure overall stability and local stability.

Keywords: bridge design; schemes comparison; CFST arch bridge; dynamic analysis; stability

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 工程概况及介绍 2

1.1.工程背景 2

1.2.系杆拱桥 3

1.2.1系杆拱桥的发展 3

1.2.2系杆拱桥的分类与特点 4

1.2.3拱桥稳定的概念与分类 5

1.2.4目前存在的问题及未来的发展方向 6

第二章 尺寸的选定 9

2.1主要技术标准和设计基础资料 9

2.2方案的比选 11

2.2.1方案比选的意义 11

2.2.2方案比选 11

2.3尺寸选定 12

2.3.1桥型尺寸拟定跨径布置： 12

2.3.2主桥截面形式及主要尺寸 13

第三章 设计荷载及荷载组合 19

3.1一期恒载 19

3.2 二期恒载 19

3.3 中活载 19

3.4 温度恒载 19

3.5 风荷载 19

3.6 荷载组合 20

第四章 内力计算 21

4.1单元划分 21

4.2单元划分 22

4.3索力调整 22

4.4拱肋内力应力计算 22

4.4.1钢管的截面面积As及惯性矩Is 22

4.4.2拱肋在恒载，活载，主力组合，主力 风力，主力 温度下轴力，弯矩，剪力的包络图(图中轴力，剪力单位为KN，弯矩单位为KN*m) 23

第五章 桥梁配筋计算 32

5.1.主梁截面预应力配筋 32

5.2主梁截面弯矩配筋 32

5.3 短横梁配筋 34

5.4纵梁配筋 35

第六章 截面的验算 38

第七章 结论与建议 47

7.1结论 47

7.2存在的问题及建议 47

参考文献 48

致谢 49

第一章 工程概况及介绍

1.1.工程背景

太原至中卫(银川)铁路是《中长期铁路网规划》规划的西北至华北新通道的重要组成部分，线路东起太原南站，西达包兰线中卫站、银川站，横穿23个县市区，线路等级为Ⅰ级，桥隧占比38%。太原至中卫线路全长751公里。苗家坪大理河特大桥位于陕西省子洲县苗家坪镇，上跨青银高速公路后与苗家坪2＃隧道直接连接。桥梁全长658.11m，其主跨拟设置为约72～112m简支下承式钢管混凝土拱桥，本次设计的拱桥主跨为96m，拱肋采用钢管混凝土哑铃形拱，拱管直径1.2m，管壁厚16mm，拱肋矢高19m，矢跨比约1/5，拱管内灌注C50补偿收缩混凝土。主拱轴线为二次抛物线，上下拱管之间设置腹腔，在腹腔内吊杆设置处在设置Φ800×16mm钢管，其余位置处间隔两米设置Φ560×12mm钢管。两主拱肋中心间距11.8m拱肋之间设两道K横撑；梁上吊杆间距6m，全桥共设11对吊杆。图样见立平图。

苗家坪镇属华北地台的鄂尔多斯台、陕北台凹的中北部。东北部靠近 东胜台凸，是块古老的地台，未见岩浆岩生成和岩浆活动，地震极少。 地势由西部向东倾斜，西南部平均海拔 1600-1800 米，其它各地平均海拔 1000-1200 米。最高点是定边南部的魏梁，海拔 1907 米，最低点是清涧无 定河入黄河口，海拔 560 米。地貌分为风沙草滩区、黄土丘陵沟壑区、梁 状低山丘陵区三大类。大体以长城为界，北部是毛乌素沙漠南缘风沙草滩 区。得到治理的沙滩地郁郁葱葱；海子(湖泊)星罗棋布。南部是黄土高原 的腹地，沟壑纵横，丘陵峁梁交错，水土流失得到初步控制，生态环境有 了较大改善，境内 95%为山区，5%为川区。该区域跨越暖温带与中温带，具 有大陆性季风气候特点。日照充足，光能较强。年均气温 9.1℃，年均无霜 期 145 天，降水变率较大，旱涝频繁。年均降水量 428.1 毫米，春夏季多 行偏南风，秋冬季春盛行偏北风。本设计需考虑满足跨越青银高速公路的要求，主桥拟采用跨径约为96m 的简支下承式钢管混凝土拱桥。

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