曲線梁橋結(jié)構(gòu)設計及內(nèi)力計算課程設計

1、.五跨預應力混凝土曲線梁橋結(jié)構(gòu)設計與內(nèi)力計算 姓名： + 學號： + 班級： 橋梁 1202 指導老師：+老師五跨預應力混凝土曲線梁橋結(jié)構(gòu)設計與內(nèi)力計算摘要 曲線梁橋又稱彎梁橋，受力特點不同于其他形式，在外荷載作用下出現(xiàn)彎扭耦合，外邊緣的撓度一般大于內(nèi)邊緣的撓度，對于設有抗扭支座的彎梁橋，外弧側(cè)的支座反力大于內(nèi)弧側(cè)的支座反力，由于抗扭支座的存在而使結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設計與內(nèi)力計算中比一般的梁橋復雜，因此，在處理這類問題時，可以借助有限元軟件進行結(jié)構(gòu)受力分析，如邁達斯，ansys,橋博，sap2000等。MIDAS/Civil是針對土木結(jié)構(gòu)，特別是分析象預應力箱型橋梁、懸索橋、斜拉橋等特殊

2、的橋梁結(jié)構(gòu)形式，同時可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動力彈塑性分析。為能夠迅速、準確地完成類似結(jié)構(gòu)的分析和設計的軟件。關鍵詞：曲線梁橋 結(jié)構(gòu)設計 內(nèi)力分析 邁達斯AbtractCurved girder is also called the curved girder bridge, the mechanical characteristics are different from other forms, the outer loads appear crankle coupling, outside the edge of the deflection g

3、enerally greater than in the edge of the deflection, for curved girder bridge with torsion bearing, bearing reaction force is greater than the inner arc of the outer arc side side bearing reaction force, due to the existence of the torsional support and make the structure is statically indeterminate

4、 structure, the structural design and complex than the average in the calculation of internal force of bridge, therefore, in dealing with this kind of problem, can undertake structural stress analysis by finite element software, such as Midas, ansys, bridge, sap2000, etc.MIDAS/Civil is for Civil str

5、uctures, especially the analysis of prestressed concrete box bridge, suspension bridge, cable-stayed bridge, such as special forms of bridge structure, and can do a nonlinear boundary, hydration heat, the material nonlinear analysis, the static elastoplastic analysis, the dynamic elastic-plastic ana

6、lysis.To quickly and accurately finish analysis and design of software of similar structures.Keywords: curve beam bridge structure design, internal force analysis of Midas目錄一：設計資料.4二：截面及防護欄設計及相關技術參數(shù)的確定.5-6三：五跨曲線梁建模.7-10四：結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算.10-263.1 計算結(jié)構(gòu)自重（一期恒載+二期恒載）、整體升溫、整體降溫作用下的支座反力、主梁內(nèi)力（彎矩、剪力、扭矩）和變形（豎向、扭轉(zhuǎn)）結(jié)果；

7、 3.2 分別計算邊跨跨中、次邊跨跨中、中跨跨中及其中間支點截面內(nèi)力（彎矩、剪力、扭矩）影響線（注：分中載、內(nèi)偏和外偏三工況進行計算）； 3.3 計算公路-I級荷載作用下不同荷載工況下（中載、內(nèi)偏載和外偏載）的 彎矩、剪力、扭矩包絡圖和各支座的支反力包絡值；3.4 根據(jù)荷載組合原則，計算橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)下對應的彎矩、剪 力、扭矩包絡圖和支反力包絡值。一：設計資料1. 荷載標準：公路-I級，兩車道；2. 跨徑布置：30+30+30+30+30+30=150m，主梁混凝土標號為C50，不考慮橫隔板的影響；3. 主梁寬度：B=8.5m；4. 橋梁中軸線曲線半徑：R=100m；5. 年均溫差：

8、+30 oC，-25 oC；6. 防撞護欄采用新澤西護欄（寬度50cm，高100cm，具體重量請根據(jù)自己擬定的圖紙計算）；7. 橋面鋪裝采用：1cm厚的瀝青改性防水層，9cm厚的瀝青混凝土。8. 施工方法：滿堂支架施工；二：截面與護欄的設計及相關技術參數(shù)的確定2.1 主梁截面設計已知橋?qū)?.5米，根據(jù)相關規(guī)范，擬定曲線梁橋橫截面如下2.2 新澤西防護欄設計 尺寸如下 由于護欄不是受力構(gòu)件，因此采用C20混凝土，截面積A=0.2654m22.3 橋面鋪裝及二期恒載 已知橋面鋪裝采用1cm厚的瀝青改性防水層，容重取12KN/m3 ，9cm厚的瀝青混凝土，容重22KN/m3, C20混凝土容重為24

9、KN/m3，所以二期恒載2.4 汽車活載 根據(jù)公路工程技術標準（JTG B01 2003）規(guī)定取三：建模3.1 建模步驟 （1）建立項目 （2）建立節(jié)點，建立單元，建立節(jié)點單元可以直接在邁達斯里面建立，也可 以通過建立節(jié)點單元表格然后導入。 （3）設置材料，本題目為C50混凝土 （4）截面特性設置，有兩種方法，可以通過設計截面的設計用數(shù)值截面導入 導入CAD的dxf格式，也可以直接輸入尺寸（外部，內(nèi)部輪廓尺寸） （5）建立約束條件。 （6）施加荷載條件，包括一期恒載，二期恒載，整體溫升，整體溫降，活載 作用下中載，內(nèi)偏，外偏。 （7）運行分析，求解不同荷載工況下的內(nèi)力圖（彎矩，軸力，剪力），支

10、座 反力，影響線，計算荷載組合，彎矩和支座反力包絡圖。3.2 具體建模設置參數(shù)3.2.1 截面特性的輸入（如下圖）設計截面為單箱單室截面，并輸入外部輪廓尺寸和內(nèi)部輪廓尺寸，剪切驗算及腹板厚度抗剪用最小均自動生成。3.2.2 邊界條件設置 中間兩個支座和邊支座為抗扭支座，其余支座不抗扭，每個支承約束均設為剛性連接，其支座節(jié)點坐標從左起分別為1號支座（63，64） 2號支座（44） 3號支座（59，60）4號支座（57，58）5號支座（11）6號支座（52，53）支座支承表如下值為1表示這個方向上有約束，為零表示這個方向自由，從表示可以看出1，3，4，6號支座的兩個支承在Z方向均為1，即能抗扭，4

11、號支座固定，在任何方向均不能有位移，其他支座均能沿切向和徑向發(fā)生位移（為了適應溫度，徐變收縮等因素產(chǎn)生的變形），2號支座與5號支座不具有抗扭功能。3.3 荷載荷載工況靜力荷載工況1：一期恒載，自重系數(shù)為x=0.y=0.z=-1(即豎直向下)靜力荷載工況2：二期恒載，前面已算為24.21KN/m,設置參數(shù)為梁單元荷載，荷載工況二恒，荷載類型為分布荷載，不偏心，荷載大小P1,P2均設為-24.21，其余均為默認設置。如下圖溫度荷載：溫度上升30度，下降25度汽車荷載：分中載，內(nèi)偏，外偏四：結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析4.1 一，二期恒載內(nèi)力及變形彎矩剪力扭矩整體升溫彎矩剪力扭矩整體降溫彎矩剪力扭矩恒載豎向變形扭轉(zhuǎn)

12、變形溫升豎向變形扭轉(zhuǎn)變形溫降豎向變形扭轉(zhuǎn)變形4.2 中載，內(nèi)偏，外偏作用下面截面的內(nèi)力及影響線中載邊跨跨中彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中間支點彎矩中間支點剪力中間支點扭矩外偏邊跨跨中彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中間支點彎矩中間支點剪力中間支點扭矩內(nèi)偏邊跨跨中彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中間支點彎矩中間支點剪力中間支點扭矩次邊跨中載邊跨跨中彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中間支點彎矩中間支點剪力中間支點扭矩次邊跨內(nèi)偏彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中間支點彎矩中間支點剪力中間支點扭矩次邊跨外偏彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中間支點彎矩中間支點剪力中間支點扭矩中垮中載彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中垮外偏彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線中垮內(nèi)偏彎矩影響線剪力影響線扭矩影響線4.3 中載，內(nèi)偏，外偏作用下的彎矩，剪力，扭矩包絡圖和各支座的支反力包絡值。中載彎矩包絡圖剪力包絡圖扭矩包絡圖支座反力包絡圖外偏彎矩包絡圖剪力包絡圖扭矩包絡圖支座反力包絡圖內(nèi)偏彎矩包絡圖剪力包絡圖扭矩包絡圖支座反力包絡圖4.4 荷載效應組合 承載能力極限狀態(tài)= 1.2恒載+1.4活載+0.7（溫度應力+徐變）4.4.1承載力極限狀態(tài)（溫度降低）彎矩包絡圖剪力包絡圖扭矩包絡圖支座反力包絡圖4.4.2承載能力極限狀態(tài)（溫度上升）彎