1、 西 南 交 通 大 學本科畢業設計1-45m雙線高速鐵路板拱橋設計(2立柱) 年 級： 2 0 0 7 級 學 號： 姓 名： 專 業： 橋 梁 工 程 指導老師： 2011年 6 月院 系 土 木 工 程 系 專 業 橋 梁 工 程 年 級 姓 名 題 目 1-45m 雙線高速鐵路板拱橋設計(2立柱) 指導教師評 語 指導教師 (簽章)評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章)年 月 日畢 業 設 計 任 務 書班 級 學生姓名 學 號 發題日期： 2011 年 3 月 1 日 完成日期： 2011 年 6月 12 日題 目 1-45m 雙線高速鐵路板拱橋設計(

2、2立柱) 1、本論文的目的、意義 學生在進行畢業設計之前，已對公共基礎課程、專業基礎課程及專業課程進行了有序的分階段學習，對工程結構已建立起了從設計原理到設計方法及施工方法的基本知識結構，但還缺少綜合的系統的運用這些知識來解決實際問題的鍛煉機會。本設計以新建高速鐵路拱橋為背景，讓學生在老師的指導下系統的完成結構設計、結構計算和檢算的全過程。通過本設計可鞏固學生對材料力學、結構力學、混凝土結構設計原理、橋梁工程等知識的掌握，提高學生分析和解決問題的能力；同時可讓同學對橋梁工程的認識更加清晰，全面；通過對有限元軟件、繪圖軟件及辦公自動化軟件的大量使用培養學生的計算機運用能力。 2、學生應完成的任務

3、 （1）相關資料收集及外文翻譯； （2）橋跨總體布置及擬定橋梁細部結構尺寸； （3）運用midas件進行橋梁結構內力分析計算和變形分析； （4）截面鋼筋配筋設計； （5）主要截面配筋檢算； （6）主要截面抗裂檢算； （7）編制畢業設計設計說明書； （8）繪制橋跨布置圖和鋼筋圖； 3、論文各部分內容及時間分配：（共 16 周）第一部分 相關資料收集及外文翻譯 ( 2 周) 第二部分 整體橋跨布置以及截面尺寸擬定 ( 1 周) 第三部分 建立midas結構模型并調整修改模型 ( 3 周)第四部分 結構的內力計算與變形分析 ( 2 周) 第五部分 橋跨結構截面配筋 ( 2 周)第六部分 圖紙的繪制

4、( 2 周)第七部分 設計計算說明書編制 ( 2 周)評閱及答辯 ( 2 周)備 注 指導教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日摘 要本設計主要是關于高速鐵路拱橋的設計，目前我國的高速鐵路快速發展，設計施工水平以處于世界先進水平。我國西南地區地質復雜，河流縱橫，在一些多山地區拱橋是有相當大的優勢的。本設計拱橋的設計跨度為45m，設計為新建高速雙線無石碴鐵路，線路中心線距離4.8m，橋軸線為直線，設計縱坡為-0.15%，橋面橫坡為2人字排水坡，設計荷載為zk活載。由于拱橋的跨度較小，拱橋的施工方法為滿堂支架法。本設計采用橋梁工程軟件midas建立全橋結構模型并進行結構內力以及變形分析，先把橋

5、跨結構分為各若干節段，在midas里面用相應的材料建立單元，并在上面施加相應的荷載，添加邊界條件和施工階段，調整運行模型得到相應的內力和變形。用電子表格整理內力，再根據混凝土結構設計原理和相應規范進行截面的配筋檢算，最后繪制相關的設計圖紙。設計過程中，多次運用計算和繪圖的輔助軟件，特別是涉及到大量的數字運算，采用手算比較繁瑣，而且準確性得不到保證，這時excel電子表格對大量數據的重復處理效率非常有用，本設計在midas的內力整理和截面配筋檢算的計算過程中，都采用了excel輔助工具完成。設計圖紙主要包括橋跨結構的整體布置圖和結構的鋼筋布置圖，繪制時主要用auto-cad繪圖軟件完成相關圖紙的

6、繪制。關鍵詞：雙線高速鐵路 板拱橋 滿堂支架施工 有限元分析abstractthis graduate design is mainly about the design of the two-line rapid transit railway arch bridge. the development of rapid transit railway in our country is very fast at present. the geology in southwest of china is great complex, and the advantage of arch brid

7、ge is reveal in this mountainous and river area. the span of arch bridge is 45 m in my graduate design . this new rapid transit railway design for the two ballastless track lines .the distance of two centerline4.8m, the axes of this bridge is a straight line, and the grade of deck is -0.15 , the her

8、ringbone lateral slope of deck is 2% for draining . the design load standard is the zk live load (double line). because the span of arch bridge is small, the construction method of small arch bridge is full support method.this design adopts the bridge analytical softwaremidas civil. it establishs a

9、full-bridge structure model and analysis the internal force and deformation. first, it divided bridge span structure into several segment, establish units with the appropriate materials and imposed relevant loads on it. add boundary conditions and the construction stage, adjustment of the operating

10、model of the relative internal forces and deformation. finishing internal forces with spreadsheet .and use the theory designing concrete structures and relevant code to design and check the reinforcement of the cross-section. finally ，draw relevant design drawings.because this design involving a gre

11、at deal of numerical calculation, its too tedious to work by hand and the accuracy assuranced hardly. i used many strong soft-wares: auto-cad ,word and excel etc.which also advanced the design efficiency and precision.in my graduate design, the main software to design and check the reinforcement of

12、the cross-section is excel spreadsheet, the main drawing software is auto-cad.key word: two-line rapid transit railway arch bridge full support method finite element analysis目 錄第1章 緒論11.1 概述11.1.1 拱橋的發展歷史及結構受力特點11.1.2 現代拱橋的發展31.2 設計基本資料51.2.1 主要技術標準51.2.2 設計依據6第2章 主要尺寸擬定72.1 主要材料參數72.2 橋跨結構平面的總體布置72

13、.2.1 橋面高程及縱坡確定72.2.2 拱腳位置確定82.2.3 拱軸線的選取82.2.4 立柱位置的選取92.2.5 最終橋梁結構布置92.3 結構截面尺寸擬定102.3.1 梁的截面尺寸102.3.2 板拱截面尺寸112.3.4 立柱截面尺寸11第3章 建立midas結構模型123.1 模型各結構節段劃分123.1.1 梁體節段劃分123.1.2 立柱節段劃分133.1.2 板拱節段劃分133.2 模型單元的建立143.2.1 材料143.2.2 截面143.3 邊界條件153.4 時間依存性材料163.5 結構荷載163.6 施工階段定義213.7 模型修改調整22第4章 結構內力 變

14、形分析244.1 荷載組合244.2 結構的內力244.2.1 梁體的內力244.2.2 板拱的內力284.2.3 施工階段作用下板拱內力324.2.4 立柱的內力334.2.5 帽梁的內力354.2.6 拱橋整個結構反力364.3 結構的變形374.3.1 梁體豎向變形374.3.2 梁體橫向變形39第5章 結構截面配筋及檢算415.1 鐵路橋跨結構截面配筋原則415.1.1 受彎構件截面受力的幾個階段415.1.2 按容許應力法計算的基本假定425.1.3 截面換算原理445.1.4 鋼筋種類及其布置原則445.2 梁體截面配筋455.2.1 t形截面梁配筋原理455.2.2 梁體正截面抗

15、彎配筋475.2.3 梁體斜截面抗剪配筋585.2.3 梁體斜筋及構造配筋605.3 板拱截面配筋615.3.1 偏心受壓截面梁配筋原理615.3.2 板拱截面配筋及檢算655.3.3 板拱斜截面抗剪配筋705.3.3 板拱穩定性驗算725.3.4 板拱斜筋及構造配筋735.4 立柱截面配筋735.4.1 軸心受壓截面梁配筋原理745.4.2 軸心受壓截面梁配筋755.4.3 立柱穩定性驗算755.4.4 立柱截面配筋結果765.5 帽梁截面配筋76第6章 橋跨結構裂縫檢算786.1 受彎構件裂縫產生原因786.2 受彎構件裂縫計算原理786.3 受彎構件裂縫計算79結 論83致 謝84參考文

16、獻85附 錄86第1章 緒論1.1 概述1.1.1 拱橋的發展歷史及結構受力特點拱是一種自然與合適的結構型式，它總是令人賞心悅目而且清晰地表達出它的功能。拱極易融入環境和滿足大眾的審美習慣與需求。著名的結構專家林同炎曾經說過“拱是結構也是建筑”。英語中的“建筑(architecture)”一詞可能是由“拱(arch)”衍生而來。因此，拱受到廣大橋梁設計師的喜愛。在現代橋梁設計中，許多拱橋的方案往往因其建筑學方面的意義而被選中。與此同時，對建筑結構造型的追求，促使拱結構的形式不斷變化與翻新，也出現了結構異化的現象。拱，作為一種結構，在荷載作用下主要承受軸向壓力，用拱圈或拱肋作為主要承重結構的橋梁

17、稱為拱橋。顯然，受壓性能極好的石拱橋是歷史上最先發展的橋梁之一。在古代，拱橋起源于模仿石灰巖溶洞中天然形成的“天生橋”。據說美索不達米亞（mesopotamia）中亞底格里斯河和幼發拉底河流域間的古王國，現今伊拉克所在地）人，曾在古羅馬人建造石拱橋以前的 2000 多年，就造過這種橋梁。我國隋朝開皇十五年至大業元年間（公元 595605年），由匠人李春在現河北省趙縣建成一座跨越河的石拱橋（圖1-1）至今著名于世。該橋初稱趙州石橋，后稱安濟橋，為一空腹式單孔圓弧石拱橋，全部用石灰巖石塊建造，全長 50.83m，凈跨37.02m，矢高7.23m，矢跨比（矢高與跨徑之比）小于1/5，橋面寬 9m，行

18、車道縱坡 6.5%。拱由 28個石拱（窄拱）并列組成，每個拱圈石厚約1.03m，長約1.0m，寬在拱頂處為0.25m，部分拱石在趨近拱趾處逐漸放寬，使整個拱圈在拱趾處有較大寬度。在拱圈上壓有一層厚0.160.3m的護拱石，并列圈每隔一段距離設有鐵拉條和鉤石，有利于各列圈石共同受載，不致解體。在大拱圈之上，每側設有兩個小拱，可以減輕橋的自重，并增加泄洪面積，也使橋面平緩，便于通行。該橋雖在1300余年中經受多次洪水及地震，至今安然無恙，公認為世界現存最早、跨度最大、造型最新的石拱橋。除趙州石橋外，我國著名的石拱橋還有北京的盧溝橋（建成于1192年，長265m，寬8m，由11孔石拱組成），蘇州的寶

19、帶橋（相傳在唐代建造，全長317m，由53個連續石拱組成）等。古羅馬人認為橋是由于神的感召力量才存在的，因而他們將建造石拱橋的任務委托給由大祭士馬克西姆斯（maximus）為首的一個教士階層來建造。古羅馬時代石拱橋的拱圈呈半圓形，拱石要經過仔細地切割和鑿磨，并單憑石塊自身的重力將拱圈擠緊，拱石的縫隙間不填砂漿。由于尚不能修建深水基礎，當時石拱橋墩的寬度與拱的跨度比大多為1/31/2。這種橋多半在施工時有臨時支架，直到加上拱頂石使全拱形成一個結構后，才將臨時支架撤除。這時所建的跨河石拱橋，只有較窄的車道，并且橋下不能通航，往往因為橋身（含拱圈和橋墩）阻水面積過大，而被洪水所沖毀。今天， 英國西約

20、克郡的威柯勒橋就是一座早在1800年前建造成的，類似古羅馬人砌筑的石拱橋。西班牙境內還有一座建成于公元98年的6孔石拱橋，名為阿爾坎塔拉（alcantana）橋，它的橋墩建造在巖石上，中間兩孔跨度各為28m，橋面高出谷底 52m。圖1-1 趙州橋拱橋的另一種明顯優勢是其造型美觀，許多著名拱橋甚至成為一個城市，一個地區的旅游景點，不少風景區還專門配置各式拱橋裝點景色。這是因為拱橋可做成各種和周圍景觀協調的曲線樣式，或用連拱入波浪，體現一種韻律；或大拱、小拱巧妙搭配，在變化中蘊含協調；或大拱、小拱相疊，從層次上表現柔和之美、曲線之美；也有的工程師匠心獨運將橋做成異形拱，使之既具備交通功能，有事一座

21、城市雕塑和造型，以顯現創作者對城市或靈氣、或精神、或展望的想象。各種橋型都可以做的很美，單像拱橋這樣變化之多、適應性之強是其他橋型所不能比的。拱橋還有一個優點就是其構造簡單，尤其是中、小跨徑圬工拱橋，不需要大型設備和復雜技術，建橋技術容易掌握，有利于廣泛應用。對于大跨徑拱橋，近來轉體施工法和勁性骨架拱的應用，使其建造過程比同跨徑其他橋型（如斜拉橋、懸索橋）容易便捷。拱橋的主要缺點就是其自重大，相應的水平推力也比較大，增加了下部結構的工程量；此外，工程師精心設計的拱軸線可以使拱處于很理想的受力狀態，但當基礎發生變形和沉降時所產生的附加內力是很大的，因此拱橋對基礎的要求比其他橋型嚴格，通常拱腳都要

22、置于很可靠的基礎上，例如整體性較好的巖石上。拱腳水平推力還可以產生另一個不良后果，即多空連拱的中間墩，其左右拱的水平推力是相互平衡的，一旦一空出問題，其他孔也會因為水平力不平衡而相互毀壞。拱橋的其他特點如建造高度較大，施工時常需搭支架等也使某些種類的拱橋建設受到一定的限制。對于拱橋的這些優缺點，在建橋時還應結合橋址處的地質地理特點及其他環境因素，進行多方面，多方案的綜合比較。謹慎的決定選擇哪種樣式的橋梁。一般來說，在地質條件的山區，中、小跨徑的拱橋是最具有競爭力的；在地質條件較差或平原地區也常選擇無推力拱的方案。1.1.2 現代拱橋的發展隨著生產力的不斷發展，拱橋的設計和施工技術的不斷進步，現

23、代的結構型式也愈來愈多。按照常用的拱橋分類方法有三種：（1）按照承重結構與橋面系之間的位置關系，又可分為上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋；（2）結構型式劃分有：板拱橋、雙曲拱橋、箱形拱橋、肋拱橋、剛架拱橋、系桿拱橋；（3）。按照建橋材料（主要是針對主拱圈使用的材料）可以分為圬工拱橋、鋼筋混凝土拱橋、鋼拱橋、鋼管砼拱橋等；1、石拱橋現代石拱橋是圬土拱橋中的一支。石拱橋具有施工簡單、造價低廉、因地制宜、就地取材等優點，因此在歷史上是最早出現一種拱橋，并且到20世紀仍然有其生命力。現代石拱橋的特征是跨徑大，拱上建筑為空腹式，其立面展示出視覺上通透，感覺上輕型。 2、鋼筋混凝土拱橋自從1824年波特

24、蘭水泥問世，1850年出現鋼筋混凝土以來，作為重要的結構材料，在橋梁工程中得到廣泛運用，產生了多種結構型式的鋼筋混凝土拱橋。鋼筋混凝土拱橋的主要結構型式有：雙曲拱橋、箱形拱橋、桁架拱橋、剛架拱橋。（1）雙曲拱橋1964 年江蘇省無錫縣建橋工程隊因地制宜，就地取材，繼承傳統的拱橋技術，創造了中國獨有的雙曲拱橋。其中：湖南省長沙湘江大橋，全長1532 米由8 孔跨徑76 米和9 孔跨徑50米雙曲拱，是修建最成功的雙曲拱橋，主跨150 米的河南省前河大橋，是中國最大跨徑的雙曲拱橋。 （2）箱型拱橋箱型拱橋是大跨徑鋼筋混凝土拱橋的一種比較經濟、合理的型式。1979 年建成的主跨150 米的四川省宜賓馬

25、鳴溪金沙江大橋，是國內用纜索吊機吊裝施工的跨度最大的鋼筋混凝土箱型拱橋；1989 年建成主跨200 米的重慶市涪陵烏江大橋，是一座用中國獨創的轉體施工建成的特大跨鋼筋混凝土箱型拱橋；1997 年建成的重慶市萬縣長江大橋，采用了鋼管混凝土勁性骨架，建成了420 米單孔上承式箱形拱橋，該橋是目前世界上跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋。（3）剛架拱橋 鋼筋混凝土剛架拱橋是20 世紀七十年代發展起來的一種新的輕型鋼筋混凝土拱橋。其特點是從簡化拱上建筑著眼，利用斜撐將橋面位于拱的1/4跨徑處的最不利荷載傳至拱腳，以改善主拱的受力。鋼筋混凝土剛架拱橋特別適用于中小跨徑橋梁。1985 年建成的廣東省清遠北江大橋，是

26、中國規模最大的鋼筋混凝土剛架拱橋，該橋全長1058.04米，由345 + 870 + 445米共15孔剛架拱組成；1993年建成的江西省德興東安江太白大橋，將鋼筋混凝土剛架拱橋的跨徑提高到130米。3、鋼拱橋國外大跨度拱橋中，鋼拱居多。據資料統計，目前世界上跨度超過300m鋼拱橋有15余座，其中主跨超過500m的有3 座。早在1932年修建的澳大利亞悉尼港拱橋，跨度503m至今仍為世界上跨度最大的公鐵兩用鋼拱橋。1977年修建的美國新河公路拱橋，跨度為518.2m，該橋橋面在新河峽谷水面以上267m，是世界上通航凈空最高者之一。近年來我國的鋼拱橋的發展很快，相繼建成了幾座大跨度的鋼拱橋。196

27、9 年建成的四川攀枝花渡口大橋 ，跨徑為180米；2003年建成的主跨550m上海蘆浦大橋，居當時世界同類橋梁之首，被譽為“世界第一鋼拱橋”。4、鋼管混凝土拱橋1937年和1939年，前蘇聯建成了兩座跨徑分別為110m和140m的鋼管混凝土拱橋。此后的相當長時間內，世界范圍內未見有這種橋梁修建的報道。1990年，中國第一座鋼管混凝土拱橋旺蒼東河大橋在四川建成。由于鋼管混凝土拱橋具有材料強度高、施工方便、造型美觀等優點，又適逢我國大規模的交通基礎設施建設時期，鋼管混凝土拱橋便在我國得到迅速的發展。隨著數量的增多，跨徑與規模也不斷增大，分布區域也越來越廣。據不完全統計，我國己建和在建的鋼管混凝土拱

28、橋已達200余座。已建的鋼管混凝土拱橋中，跨徑最大的是2000年建成的廣州丫髻沙大橋，主跨跨徑達360m。從結構類型來看，上承式中跨徑最大的是主跨為288m的重慶奉節梅溪河橋；中承式有推力的跨徑最大的是主跨為308m的浙江省淳安縣(千島湖)南浦大橋；中承式無推力的是主跨360m的廣州丫髻沙大橋，下承式剛架系桿拱跨徑最大的是跨徑為280m的湖北武漢的漢江三橋，下承式無推力跨徑最大的是主跨150m的天津彩虹橋。我國目前仍處于交通基礎設施建設的高潮，鋼管混凝土拱橋的應用仍在不斷發展之中。在建的大跨徑與大規模的鋼管混凝土拱橋有廣西南寧永和大橋(338m)、另一座是重慶市巫山縣巫峽長江大橋(460m)、

29、湖南茅草街大橋(368m)、杭州市錢江四橋(190m)、鄭州深河公路二橋主橋(8100m)等。1.2 設計基本資料1.2.1 主要技術標準橋梁布置： 45m雙線高速鐵路板拱橋設計(2立柱)；橋梁等級：新建雙線高速鐵路；結構自重：混凝土容重按26kn/m計算；二期恒載：按134kn/m計算；橫向搖擺力：以100kn的集中力加在結構的最不利位置；列車制動力：以橋梁靜荷載的10%計算；橫向風力：參見鐵路橋涵設計基本規范（tb 10002.1-2005）4.1.1；活載：z-k標準荷載；系統溫度荷載：整體升溫為16,整體降溫為-16；溫度梯度荷載：日照溫度正梯度10（梁高方向），寒流溫度負梯度-5（梁

30、寬方向）；支座沉降：拱腳支點-0.005m，梁端支點-0.005m；橋面寬度：總寬12.2m，1.6+2.1+4.8+2.1+1.6；橋梁坡度：縱坡-0.15%（沿線路方向） 橫坡2.0%。；1.2.2 設計依據鐵路橋涵設計基本規范（tb 10002.1-2005）鐵路橋涵混凝土與預應力混凝土結構設計規范（tb 10002.3-2005）鐵路橋涵混凝土和砌體結構設計規范（tb 10002.4-2005）鐵路橋涵地基和基礎設計規范（tb 10002.5-2005）高速鐵路設計規范（試行）（tb 10621-2009 j971-2009）第2章 主要尺寸擬定2.1 主要材料參數梁部混凝土：采用c5

31、5高性能混凝土；帽梁、立柱：采用c50混凝土；板拱：采用c50混凝土；鋼筋：主筋：hrb335構造鋼筋：hrb335箍筋：hpb235hpb235鋼筋在主力或主力+附加力作用下，容許應力分別取130mpa和160mpa；受力筋及構造鋼筋為hrb335，母材及縱向加工的閃光對接焊接接頭主力或主力+附加力作用下，容許應力分別取180mpa和230mpa；參見鐵路橋涵混凝土與預應力混凝土結構設計規范（tb 10002.3-2005）5.2.2；設計最后考慮鋼筋和混凝土強度的充分利用，梁體c55混凝土，其它結構的混凝土也由c45混凝土提高到c40混凝土。受力鋼筋采用28，22，箍筋為12，其他構造鋼筋

32、為20。2.2 橋跨結構平面的總體布置2.2.1 橋面高程及縱坡確定由dk106+200dk187+800的線路詳細縱斷面圖來確定和計算出排水河兩岸的線路高程。再由排水河縱斷面圖上確定出線路里程和對應的高程左岸：里程dk172+020m，高程522.04m；右岸：里程dk1723+105m，高程521.91m。線路的設計縱坡i=-0.15%。路詳細縱斷面見圖2-1：圖2-1 路詳細縱斷面2.2.2 拱腳位置確定由45m的跨徑和自然邊坡穩定線，拱的基礎要放置在自然邊坡穩定線內，地形地貌，剝蝕中低山地貌，溝壑縱橫，切割深，線路跨越排搞河，為山澗“u”型河谷，坡面陡峻，貴陽端近于直立，廣州端縱坡約4

33、5，河谷深切，深約60m；排水河縱坡較陡，河床平緩；坡面植被多為低矮灌木、喬木；橋址施工交通條件極其不便。橋址區無特殊巖土，橋址兩側為砂質板巖夾變質粉細砂巖，上層強風化層（w3）淺灰色夾灰深色，其下為弱風化層（w2）灰色、青灰色，巖質新鮮、質地較堅硬，性脆，巖體較完整。由以上地質條件以及線路的設計高程等多因素來確定橋址的位置。2.2.3 拱軸線的選取拱軸線的選取是拱橋設計里面的一個重要環節，合理的拱軸線對拱橋的合理受力有很大作用，鐵路橋涵設計基本規范（tb 10002.1-2005）中建議設計拱軸線可以采用恒載壓力線或者恒載及均布全跨的一半列車靜活載的壓力線作為拱軸線，當采用懸鏈線時，宜采用較

34、小的m值。目前該設計暫以圓弧線作為拱軸線，建模求出內力以后再加以調整，拱橋的矢跨比為11/45，滿足鐵路橋涵設計基本規范中5.2.1規定，拱橋的矢跨比為1/31/7的范圍，本設計計算矢高f=11m。2.2.4 立柱位置的選取設計的題目為1-45m雙線高速鐵路板拱橋設計(2立柱)，為了使受力更為合理，兩立柱對稱布置，立柱的位置的選取也是該設計是否合理的一個重要考慮因素，選取的思路是讓整個梁的正負彎矩大致相等。拱形式采取無鉸拱，拱頂與梁剛性連接為整體。本設計立柱的位置選取先采用結構力學解兩次超靜定，求出反力，在根據彎矩選擇合理位置，1/2跨簡化計算簡如圖2-2:圖2-2 力矩分配法選取立柱的合理支

35、承位置根據，求出,同時用midas模擬多種兩立柱的立柱位置，加好邊界和荷載后，通過結構內力分析在選擇合理的立柱位置，最終設計立柱距梁端18m。2.2.5 最終橋梁結構布置最后立柱的位置的選取還有midas建立的模型計算出的內力調整，拱形式采取無鉸拱，拱頂與梁剛性連接為整體。拱橋的總體布置圖2-3：圖2-3 拱橋的總體布置2.3 結構截面尺寸擬定2.3.1 梁的截面尺寸由全國高速雙線鐵路設計的橋面尺寸基本參照圖2-4：圖2-4 高速雙線鐵路設計的橋面尺寸參照圖本設計梁的類型選為t形梁，上翼緣寬1220cm，t形梁采用實腹式，梁高暫定為150cm，建模檢算后在進行優化，上翼緣高20cm，腹板寬90

36、0cm。如下圖2-5：圖2-5 梁截面尺寸2.3.2 板拱截面尺寸板拱初定為矩形，截面寬750cm，高120cm，為使施工方便，全拱為等截面。如下圖2-6：圖2-6 立柱截面尺寸2.3.4 立柱截面尺寸立柱截面為矩形截面，寬700cm，高90cm。如下圖2-7：圖2-7 立柱截面尺寸立柱頂部上有帽梁結構，墊石與支座放在其上，在midas里面模擬為矩形橫梁，矩形截面尺寸擬定為1.5m1.5m。帽梁的作用是將梁上的荷載均勻的傳至立柱。第3章 建立midas結構模型3.1 模型各結構節段劃分3.1.1 梁體節段劃分t梁全長70m，立柱到梁端距離18m，跨中與梁的固結長度為10m，固結段邊緣到立柱距離

37、為12m，梁體縱坡-0.15%（沿線路方向），立柱到梁端的18m平均劃分為10個節段，固結段邊緣到立柱得12m也平均劃分為10個節段，跨中固結段平均劃分為6個節段。坐標原點為1#拱腳處。梁體各節點坐標值如下表3-1：表3-1 梁體個節點坐標值節點號x/my/mz/m節點號x/my/mz/m1-12.58 0.00 12.51 2422.50 0.00 12.46 2-10.78 0.00 12.51 2524.23 0.00 12.46 3-8.98 0.00 12.50 2625.95 0.00 12.46 4-7.18 0.00 12.50 2727.42 0.00 12.46 5-5.3

38、7 0.00 12.50 2828.62 0.00 12.45 6-3.57 0.00 12.50 2929.82 0.00 12.45 7-1.77 0.00 12.50 3031.02 0.00 12.45 80.03 0.00 12.49 3132.22 0.00 12.45 91.83 0.00 12.49 3233.42 0.00 12.45 103.63 0.00 12.49 3334.62 0.00 12.45 115.44 0.00 12.49 3435.82 0.00 12.44 126.63 0.00 12.48 3537.02 0.00 12.44 137.83 0.00

39、 12.48 3638.23 0.00 12.44 149.03 0.00 12.48 3739.44 0.00 12.44 1510.23 0.00 12.48 3841.23 0.00 12.44 1611.43 0.00 12.48 3943.02 0.00 12.43 1712.63 0.00 12.48 4044.82 0.00 12.43 1813.82 0.00 12.47 4146.62 0.00 12.43 1915.02 0.00 12.47 4248.42 0.00 12.43 2016.22 0.00 12.47 4350.22 0.00 12.42 2117.42 0

40、.00 12.47 4452.02 0.00 12.42 2219.05 0.00 12.46 4553.82 0.00 12.42 2320.77 0.00 12.46 4655.62 0.00 12.42 4757.42 0.00 12.42 3.1.2 立柱節段劃分1#立柱高319cm，2#立柱高315cm，由于立柱為軸心受壓構件，受力情況簡單，為了減小模型的分析時間，所以兩個立柱都平均劃分為兩個節段，立柱中心距梁端18m，立柱上有1.5m高的帽梁。立柱各節點坐標值如下表3-2：表3-2 立柱各節點坐標值節點號x/my/mz/m565.44 0.00 7.38 575.44 0.00 9

41、.66 7539.44 0.00 7.42 7639.44 0.00 9.44 915.44 0.00 5.30 11339.44 0.00 5.39 3.1.2 板拱節段劃分拱橋的拱圈存在一定的彎矩，為偏心受壓構件，無鉸拱的拱腳的彎矩和軸力比較大，立柱位置還存在較大的剪力、彎矩和軸力，受力情況復雜，節段的劃分也比較詳細，共劃分為32各節段，板拱各節點坐標值如下表3-3：表3-3 板拱各節點坐標值節點號x/my/mz/m節點號x/my/mz/m860.00 0.00 0.00 10222.50 0.00 11.00 871.10 0.00 1.33 10324.23 0.00 10.95 88

42、2.28 0.00 2.59 10425.95 0.00 10.79 893.54 0.00 3.78 10527.42 0.00 10.57 904.43 0.00 4.54 10629.35 0.00 10.17 915.44 0.00 5.30 10731.01 0.00 9.70 926.57 0.00 6.08 10832.64 0.00 9.13 937.70 0.00 6.86 10934.24 0.00 8.47 949.21 0.00 7.71 11035.79 0.00 7.71 9510.76 0.00 8.47 11137.30 0.00 6.86 9612.36 0.

43、00 9.13 11238.37 0.00 6.12 9713.99 0.00 9.70 11339.44 0.00 5.39 9815.65 0.00 10.17 11440.42 0.00 4.65 9917.42 0.00 10.54 11541.46 0.00 3.78 10019.05 0.00 10.79 11642.72 0.00 2.59 10120.77 0.00 10.95 11743.90 0.00 1.33 11845.00 0.00 0.00 3.2 模型單元的建立3.2.1 材料模型的材料除鋼材外一共有三種（midas里面沒有考慮鋼材，主要是因為我們的設計題目為1-

44、45m 雙線高速鐵路板拱橋設計(2立柱)，整個結構只配普通鋼筋，沒有預應力鋼束，用midas建模并運行分析得出內力以后通過手算配筋），梁部混凝土采用c55高性能混凝土；帽梁、立柱以及板拱采用c50混凝土；另外還有一種c0的材料，其材料的彈性模量很大為為7.00e+007kn/，這種材料是為了模擬施工階段梁體的澆筑時支架搭在拱圈上，并且在此時梁體混凝土的強度還沒有達到承載的強度，降梁體的混凝土支座模擬為荷載加在拱圈上，這種材料就是起到支架的作用。3.2.2 截面模型中的截面均從cad圖形中直接導入，先在cad中將所用截面做好，保存為dxf格式，再在midas中使用截面特性計算器降所需的cad截面

45、導入，如圖3-1：圖3-1 midas導入截面過程生成截面，計算截面特性，最后保存為.sec截面，以供在midas建立單元時使用（在midas導入.sec截面是注意要輸入截面的各項參數）。將上一步中建好的節點用各自對應的單元連接。模型概圖如下3-2:圖3-2 模型概圖3.3 邊界條件本設計拱橋為無鉸拱，拱腳支承為固結，在midas里面模擬為dx，dy，dz；rx，ry，rz全部約束。拱頂與梁體的固結在模型里面模擬為彈性連接下面的剛性連接，供上的99105號節點分別于梁體的2227號剛性連接；梁體左端只約束dy，dz，rx；梁體右端也只約束dy，dz，rx；立柱與梁體的連接，由于立柱上有帽梁，先將帽梁與立柱剛性連接，在梁體下支座位置先建立節點，將這些節點與梁上節點剛性連接，再在帽梁節點與梁體下支座節點用只受壓連接模擬實際支座連接起來。一般支承的邊界條件如下表3-4：表3-4 一般支承的邊界條件彈性連接里面有剛性連接和只受壓連接兩類，數量較多，此