摘 要

本次设计的对象是苗家坪大桥。根据所给地形和其他设计参数，联系已建桥以及有关文献，结合相关规范，进行方案设计。

钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的重点， 具有强度大、自重轻、抗变形能力强等优点。钢管混凝土拱桥较好地综合满足了修建桥梁所需求的用料省、安装重量轻、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。

采用钢管混凝土系杆拱桥，跨径为112m，系梁高为21.7m。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。本设计根据任务书要求设计一下承式钢管混凝土拱桥。下承式钢管混凝土拱桥美观且受力合理, 但该种桥型设计参数较多, 各参数相互关联, 给设计工作带来了困难。

首先进行桥型方案比选，对主桥进行总体布置设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算。完成上述工作之后，再进行强度、应力验算。同时，本设计严格遵从交通部颁布实施的关于此类桥梁设计、施工规范，最终达到了理论与实践相结合。

ABSTRACT

The content of the present desigen is on the Miaojiaping Bridge. . I design the bridge based on the terrain, design parameters, relevant Standards, bridges which have been built, and the relevant literature. whichadopts the form of concrete-filled steel tube tied arch bridge. The span arrangement is112m. The height ofthe tie girder on the support is 21.7m,and the height of beam is3m.This essay focuseson the design and calculation process of the bridge. Firstly,comparison anddetermination a better between two types is done and overall disposaldesign of the mainspan. Secondly finished the calculation of theinternal force andreinforcing bar on thesuperstructure. Thirdly, check theintensity, stress anddeflection.Finally, check the substructure.

The main contents of the design are as the follows. Lastly, the construction flow diagram is drawn. This design conforms to the relevant Standards which are issued by the ministry of communications, and it combines theory with practice.

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2拱桥的发展 1

1.3 钢管混凝土拱桥的理论研究现状 2

1.4钢管混凝土拱桥的发展优势 3

1.5钢管混凝土拱桥目前存在的问题 4

1.6钢管混凝土拱桥发展趋势 5

1.7例子 5

1.8梁系拱桥的特点 6

1.9工程背景 7

1.10主要技术标准以及材料 8

第2章 系杆拱桥的方案设计 10

2.1主体尺寸的设计 10

2.2拱肋截面设计 10

2.3横撑截面设计 11

2.4主梁截面设计 11

2.5横梁截面设计 11

2.6纵梁截面设计 12

2.7吊杆设计 12

2.8端部截面 12

第三章 荷载计算 14

3.1恒载 14

3.2温度荷载 14

3.3风荷载 15

3.4移动荷载 15

第四章 内力计算 16

4.1荷载组合 16

4.2桥梁单元 16

4.3支撑条件 16

4.4吊杆初拉力 16

4.5内力计算 17

4.6 拱肋在各个荷载组合下的轴力图（单位KN）、弯矩图（单位KN*m）和剪力图（单位KN） 18

第五章 配筋计算 23

5.1主梁预应力配筋计算 23

5.2主梁普通钢筋计算 23

5.3横梁的钢筋计算 25

5.4纵梁钢筋计算 27

第六章 验算 29

6.1拱肋强度验算 29

6.2钢管混凝土拱肋应力验算 32

6.3横撑、K字撑内力及强度验算 34

6.4吊杆内力验算 35

6.5主梁截面内力计算分析 36

6.6主梁内力验算 38

6.7拱肋面内稳定验算 39

6.8主梁跨中截面正截面承载力计算 42

6.9正常使用极限状态计算 51

第七章 致谢 57

第八章 参考文献 58

1. 绪论

1.1引言

拱桥是我国使用很广泛的一种桥梁体系。拱桥和梁桥不仅在于外形不同，更重要的区别是两者受力性能有原则差别。拱式桥梁是有水平推力的桥型结构，其主要承载结构是主拱圈(或主拱肋、拱片等)，在恒载作用下一般仅承受轴向力，在外荷载作用下还将承受弯矩和剪力。在拱桥结构中，系杆拱桥是指将拱肋和纵梁（系杆）两种基本结构组合起来，充分发挥拱肋受压、主梁受弯的结构特性来共同承受荷载，其中又以系杆承受拱脚水平推力为主要特征。从其受力特点而言看，系杆拱桥是拱桥、梁桥和吊桥的有机结合，兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力较强的两大特征。

1.2拱桥的发展

钢管混凝土应用于拱桥，始于20世纪30年代末，苏联建造了跨越列宁格勒涅瓦河101m的下承式钢管混凝土公路拱桥和位于西伯利亚跨度达140m 的上承式钢管混凝土铁路拱桥。此后相当长的时间内，世界范围内再没有修建这种类型的桥梁。1990年, 我国第一座钢管混凝土拱桥——四川旺苍东河大桥建成，该桥为跨径115m 的下承式刚架系杆拱桥。它是我国在钢管混凝土结构理论研究与实际应用上的新的突破，对我国钢管混凝土拱桥的发展影响是巨大的。

由于钢管混凝土结构在桥梁上的应用，同时解决了拱桥高强度材料应用与施工两大难题，因此，钢管混凝土拱桥在我国得到迅猛的发展。近二十年时间里，我国共修建了200多座钢管混凝土拱桥。如1995年建成的广东南海三山西大桥，主桥为45m 200m 45m带悬臂钢管混凝土中承式刚架系杆拱桥，主拱肋采用等截面横哑铃形桁式，用预应力钢绞线作为系杆，平衡主拱与边拱的不平衡推力。2000年建成的广东丫髻沙大桥，主桥为76 360 76 m 三跨连续中承式钢管混凝土刚架系杆拱桥，跨径居当时同类型桥梁之最，施工采用竖向转体与水平转体相结合的方法，转体重量也是国内之最。重庆巫峡长江大桥主孔跨径达460 m，是目前世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥。该桥为中承式桁拱，采用斜拉悬臂缆索吊装施工，于2005 建成，无论在结构设计还是施工方面，该桥均有许多创新之处。我国第一座铁路钢管混凝土拱桥—水柏铁路北盘江大桥，2002 年建成，主

桥结构为上承提篮式钢管混凝土拱，拱脚中心跨度236 m，拱肋横向内倾6.5°，采用水平转体施工，该桥的建成对推动钢管混凝土拱桥在我国铁路桥梁中的应用具有重大的意义。此外，较为典型的还有：广西三岸邕江大桥(主跨270 m)，湖北武汉汉江五桥（主跨280m），广西南宁永和大桥（主跨349.5m），广东东莞水道大桥（主跨280m），湖南南县茅草街大桥（主跨368m），宜昌长江铁路大桥(主跨264m)，安徽黄山太平湖大桥（主跨336m）等。

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