地道桥ｃａｄ系统软件使用手册5

地道桥ｃａｄ系统软件使用手册5内容摘要：

顶板厚度：跨度在 米时，顶板厚度取 米时；跨度在 米时，顶板厚度取 米；跨度在 米时，顶板厚度取 米。 底板厚度：底板厚度可比顶板厚度略大些，一般大 米。 边、中墙厚度：边墙和中墙可选用相同的厚度，一般为顶板厚度的 倍，并要考虑施工时架立钢筋和捣固混凝土 的方便。 总之，合理的构件截面尺寸比例，应该使混凝土和钢筋用量同时为最省并便于施工。 框架结构的杆件可做成等截面的，但跨度较大的结构，宜设计成变截面的。 当采用梁端局部加厚的变截面杆件（又叫加腋梁）时，其加腋的高度约为 （ B 为边墙厚度），斜面与水平线成3045 度的倾角。 同时还需要考虑到整个桥跨的建筑造型。 但梁腋对抵抗弯矩来说，它的有效斜度规范中规定最大为 1:3. 结构尺寸数据内容如下图 6对话框所示（以单跨桥为例） 7 图 6 结构尺寸数据 其中： “桥交角”为铁路和公路中心线间夹角。 无斜交角 度时输入 90度；斜交时按实际轴线间夹角输入。 桥斜交角度即为 90度减去桥交角之值。 桥交角角度小于 75时，程序会有钝角加强处理，并绘制钢筋加强图 正桥宽就是常规所说的沿公路方向的宽度。 “顶板底板纵向钢筋布置方式”可选择零正交、正交或斜交。 桥交角为 90度时，程序自动定义为零正交，有斜交角度时可选择斜交布置和正交布置两种。 “钢筋数量统计方式”可选择每延米或全长。 “纵向钢筋放置”可选择主筋外或主筋内。 本对话框中出现的长度：有斜交角度时候就是输入的斜长，不是投影后的长度，无斜交角 度时候按实际的长度输入即可。 在本说明中的 P14对数据输入还有详细的解释 其它数据，根据对话框内中右上方的示意图进行输入，单位为毫米。 （二） 材料特性数据 设计框架式铁路地道桥时，应考虑下列荷载，并按可能的最不利组合情况进行计算： 荷 载 分 类 荷 载 名 称 主 力 恒 载 结构自重 土的侧压力 混凝土收缩和徐变的影响 活 载 列车活载及冲击力 长钢轨纵向力 公路活载 列车活载所产生的土压力 人行道活载 附 加 力 制动力、温度变化的影响 特 殊 荷 载 列车脱轨荷 载、长钢轨断轨力、汽车撞击力 8 当比较后，如采用主力和附加力的组合作为设计荷载时，材料的基本容许应力乘以提高系数。 （ 1）、恒载： 一、 结构自重 结构材料的自身重量是经常存在的一种荷载。 这里所谓“结构自重”不单单地指结构本身而言，还包括了覆盖在结构物上面的铁路线路上部建筑的重量。 地道桥的主体结构可取一米做为计算单元。 在一米的计算单元中，结构自重的计算如下： （一） 顶板自重均布恒载 （二） 顶板加腋重，视为三角形的分布荷载，并作用在顶板各跨的端部。 （三） 底板自重均布荷载。 （四） 中墙及边墙自重为集中力荷载。 二、 土的侧压力 作用在框架 两侧的土体侧向压力，按库伦理论（楔体极限平衡理论）所推导的主动土压力计算。 其公式为： q=γ *hˊ tg2(45176。 Φ /2) 三、 混凝土收缩的影响 对于刚架结构，混凝土收缩的影响系假定用降低温度的方法来计算。 结构为整体灌注的钢筋混凝土时，相当的降低温度为 15℃，线膨胀系数 a＝。 由于主体框架结构是分两步灌注的，先灌注底板，然后再灌注墙及顶板。 当底板灌注完毕后，养生期间，混凝土的大部分收缩已经发生。 当灌注顶板时，可以认为底板已不再大量收缩，所以，混凝土的收缩影响，主要是顶板的收缩。 又由于结构是对称的 ，因而顶板左右两端的收缩量是相等的。 （ 2）活载 一、 列车活载 （一）中一活载 加载时，可由计算图式中任意截取，或采用特种活载。 （二）列车活载在横向上的作用范围 活载横向分布宽度 B 为： 在轨底面上，由枕木两端向下分布至结构顶板底，其坡线在道碴及顶板内为 1： 1。 对双线及多线，如中间分布线无重叠，按单线处理，有重叠时需进行计算。 承受多线荷载的桥跨结构，其竖向活载，双线时应为两线活载总和的 90％；三线及三线以上时应为各线活载总和的 80％，各线均假定按同样情况的最不利活载采用。 （三）换算均布活载 为了计算上的 方便，上述的标准重荷载可以换算为均布的换算荷载。 它是以加载长度 l 和影响线最大纵坐标位置 a 来决定的。 在计算中，常常把一定长度的框架结构切割出一延米的一条作为计算单元来考虑。 这是为了计算简化，把一个原属空间结构的问题当做平面问题来处理。 这样，对于列车活载就要按全桥线路数求出总的荷载，然后再按横向分布宽度求出每延米计算单元上的列车均布活载。 但是，在一个多线桥上，有时可能只有一线行车，有时也可能多线同时行车。 由于每一种行车情况下列车活载分布宽度都不同。 故当截取 宽作为计算时，就需要选取最不利的行车情况下 ，所产生的每延米的列车均布活载作为计算列车活载。 二、冲击力 列车活载包括冲击力时，应将静活载所产生的力乘以冲击系数（ 1＋ μ ）。 设计顶板时，应按全部冲击力计算；设计边、中墙及底板时，冲击力可以适当减低。 三、列车活载所引起的水平土压力 列车活载作用于主体框架边墙上的侧向水平土压力 P 按下式计算： P＝ ξ qh 式中 qh 在轨底以下深度 h（米）处，活载的竖向压力强度（ t/m2） 9 qh =（ +h）（ t/m2） ξ 系数，填土时采用 ,视设计的控制情况选用。 应当指出列车可能从这 一侧开来，也可能从那一侧开来，甚至是两列车从不同的侧面在两条线上对向开来。 所以，列车活载所引起的土侧压力，可能是一侧的，也就是不对称的；也可能是双侧的，也就是对称的。 因此，在进行荷载组合时要取其最不利的情况。 当进行内力分析时，只需按某一侧来车所引起的土侧压力计算。 对侧来车的情况，只需把结果内力改变符号。 双侧来车的情况，只需将两侧分别有土压时的内力叠加起来即可。 一、 公路活载、人行道活载 框架式地道桥的孔洞是车辆、车群穿越线路的通道。 因此，设计地道桥时必须考虑车辆、人群荷载。 但这些荷载与铁路荷载相比，又有以下 几个不同点： 铁路荷载是作用在桥跨方向（ y）上，而公路荷载是作用在桥跨的垂直方向（ x）上。 铁路活载直接作用在顶板上，公路活载直接作用在底板上。 铁路活载是铁路地道桥框架结构设计的重要荷载，公路活载对产生框架结构的内力值的影响小。 故公路活载可用近似地简化荷载来代替。 以下按三孔框架式地道桥为例予以说明。 （一） 机动车辆活载 对于中孔，主要是机动车辆通行，但在确定公路活载等级时一律不分近似地按汽－ 20级考虑（原因是公路活载作用在桥跨的垂直方向）。 又因为设计地道桥框架结构是按一米为计算单元，故取最不利的轴重 6t－ 12t12t 作为控制计算荷载。 考虑到梁板的分布作用，可以认为每车的轴重在 x（汽车行驶）方向 10 米内分布，于是每车道 x方向每延米底板（地基梁）的汽车荷载为： （ 6+12+12） /10= 若为双车道，汽车荷载为： 2*（ 6+12+12） /10= 按汽车均布荷载计算则为： q 汽 =*2/l2 ， l2为中跨长（从中心到中心距离） 在计算弹性地基梁（底板）时，假定汽车活载在 y(跨度 )方向上的分布也是均布的。 有时，也可以把汽车活载近似地化成几个等效集中力，并按照计算底板时的分段，把集中力放在分段 点上。 （二） 非机动车辆荷载 边跨为走行非机动车的孔道，其车辆活载可按 6 吨（或按实际调查结果分析确定）分布在 x方向 10米范围内，即 x方向每延米为 6/10= 吨，化为均布荷载 q 车 =(l1为边跨长 ) 边跨的净高 h 边 小于中跨的净高 h 中 ，故在边跨底板上应填土高度为 h 土 ＝ h 中 － h 边。 这部分填土荷载应做为公路荷载计算如下： q 土 ＝（ h 中 － h 边 ） γ 土 为了计算的简化，边跨内的非机动车荷载和填土荷载可以化为均布荷载，也可以化为几个等效集中荷载作用在底板计算的分段点上。 （三） 人行道活载 公路规范规定，人群荷载为 250－ 350 公斤 /米 2。 城市郊区行人密集地区一般为 350 公斤 /米 2，但亦可根据实际情况确定。 人群荷载对框架结构所产生的内力是十分微小的，可忽略不计。 或为了计算的简便，可十分粗略地看做为边跨的均布荷载，或几个等效集中力（配合边跨填土及非机动车辆荷载的等效集中力）。 （ 3） 附加力 一、 制动力 制动力应按竖向静活载的 10％计算。 如制动力与冲击力同时考虑时，制动力可按静活载的 7％计算。 双线桥应采用一线的制动力，三线或三线以上的桥应用两线的制动力。 根据计算列车活载时的同样道理，制动力亦应按一线、两线折算为每延米的 列车制动力，并取其大者。 制动力为水平力，其作用点在轨顶以上 2 米。 计算刚架时，移至顶板中线处，不计移动作用点所产生的力矩。 二、 温度变化的影响 桥涵各部构件受温度变化而引起结构内力的影响，应根据当地情况与建造条件按相应的线膨胀 10 系数计算。 钢筋混凝土的线膨胀系数 a＝ 温度变化的幅度，可按当地气候条件决定。 当地最高和最低月平均气温一般取七月份和一月份的平均值。 设计时，应考虑施工季节和混凝土入模温度，然后确定夏季升温度数和冬季降温度数。 （ 4） 数据输入对话框如下图所示 图 7 材料 特性数据 其中： 钢筋容许应力、弯曲受压混凝土的容许应力、无箍筋、斜筋主拉力容许应力、由混凝土承受的拉力容许应力、有箍筋、斜筋主拉力容许应力中数值参照“铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（ ） P21. 建筑物所在地施工阶段温差的平均值 .本系统给出的 15 度基本满足所有地区 . “线上均布荷载重 ”为人行道活载，包括人群荷载、栏杆重、风力等，程序中 14 满足不利的设计要求。 钢筋的弹性模量与混凝土的变形模量比：此数据数值输入参考（ ） P19 列表。 地基土的抗力系数参照“地基和基础设计规范 (TB )” P71，为基底竖向地基的抗力系数。 混凝土的弹性模量：此数据数值输入参考（ ） P9列表。 混凝土泊松比为 ，此数据数值输入参考（ ） P8列表 “路基填土的内摩擦角系数 ”为列车荷载所引起的水平土压力系数，一般取 ,无土压时取 0。 土质好取较小值 ,土质差取较大值 . （三）顶板荷载特 性 数据 顶板上部加载特 性 数据输入对话框如下图 8所 示 11 图 81 荷载特性数据 82 83 其中： “加载情况”可选择单线加载或双线加载，选择双线后，要输入线间距见 82图。 选择特种轴重活载后，可输入设计的轴重及轴距 .如图 83所示。 “设计荷载”可选择中活载，提速活载、特种活载、集中荷载、汽车 1 超 20 级荷载、 12 城 A级汽车荷载、城 B 级汽车荷载、公路 I 级荷载、公路 II 级荷载。 如选择了“特种轴重活载”，则要输入轴重及轴距如图 83。 （四）底板荷载特性数据 底板上部加载特性数据输入对话框如下图 84所示 其中： 输入方法基本同顶板荷载特性数据的输入，一孔和两孔设计时，只输入中孔荷载特性数据即可，三四孔跨边孔荷载特性是灰色不可输入状态，三孔和四孔设计时灰色状态转化为可输入状态，设计者根据具体的实际情况设计输入数据即可。 （五）结构构造尺寸数据说明 现将有关 结构 构造 尺寸数据 参数含义说明如下。 地道桥钢筋混凝土框架的构造如图 图 图 11 和图 12 所示。 框架构造数据对话框如图 6 所示 图 9 单跨地道桥框架构造 13 图 10 二跨地道桥框架构造 图 11 三跨地道桥框架构造 图 12 四跨地道桥框架构造 对话框内有关数据的含义如下： *桥交角 ( 度 ) AF= 桥交角是铁路轴线和公路轴线的夹角。 如图 13 所示框架立体图中的 AF。 角度输。