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midas_civil简支梁模型计算

midas_civil简支梁模型计算
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第一讲简支梁模型的计算

1.1 工程概况

20 米跨径的简支梁,横截面如图1-1 所示。

图1-1 横截面

1.2 迈达斯建模计算的一般步骤

第一步:建立结点

前第二步:建立单元

第三步:定义材料和截面

第四步:定义边界条件

第五步:定义荷载工况

第六步:输入荷载

第七步:分析计算

第八步:查看结果

1.3 具体建模步骤

第 01 步:新建一个文件夹,命名为Model01,用于存储工程文件。这里,在桌面的“迈达斯”文件夹下新建了它,目录为C:\Documents and桌面迈达斯模型 01。

第 02 步:启动 Midas Civil.exe ,程序界面如图 1-2 所示。

图1-2 程序界面

第03 步:选择菜单“文件 (F)->新项目 (N) ”新建一个工程,如图 1-3 所示。

图1-3 新建工程

第04 步:选择菜单“文件 (F)->保存 (S) ”,选择目录 C:\Documents and

桌面迈达斯模型 01,输入工程名“简支梁 .mcb”。如图 1-4 所示。

1-4 保存工程

第 05 步:打开工程目录C:\Documents and桌面迈达斯模型01,新建一个 excel 文件,命名为“结点坐标”。在excel 里面输入结点的x, y, z 坐标值。如图 1-5 所示。

1-5 结点数据

第06 步:选择树形菜单表格按钮“表格 ->结构表格 ->节点”,将 excel 里面的数据拷贝

到节点表格,并“ ctrl+s”保存。如图 1-6 所示。

图 1-6 建立节点

第 07 步:打开工程目录桌面迈达斯模

型01,再新建一个 excel 文件,命名为“单元”。在 excel 里面输入单元结点号。如图1-6 所示。

图1-6 单元节点

第08 步:选择树形菜单表格按钮“表格 ->结构表格 ->单元”,将 excel 里面的数据拷贝到单元表格的“节点1、节点 2”列,并“ ctrl+s”保存。如图 1-7 所示。

1-7 建立单元

第09 步:单击树形菜单的菜单按钮,选择“结构分析 ->模型 ->材料和截面特性 ->材料”,弹出材料和截面对话框,如图 1-8 所示。单击“添加”,弹出“材料数据”对

话框,在设计类型栏里选择“混凝土”,在数据库栏里选择混凝土强度“C30”,其

他为默认选择,然后单击确定,并关闭材料和截面对话框。如图1-9 所示。

图 1-8 定义材料

图1-9 材料数据

第10 步:启动 AutoCAD ,在 AutoCAD 里面以 cm 为单位绘制如图 1-1 所示的截面,并保存为 .dxf 文件,命名为“主梁截面.dxf”,存储在工作目录C:\Documents and

桌面迈达斯模型 01。如图 1-10 所示。

1-10 绘制主梁截面

第 11 步:返回迈达斯主程序界面,选择菜单“工具(T)->截面特性值计算器 (e)”,运

行MIDAS/SPC 程序,在 Setting 对话框中设置 Length 的单位为 cm(与 AutoCad 里面保持一致),如图 1-11 所示。

图 1-11 截面特性值计算器第12 步:选择菜单“ File-

>Import->AutoCAD DXF ”,弹出导入对话框,选择上一步生成的“主梁截面 .dxf”文件,单击 OK 导入。如图 1-12 所示。

图 1-12 导入 dxf 文件第 13步:选择树形菜单“ Section->Generate” ,弹出如图 1-13 所示的对话框,在

“Tppe”选项里选择“ Plane”单选按钮。单击图标工具栏里的按钮Select,然后框选截面,使截面里的每根线条都选上。再单击树形菜单里的Apply 按钮,完成截面的生成。如图 1-13 所示。

1-13 形成截面

第 14 步:单击图标工具栏里的Calculate Property按钮,树形菜单弹出如图

1-14 所示的对话框,单击Apply 按钮完成截面特性计算。

1-14 计算截面特性值

第 15 步:单击图标工具栏里的Explort 按钮,树形菜单弹出如图1-15 所示的对话框,选择“ MIDAS Section File ”文件,导出 .sec 文件,在 FileName 选项里选择文件保存路径,这里保存在工作目录,并命名为“主梁截面 .sec”,然后关闭MIDAS/SPC 程序。

1-15 导出截面的为 sec 文件

第 16 步:回到迈达斯主程序界面,单击树形菜单的菜单按钮,选择“结构分析->模

型->材料和截面特性 ->截面”,弹出材料和截面对话框。单击“添加”按钮,弹出

截面数据对话框。选择“设计截面”,在下拉菜单中选择“设计用数值截面”。名

称项输入“主梁”。然后单击“截面数据”按钮,选择“从SPC 导入”,导入上一

步生成的“主梁截面.sec”文件。填入相关参数,如图1-16 所示。单击确认,最后

关闭材料和截面对话框。回到主界面,显示三维模型,如图1-17 所示。

图1-16 截面数据图1-17 模型生成

第 17 步:单击树形菜单的菜单按钮,选择“结构分析->模型 ->边界条件 ->一般支

承”弹出边界条件对话框,单击图标工具栏里的窗口选择工具,然后框选节点1,这里节点 1 为固定支座,所以勾选Dx ,Dy ,Dz ,Rx, Rz,使节点 1 只能绕 y 轴转动。然后单击适用按钮。如图 1-18 所示。同样的操作,框选节点 21,节点 21 为可变支座,所以勾选 Dy, Dz,Rx,Rz,使节点 21 能绕 y 轴转动和 x 方向移动。最后单击适用

按钮,完成约束条件的添加。

1-18 约束条件

第 18 步:单击树形菜单的菜单按钮,选择“结构分析-> 静力荷载 ->静力荷载工况”

弹出静力荷载工况对话框,输入名称、类型和说明,单击添加按钮,如图1-19 所示。

图 1-18 静力荷载工况

第19 步:单击树形菜单的菜单按钮,选择“结构分析 -> 静力荷载 ->节点荷载”弹出荷

载对话框,选择工况一,在 Fz 一栏填入 -1,表示竖直向下的单位力。框选节点

11,然后单击“适用”按钮,完成荷载添加。如图1-19 所示。

图1-19 添加荷载

第 20 步:模型建立完成,这一步就是运行计算。选择主菜单“分析(A)-> 运行分析(A) ”,程序开始分析计算。如图1-20 所示。

1-20 运行分析

第21 步:计算完成之后就可以查看变形、内力和挠度的情况了。单击树形菜单的菜

单按钮,选择“结构分析 ->结果 ->位移 ->位移形状”,单击适用,显示变形,如图1-

21所示。选择“结构分析 ->结果 ->内力 ->梁单元内力图”,单击适用,显示内力,如图1-22 所示。选择“结构分析 ->结果 ->应力 ->梁单元应力图”,单击适用,显示应力,如图 1-23 所示。

图1-21 变形图

图1-22 弯矩图

图 1-23 梁底拉应力图

弯矩剪力支反力计算例题

第三章 目的要求:熟练掌握静定梁和静定刚架的内力计算和内力图的绘制方法,熟练掌握绘制弯矩图的叠加法及内力图的形状特征,掌握绘制弯矩图的技巧。掌握多跨静定梁的几何组成特点和受力特点。能恰当选取隔离体和平衡方程计算静定结构的内力。 重点:截面法、微分关系的应用、简支梁叠加法。 难点:简支梁叠加法,绘制弯矩图的技巧 §3-1 单跨静定梁 1.反力 常见的单跨静定梁有简支梁、伸臂梁和悬臂梁三种,如图3-1(a)、(b)、(c)所示,其支座反力都只有三个,可取全 图3-1 2.内力 截面法是将结构沿所求内力的截面截开,取截面任一侧的部分为隔离体,由平衡条件计算截面内力的一种基本方法。 (1 轴力以拉力为正;剪力以绕隔离体有顺时 针转动趋势者为正;弯矩以使梁的下侧纤维受 拉者为正,如图3-2(b) (2)梁的内力与截面一侧外力的关系图3-2 1) 轴力的数值等于截面一侧的所有外力(包括荷载和反力)沿截面法线方向的投影代数和。 2) 剪力的数值等于截面一侧所有外力沿截面方向的投影代数和。 3) 弯矩的数值等于截面一侧所有外力对截面形心的力矩代数和。 3.利用微分关系作内力图 表示结构上各截面内力数值的图形称为内力图。内力图常用平行于杆轴线的坐标表示截面位置(此坐标轴常称为基线),而用垂直于杆轴线的坐标(亦称竖标)表示内力的数值而绘出的。弯矩图要画在杆件的受拉侧,不标注正负号;剪力图和轴力图将正值的竖标绘在基线的上方,同时要标注正负号。绘内力图的基本方法是先写出内力方程,即以变量x表示任意截面的位置并由截面法写出所求内力与x之间的函数关系式,然后由方程作图。但通常采用的 (1)荷载与内力之间的微分关系

T型简支梁桥的构造与设计

3.2 装配式钢筋混凝土简支梁桥的构造与设计 装配式钢筋混凝土简支梁桥受力明确,构造简单,施工方便,便于工业化生产,可节省大量的模板和支架,降低劳动强度,缩短工期,因此在小跨径桥梁中,尤其是标准跨径为13~25m 的桥梁,成为应用最多的桥型。 3.2.1 横截面设计 梁桥的横截面设计主要是确定横截面的布置形式,包括主梁截面形式、主梁间距、截面各部尺寸等,它与立面布置、建筑高度、施工方法、美观要求及经济用料等因素有关。 1.横截面形式 装配式钢筋混凝土简支梁桥横截面最基本的类型为T 形。我国目前用得最多的装配式简支梁桥是图3.15a 所示的T 形梁桥。T 形梁的翼板构成桥梁的行车道板,直接承受车辆和人群荷载的作用,又是主梁的受压翼缘。它的优点是:外形简单,制造方便,肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架,主梁之间借助横隔梁连接,整体性较好,接头也较方便。但构件的截面形 状不稳定,运输和安装较麻烦;横向接头正好位于桥面板的跨中,对板的受力不利。装配式钢筋混凝土T 梁的常用跨径约为 7.5~25m。 图3.15 装配式简支梁桥的横截面 d )b ) c ) a )箱形截面梁由于受拉区混凝土不参与工作,多余的底板徒然增大了自重,所以一般不适用于钢筋混凝土简支梁桥。 下面即重点介绍装配式钢筋混凝土T 形梁桥的构造和设计,图3.16即为该类桥梁上部构造的典型概貌。

图3.16装配式T形简支梁桥概貌 2.主梁布置 对于一定的跨径和桥面宽度(包括行车道和人行道)的桥梁,确定出适当的主梁间距(或片数),是构造布置中首先需要解决的重要课题。应从材料用量经济,尽可能减少预制工作量,考虑构件的吊装重量及保证翼板的刚度等方面综合考虑确定。显然,主梁间距越大,主梁的片数就越少,预制工作量就少,但构件的吊装重量增大,使运输和架设工作趋于复杂,同时桥面板的跨径增大,悬臂翼缘板端部较大的挠度对引起桥面接缝处纵向裂缝的可能性也增大。 根据建桥经验,装配式钢筋混凝土T形简支梁桥的主梁间距一般在1.5~2.3m之间。《公路桥涵设计图》(JT/GQS 025—84)中所采用的主梁间距为2.2m,预制宽度为1.6m,吊装后接缝宽度为0.6m,当前采用较多。 3.主梁细部尺寸 (1)主梁梁肋尺寸 主梁的合理高度与主梁的跨径、活载的大小等有关。经济分析表明,梁高与跨径之比(俗称高跨比)的经济范围大约在1/11~1/18,跨径大的取用偏小的比值。我国标准设计为10m、13m、16m和20m四种跨径,其梁高分别为0.8~0.9m, 0.9~1.0m, 1.0~1.1m,1.1~1.3m。主梁高度受限制时,高跨比就要适当减小,致使钢筋用量增加,增加造价。 主梁梁肋的宽度,应满足主拉应力强度和抗剪强度要求,以及不致使捣固混凝土发生困难。梁肋宽度多采用160~240mm,一般不应小于140mm,且不小于梁肋高度的1/15。 钢筋混凝土简支梁一般沿跨径方向做成等截面的形式,以便于预制施工。 (2)主梁翼板尺寸 一般装配式主梁翼板的宽度视主梁间距而定,在实际预制时,翼板的宽度应比主梁间距小2cm,以便在安装过程中易于调整T梁的位置和制作上的误差。 在中小跨径的钢筋混凝土简支T形梁中,翼板的厚度主要满足桥面板承受车辆局部荷载

第四章混凝土简支梁桥的计算

第四章混凝土简支梁桥的计算 习题 一、填空题: 1、设置横隔梁的作用:。 2、为消除梁桥的恒载挠度而设置预拱度,其值通常取为:。 3、偏压法计算横隔梁内力的力学模型是:。 二、名词解释: 1、荷载横向分布影响线 2、板的有效分布宽度 3、预拱度 4、单向板 三、简答题: 1、偏心压力法计算荷载横向分布系数的基本假定和适用条件。 2、杠杆原理法计算荷载横向分布系数的基本假定和适用条件。 3、试述荷载横向分布计算的铰接板法的基本假定和适用条件。 4、设计桥梁时,为什么要设置预拱度,如何设置? 四、计算题: 1、如图所示T梁翼缘板之间为铰接连接。试求该行车道板在公路—Ⅰ级荷载作用下的计算内力,已知铺装层的平均厚度12cm,容重22.8kN/m3,T梁翼缘板的容重为25kN/m3。(依《桥规》,车辆荷载的前轮着地尺寸a1=0.2m,b1=0.3m,中、后轮着地尺寸a1=0.2m,b1=0.6m) 2、某五梁式简支梁桥,标准跨径25.0m,计算跨径为24.20m,两车道,设有六道横隔梁(尺寸如图所示),设计荷载为公路—Ⅱ级荷载,已求得2#主梁的跨中及支点截面的横向分布系数分别为m cq=0.542、m oq=0.734,。试求: 1)画图说明2#梁的横向分布系数沿跨径的一般变化规律。 2)在公路—Ⅱ级荷载作用下,2#梁的跨中最大弯矩及支点最大剪力。 答案 一、填空题: 1、设置横隔梁的作用:保证各根主梁相互连接成整体,共同受力。 2、为消除梁桥的恒载挠度而设置预拱度,其值通常取为:全部恒载和一半静活载所产生的竖向挠度值。 3、偏压法计算横隔梁内力的力学模型是:将桥梁的中横隔梁近似的视做竖向支承在多根弹性主梁的多跨弹性支承连续梁。

简支梁设计计算

第四章 简支梁(板)桥设计计算 第一节 简支梁(板)桥主梁内力计算 对于简支梁桥的一片主梁,知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用,就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力(弯矩M 和剪力Q ),有了截面内力,就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。 对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁(板)桥,通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力,跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化,弯矩可假设按二次抛物线规律变化,以简支梁的一个支点为坐标原点,其弯矩变化规律即为: )(42max x l x l M M x -= (4-1) 式中:x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值; m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值; l —主梁的计算跨径。 对于较大跨径的简支梁,一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。如果主梁沿桥轴方向截面有变化,例如梁肋宽度或梁高有变化,则还应计算截面变化处的主梁内力。 一 永久作用效应计算 钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用,往往占全部设计荷载很大的比重(通常占60~90%),桥梁的跨径愈大,永久作用所占的比重也愈大。因此,设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。如果在设计之初通过一些近似途径(经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等)估算桥梁的永久作用,则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。 在计算永久作用效应时,为简化起见,习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。因此,对于等截面梁桥的主梁,其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。如果需要精确计算,可根据桥梁施工情况,将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样,按荷载横向分布的规律进行分配。 对于组合式梁桥,应按实际施工组合的情况,分阶段计算其永久作用效应。 对于预应力混凝土简支梁桥,在施加预应力阶段,往往要利用梁体自重,或称先期永久作用,来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下,也要将永久作用分成两个阶段(即先期永久作用和后期永久作用)来进行计算。在特殊情况下,永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。 得到永久作用集度值g 之后,就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 。当永久作用分阶段计算时,应按各阶段的永久作用集度值g i 来计算主梁内力,以便进行内力或应力组合。 下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。 例4-1:计算图4-1 所示标准跨径为20m 、由5片主梁组成的装配式钢筋混凝土简支梁桥主梁的永久作用效应,已知每侧的栏杆及人行道构件的永久作用为m kN /5。 图4-1 装配式钢筋混凝土简支梁桥一般构造图(单位:cm )

预应力混凝土简支梁桥毕业设计

目录 第一章 1.1 选题背景.................................................... - 3 - 1.2 工程概况................................................... - 3 - 1.2.1 概况.................................................. - 3 - 1.2.2 自然条件情况.......................................... - 3 - 1.3 技术指标和技术依据.......................................... - 4 - 1.3.1 技术指标.............................................. - 4 - 1.3.2 技术依据............................................... - 4 - 本设计主要依据为现行技术规范和标准:......................... - 4 - 1.4 结构形式.................................................... - 4 - 1.5主要材料..................................................... - 5 - 第 2 章上部结构设计................................................ - 6 - 2.1设计资料..................................................... - 7 - 2.2构造形式及尺寸选定........................................... - 7 - 2.3空心板毛截面几何特性计算..................................... - 7 - 2.3.1 毛截面面积A ........................................... - 7 - 2.3.2 毛截面重心位置......................................... - 9 - 2.3.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩I....................... - 9 - 2.4作用效应计算................................................ - 10 - 2.4.1 永久作用效应计算...................................... - 10 - 2.4.2 可变作用效应计算.......................... 错误!未定义书签。 2.5 作用效应组合............................................... - 12 - 2.6 预应力钢束的估算及布置..................................... - 23 - 2.6.1 预应力钢筋数量的估算.................................. - 23 - 2.6.2 预应力钢筋的布置...................................... - 23 - 2.7 普通钢筋数量的估算及布置................................... - 26 - 2.8 主梁几何特性计算........................................... - 26 - ............................ - 30 - 2.9.1 预应力钢筋张拉控制应力 con 2.9.2 钢束应力损失......................................... - 30 - 2.10 承载能力(强度)极限状态的验算........................... - 30 - 2.10.1 跨中截面正截面抗剪承载力计算........................ - 36 - 2.10.2 斜截面抗剪承载力计算.................... 错误!未定义书签。 2.10.3 斜截面抗弯承载力.................................... - 36 - 2.11 正常使用极限状态验算..................................... - 40 - 2.11.1 抗裂性验算........................................... - 40 - 2.12 主梁变形验算............................................. - 41 - 2.12.1 荷载短期效应作用下主梁挠度验算...................... - 43 - 2.12.3 预拱度的设置............................ 错误!未定义书签。 2.13 持久状况应力验算......................................... - 44 - 2.1 3.1 短暂状况的正应力验算................................ - 45 - 2.1 3.2 持久状况的正应力验算................................ - 45 - 2.1 3.3 持久状况下混凝土主应力验算.............. 错误!未定义书签。

混凝土简支梁桥的计算

第四章混凝土简支梁桥的计算 一、填空题: 1、设置横隔梁的作用:。 2、为消除梁桥的恒载挠度而设置预拱度,其值通常取为:。 3、偏压法计算横隔梁内力的力学模型是:。 二、名词解释: 1、荷载横向分布影响线 2、板的有效分布宽度 3、预拱度 4、单向板 三、简答题: 1.行车道板的定义是什么?其作用是什么? 2.单向板的定义是什么?其结构受力计算要求是什么? 3.自由端悬臂板的定义是什么?其结构受力计算要求是什么? 4.铰接端悬臂板的定义是什么?其结构受力计算要求是什么? 5.行车道板上的车轮荷载作用面是由有哪三条假定进行分布的? 6.板的有效工作宽度的定义是什么? 7.试写出多跨连续单向板弯矩计算的步骤? 8.试写出铰接悬臂板悬臂根部最大弯矩计算的步骤? 9.主梁结构重力的内力计算有哪两点基本假定? 10.荷载横向分布系数的定义是什么? 11.杠杆原理法的基本假定是什么?该方法的适用范围如何? 12.试写出杠杆原理法计算荷载横向分布系数的步骤? 13.偏心压力法的基本假定是什么?该方法的适用范围如何? 14.试写出偏心压力法计算荷载横向分布系数的步骤? 15.修正偏心压力法的基本假定是什么? 16.两种偏心压力法对边梁或中梁计算的荷载横向分布系数值,在定性上有何异同? 17.荷载横向分布系数沿桥跨变化的条件与特征各是什么? 18.桥跨上恒载、活载产生的挠度各有何特性?何谓预拱度? 19.试述荷载横向分布计算的铰接板法的基本假定和适用条件? 20.设计桥梁时,为什么要设置预拱度,如何设置? 四、计算题: 1、如图所示T梁翼缘板之间为铰接连接。试求该行车道板在公路—Ⅰ级荷载作用下的计算内力,已知铺装层的平均厚度12cm,容重22.8kN/m3,T梁翼缘板的容重为25kN/m3。(依《桥规》,车辆荷载的前轮着地尺寸a1=0.2m,b1=0.3m,中、后轮着地尺寸a1=0.2m,b1=0.6m)

第四章简支梁设计计算

第四章 简支梁(板)桥设计计算 第一节 简支梁(板)桥主梁内力计算 对于简支梁桥的一片主梁,知道了永久作用和通过荷载横向分布系数求得的可变作用,就可按工程力学的方法计算主梁截面的内力(弯矩M 和剪力Q ),有了截面内力,就可按结构设计原理进行该主梁的设计和验算。 对于跨径在10m 以内的一般小跨径混凝土简支梁(板)桥,通常只需计算跨中截面的最大弯矩和支点截面及跨中截面的剪力,跨中与支点之间各截面的剪力可以近似地按直线规律变化,弯矩可假设按二次抛物线规律变化,以简支梁的一个支点为坐标原点,其弯矩变化规律即为: )(42 max x l x l M M x -= (4-1) 式中:x M —主梁距离支点x 处的截面弯矩值; m ax M —主梁跨中最大设计弯矩值; l —主梁的计算跨径。 对于较大跨径的简支梁,一般还应计算跨径四分之一截面处的弯矩和剪力。如果主梁沿桥轴方向截面有变化,例如梁肋宽度或梁高有变化,则还应计算截面变化处的主梁内力。 一 永久作用效应计算 钢筋混凝土或预应力混凝土公路桥梁的永久作用,往往占全部设计荷载很大的比重(通常占60~90%),桥梁的跨径愈大,永久作用所占的比重也愈大。因此,设计人员要准确地计算出作用于桥梁上的永久作用。如果在设计之初通过一些近似途径(经验曲线、相近的标准设计或已建桥梁的资料等)估算桥梁的永久作用,则应按试算后确定的结构尺寸重新计算桥梁的永久作用。 在计算永久作用效应时,为简化起见,习惯上往往将沿桥跨分点作用的横隔梁重力、沿桥横向不等分布的铺装层重力以及作用于两侧人行道和栏杆等重力均匀分摊给各主梁承受。因此,对于等截面梁桥的主梁,其永久作用可简单地按均布荷载进行计算。如果需要精确计算,可根据桥梁施工情况,将人行道、栏杆、灯柱和管道等重力像可变作用计算那样,按荷载横向分布的规律进行分配。 对于组合式梁桥,应按实际施工组合的情况,分阶段计算其永久作用效应。 对于预应力混凝土简支梁桥,在施加预应力阶段,往往要利用梁体自重,或称先期永久作用,来抵消强大钢丝束张拉力在梁体上翼缘产生的拉应力。在此情况下,也要将永久作用分成两个阶段(即先期永久作用和后期永久作用)来进行计算。在特殊情况下,永久作用可能还要分成更多的阶段来计算。 得到永久作用集度值g 之后,就可按材料力学公式计算出梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 。当永久作用分阶段计算时,应按各阶段的永久作用集度值g i 来计算主梁内力,以便进行内力或应力组合。 下面通过一个计算实例来说明永久作用效应的计算方法。

简支梁桥的设计计算

简支梁桥的设计计算 1.车轮荷载在板上是如何分布的? 答:作用在桥面上的车轮荷载,与桥面的接触面近似于椭圆,但为了便于计算,通常把接触面看错矩形,作用在桥面上的车轮荷载,与桥面的接触面近似于椭圆,为便于计算,把此接触面看作的矩形。车轮荷载在桥面铺装层中呈450角扩散到行车道板上。 2.梁桥横向力计算时,杠杆法的基本原理和使用条件是什么? 答:杠杆法基本原理是忽略了主梁之间横向结构的联系作用,即假设桥面班在主梁上断开,把桥面板看作沿横向支承在主梁上的简支梁获简支单悬臂梁。 杠杆法的适用条件:(1)双肋式梁桥;(2)多梁式桥支点截面 3.杠杆法计算荷载横向分布系数的步骤是什么? 答:(1)绘制主梁的荷载反力影响线; (2)确定荷载的横向最不利的布置; (3)内插计算对应于荷载位置的影响线纵标ηi ; (4)计算主梁在车道荷载和人群荷载作用下的横向分布系数; 4.多跨连续单向板的内力计算时,计算弯矩和剪力有哪些需要注意的地方? 答: 1.弯矩首先计算出跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩M0,再乘以相应的修正系数,得支点、跨中截面的设计弯矩,弯矩修正系数可根据板厚t和梁肋高度h的比值(即主梁的抗扭能力的大小)来选用。 2.剪力计算单向板支点剪力时,一般不考虑板和主梁的弹性固结作用,荷载应尽量靠近梁肋边缘布置。计算跨径取用梁肋间的净跨径。考虑相应的有效工作宽度沿桥梁跨径方向的变化,计算出荷载强度q和q',将每米板宽承受的分布荷载分为矩形部分A1 和三角形部分A2 。对于跨内只有一个车轮荷载的情况,由恒载及活载引起的支点剪力Qs为:如行车道板的跨径内不只一个车轮进入时,需计及其它车轮的影响。 5.桥梁支座必须满足那些方面的要求? 答:(1)首先具有足够的承载力(包括恒载和活载引起的竖向力和水平力),以保证安全可靠地传递支座反力;

混凝土结构计算例题

单筋矩形截面梁正截面受弯承载力计算例题 1.钢筋混凝土简支梁,计算跨度l =5.4m ,承受均布荷载,恒载标准值g k =10kN/m ,活载标准值q k =16kN/m ,恒载和活载的分项系数分别为γG =1.2,γQ =1.4。试确定该梁截面尺寸,并求抗弯所需的纵向受拉钢筋A s 。 解:⑴选用材料 混凝土C30,2c N/mm 3.14=f ,2t N/mm 43.1=f ; HRB400 钢筋,2y N/mm 360=f ,518.0b =ξ ⑵确定截面尺寸 mm 675~450540081~12181~121=??? ? ??=??? ??=l h ,取mm 500=h mm 250~16750021~3121~31=??? ? ??=??? ??=h b ,取mm 200=b ⑶内力计算 荷载设计值 kN/m 4.34164.1102.1k Q k G =?+?=+=q g q γγ 跨中弯矩设计值 m kN 4.1254.54.348 18122?=??==ql M ⑷配筋计算 布置一排受拉钢筋,取mm 40s =a ,则m m 46040500s 0=-=-=a h h 将已知值代入 ??? ? ?-=20c 1x h bx f M α,得??? ??-??=?24602003.140.1104.1256x x 整理为 0876929202=+-x x 解得m m 238460518.0m m 1080b =?=<=h x ξ,满足适筋梁要求 由基本公式,得2y c 1s mm 858360 1082003.140.1=???==f bx f A α 002.000179.0360 43.145.045.0y t <=?=f f Θ, 002.0min =∴ρ

简支梁计算公式总汇

简支梁在各种荷载作用下跨中最大挠度计算公式: 均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 5ql^4/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). q 为均布线荷载标准值(kn/m). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨中一个集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 8pl^3/(384EI)=1pl^3/(48EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置两个相等的集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 6.81pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).

跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式: Ymax = 6.33pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时,自由端最大挠度分别为的,其计算公式: Ymax =1ql^4/(8EI). ;Ymax =1pl^3/(3EI). q 为均布线荷载标准值(kn/m). ;p 为各个集中荷载标准值之和(kn). 你可以根据最大挠度控制1/400,荷载条件25kn/m以及一些其他荷载条件 进行反算,看能满足的上部荷载要求!

斜截面承载力计算例题

斜截面承载力计算例题

1.一钢筋混凝土矩形截面简支梁,截面尺寸250mm ×500mm ,混凝土强度等级为C30,箍筋为热轧HPB300级钢筋,纵筋为325的HRB335级钢筋(f y =300 N/mm 2),支座处截面的剪力最大值为180kN 。 求:箍筋和弯起钢筋的数量。 解:486.1250 465 , 4650<====b h mm h h w w 属厚腹梁,混凝土强度等级为C30,故βc =1 N V N bh f c c 18000075.4155934652503.14125.025.0max 0=>=????=β截面 符合要求。 (2)验算是否需要计算配置箍筋 ), 180000(25.11636646525043.17.07.0max 0N V N bh f t =<=???= 故需要进行配箍计算。 (3)只配箍筋而不用弯起钢筋 01 07.0h s nA f bh f V sv yv t ?? += 则 mm mm s nA sv /507.021 = 若选用Φ8@180 ,实有 可以)(507.0559.0180 3 .5021>=?=s nA sv 配箍率%224.0180 2503 .5021=??== bs nA sv sv ρ 最小配箍率)(%127.0270 43 .124.024 .0min 可以sv yv t sv f f ρρ <=?==

2.钢筋混凝土矩形截面简支梁,如图5-27 ,截面尺寸250mm×500mm,混凝土强度等级为C30,箍筋为热轧HPB300级钢筋,纵筋为225和222的HRB400级钢筋。 求:只配箍筋 解:

装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计

3.3 装配式预应力混凝土简支梁桥的构造与设计 装配式钢筋混凝土简支梁桥,常用的经济合理跨径在20m 以下。跨径增大时,不但钢材耗量大,而且混凝土开裂现象也往往比较严重,影响结构的耐久性。为了提高简支梁的跨越能力,可采用预应力混凝土结构。目前,世界上预应力混凝土简支梁的最大跨径已达76m。但是,根据建桥实践,当跨径超过50m 后,不但结构笨重,施工困难,经济性也较差。因此,我国桥规明确指出:预应力混凝土简支梁桥的标准跨径不宜大于50m。 3.3.1 横截面设计 1.横截面形式 装配式预应力混凝土简支梁桥的横截面类型基本上与钢筋混凝土梁桥类似,通常也做成T 形、I 形,但为了方便布置预应力束筋和满足锚头布置的需要,下部一般都设有马蹄或加宽的下缘(见图3.15b、c)。有时为了提高单梁的抗扭刚度并减小截面尺寸,也采用箱形(见图 3.15d)。 图3.26 横向分段装配式梁 由于采用预应力筋施加预压力, 可以提供方便的接头形式,为了使装 配式梁的预制块件进一步减小尺寸和 重量,还可做成横向也分段预制的串 联梁(如图3.26)。但由于串联梁施工 麻烦,构件预制精度要求高,在国内 使用较少。 2.主梁布置 经济分析表明,对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥,当吊装重量不受限制时,采用较大的主梁间距比较合理,一般可采用1.8~2.5m。 3.截面尺寸 (1)截面效率指标 为了合理设计预应力混凝土梁的截面尺寸,首先分析其截面的受力特点。截面特征如图3.27所示: 在预加力阶段和运营阶段,预应力混凝土梁截面承受双向 弯矩。在预加力阶段,施加了偏心预加力,在预加力和自 重弯矩的共同作用下,合力相当作用于截面的下核点 (截面上缘应力为零)(如图3.28a);在运营阶段,若计及预 应力损失△,截面内合力为y N 1g M y N y N y y y N N N ??=′, 则在结构附 加重力(桥面铺装、人行道、栏杆)弯矩和汽车与人群荷 图3.27 界面特征 2g M 图3.27截面特征 载弯矩作用下,合力将从下核点移至上核点(截面下缘应力为零) ,即移动了p M y N ′

简支梁桥设计

桥梁工程课设——简支梁桥设计 1. 基本设计资料 1) 跨度和桥面宽度 (一) 标准跨径:35m (墩中心距)。 (二) 计算跨径:34.5m (三) 主梁全长:34.96m (四) 桥面宽度:净14m (行车道)+2×1m (人行道) 2) 技术标准 设计荷载:公路—I 级,人群荷载为23m KN 。 设计安全等级:一级。 3) 主要材料 (一) 混凝土:混凝土简支T 形梁及横梁采用C40混凝土,容重为3 26m KN ; 桥面铺装为厚0.065~0.17m 的防水混凝土,容重为325m KN 。 (二) 钢材:采用R235钢筋、HRB400钢筋。 4) 构造形式及截面尺寸(见图1-1和1-2) 如图所示,全桥共由9片主梁组成,单片T 形梁高为2m ,宽为1.6m ,桥上 横坡为双向1.5%,坡度由混凝土桥面铺装控制;设有五根横梁。 图1-1 桥梁横断面图

图1-2 主梁纵断面图 2. 主梁的荷载横向分布系数计算 1) 跨中荷载横向分布系数计算 如前所述,本例桥跨内设有5道横隔梁,具有可靠横向连接,且承重结构的宽跨比为:5.0464.05.3416≤==l B ,故可以按照修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数c m 。 (一) 计算主梁的抗弯和抗扭惯性矩I 和T I 计算主梁截面的重心位置x 翼缘板厚按平均厚度计算,其平均板厚为 cm h 13)1610(2 1 1=+?=

则,cm x 8.7020 20013)20160(10020200213 13)20160(=?+?-??+? ?-= 主梁抗弯惯性矩I 为 4 23238.24294296)8.70100(2002020020121)2138.70(13)20160(13)20160(121cm I =? ?? ???-??+??+-??-+?-?=对于T 形梁截面,抗扭惯性矩可近似按下式计算: i i m i i T t b c I ∑==1 式中 i b ,i t ——单个矩形截面的宽度和高度; i c ——矩形截面抗扭刚度系数,由表2-1可以查的 T I 的计算过程及结果见表2-2 既得4310825.5m I T -?= (二) 计算抗扭修正系数β 对于本例,主梁间距相同,将主梁近似看成等截面,则得 9682.06.153243.01210 825.5425.05.34911 12113 22 2=??????+=+ = -∑E E a EI GI nl i T β (三) 按修正偏心压力法计算横向影响线竖坐标值

简支梁桥设计计算

T 形简支梁桥 1.设计名称:天河简支梁设计 2.设计资料及构造布置 2.1.桥面跨径及桥宽 标准跨径:该桥为二级公路上的一座简支梁桥,根据桥下净空和方案的经济比较,确定主梁采用标准跨径为20m 的装配式钢筋混凝土简支梁桥。 计算跨径:根据梁式桥计算跨径的取值方法,计算跨径取相邻支座中心间距为19.5m. 桥面宽度:横向布置为 净-7(行车道)+2×0.75m (人行道)+2×0.25(栏杆) 桥下净空: 4m 混凝土:主梁采用C25 主梁高:取1.5m. 主梁梁肋宽:为保证主梁抗剪需要,梁肋受压时的稳定,以及混凝土的振捣质量,通常梁肋宽度为15cm -18cm ,鉴于本桥跨度16m 按较大取18cm 2.2.设计依据 (1)《公路桥涵设计通用规》 (JTGD60-2004) (2)《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规》(JTGD62-2004) (3)《桥梁工程》 (4)《桥梁工程设计方法及应用》 3荷载横向分布系数计算书 3.1主梁荷载横向分布系数计算 3.1.1①跨中荷载横向分布系数 a.计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I X 和I TX 利用G -M 法计算荷载横向分布系数,求主梁截面的形心位置a X 平均板厚为: h 1=2 1 (h 薄+h 厚)=0.5×(13+8)=10.5cm

则a X =[(180-15)×10.5×(10.5÷2)+15×150×(150÷2)]/[(180-15) ×10.5+15×150]=44.7cm I X = 121×(180-15) ×10.53+(180-15) ×10.5×(44.7-2 5.10)2+121 ×15×1503+15× 150×(44.7-2 150)2 =4.99×106 cm 4 T 形截面抗扭惯性矩I TX =1.15×3 1 ×[(1.8-0.15) ×0.1053+1.5×0.153]=2.67×10-3 m 4 则单位抗弯及抗扭惯性矩: J X =b I x =1801099.42-?= 2.77×10-4 m 4/cm J TX =b I TX =180102.67-3 ?=1.48×10-5 m 4/cm b.计算横梁的抗弯及抗扭惯性矩I y 和I Ty l=4b=4×180=720 cm c=2 1 ×(480-15)=232.5 cm h '=150×4 3 =112.5cm 取整110 cm b '=15 cm 由c/l=232.5/720=0.32查得λ/c=0.608 则λ=0.608×232.5=141.4 cm=1.41m 求横隔梁截面重心位置: a y =[141×10.52+(1÷2) ×15×1102 ]/[2×141×10.5+110×15]=23.1cm 横梁抗弯惯性矩: I y =121 ×2×141×10.53+2×141×10.5×(23.1-25.10)2+121 ×15×1103+15×110× (23.1-110/2)2 =4.31×106 cm 4 =4.31×10-2 m 4 I Ty =1.15×31 ×(2×141.4×103 +110×153)=2.6×105 cm 3 单位抗弯惯性矩和抗扭惯性矩为:b 1

自己整理的简支梁挠度计算公式

简支梁在各种荷载作用下跨中最大挠度计算公式 均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 5ql^4/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). q 为均布线荷载标准值(kn/m). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨中一个集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 8pl^3/(384EI)=1pl^3/(48EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置两个相等的集中荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式: Ymax = 6.81pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式: Ymax = 6.33pl^3/(384EI). 式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm). p 为各个集中荷载标准值之和(kn). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.

I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4). 悬臂梁受均布荷载或自由端受集中荷载作用时,自由端最大挠度分别为的,其计算公式: Ymax =1ql^4/(8EI). ;Ymax =1pl^3/(3EI). q 为均布线荷载标准值(kn/m). ;p 为各个集中荷载标准值之和(kn). 你可以根据最大挠度控制1/400,荷载条件25kn/m以及一些其他荷载条件 进行反算,看能满足的上部荷载要求!

桥梁工程简支梁课程设计

《桥梁工程》课程设计任务书 一、设计题目 1.钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计 二、设计基本资料 1.标准跨径(计算跨径):20m(19.5m)、25m(24.5m)、30m(29.5m)。 2.桥面净空:①净-0.5m(栏杆)+8m(车道)+0.5m(栏杆)、②净-8.5+2×1.0m(人行道)、③净-9.25+2×1.0m(人行道)+2×0.5m(栏杆)。 3.设计荷载:①公路-I级,人群3.5KN/m2;②公路-Ⅱ级,人群3.0KN/m2。 4.截面形式:空心板、T型截面、箱型截面。 5. 结构重要性系数:1.0。 6.材料:①钢筋:主筋采用Ⅲ级钢筋(HRB400),其他钢筋采用Ⅱ级钢筋(HRB335);②混凝土:C40。 7.材料容重:水泥砼24 KN/m3,钢筋砼25 KN/m3,沥青砼21 KN/m3 三、设计内容 1. 荷载横向分布系数计算 2.主梁的设计计算(恒载、活载及人群) 3.行车道板的设计计算(悬臂板、铰接悬臂板、单向板) 4.横隔梁设计计算 5.桥面铺装设计 四、要求完成的设计图及计算书 1.钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计(可手工制图或CAD出图) 2.桥面构造横截面图(可手工制图或CAD出图) 3.荷载横向分布系数计算书 4.主梁内力计算书

5.行车道板内力计算书 6.横隔梁内力计算书 五、参考文献 1.《桥梁工程》(第3版),邵旭东、金晓勤主编,2012,武汉理工出版社。 2.《梁桥》(公路设计手册),2005,人民交通出版社。 3.《桥梁计算示例集》(砼简支梁(板)桥),易建国主编,2002,人民交通出版社。 4.中华人民共和国行业标准.《公路工程技术标准》(JTG B01-2003).北京:人民交通出版社,2004。 5.中华人民共和国行业标准.《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,2004。 6.中华人民共和国行业标准.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。 六、课程设计学时 1.学时安排:1周(第9周)。 七、附注 1.课程设计可2人一组。 2.设计标准跨径、净宽、设计荷载和截面形式可随机组合,但每组不准重合。 设计基本资料 1.标准跨径(计算跨径):20m(19.5m) 2.桥面净空:①净-0.5m(栏杆)+8m(车道)+0.5m(栏杆) 3.设计荷载:公路-Ⅱ级,人群3.0KN/m2。 4.截面形式:T型截面 5. 结构重要性系数:1.0。 6.材料:①钢筋:主筋采用Ⅲ级钢筋(HRB400),其他钢筋采用Ⅱ级钢筋(HRB335);②混凝土:C40。 7.材料容重:水泥砼24 KN/m3,钢筋砼25 KN/m3,沥青砼21 KN/m3

简支梁挠度计算公式

不同荷载作用下跨中简支梁的最大挠度计算公式为: 均布荷载作用下的最大挠度在梁跨中部,其计算公式为:ymax=5ql^4/(384ei)。 其中:ymax为梁跨中的最大挠度(mm)。 Q——平均配线载荷标准值(KN/M)。 E是钢的弹性模量。对于工程结构钢,E=2100000 n/mm^2。 I是型钢的惯性矩,可在型钢表中找到(mm^4)。 集中荷载作用下的最大挠度在梁的中部,其计算公式为:ymax=8pl^3/(384ei)=1pl^3/(48ei)。 其中:ymax为梁跨中的最大挠度(mm)。 P为各集中荷载标准值之和(KN)。 E是钢的弹性模量。对于工程结构钢,E=2100000 n/mm^2。 I是型钢的惯性矩,可在型钢表中找到(mm^4)。

在两个相等的集中荷载作用下,两跨间的最大挠度位于梁的中部。计算公式为:ymax=6.81pl^3/(384ei)。 其中:ymax为梁跨中的最大挠度(mm)。 P为各集中荷载标准值之和(KN)。 E是钢的弹性模量。对于工程结构钢,E=2100000 n/mm^2。 I是型钢的惯性矩,可在型钢表中找到(mm^4)。 三种集中荷载作用下的最大挠度计算公式为:ymax=6.33pl^3/(384ei)。 其中:ymax为梁跨中的最大挠度(mm)。 P为各集中荷载标准值之和(KN)。 E是钢的弹性模量。对于工程结构钢,E=2100000 n/mm^2。 I是型钢的惯性矩,可在型钢表中找到(mm^4)。 当悬臂梁在自由端承受均布荷载或集中荷载时,自由端的最大挠度为 Ymax=1ql^4/(8EI),Ymax=1pl^3/(3EI)。

某桥梁计算实例

某桥梁计算实例

设计原始资料 1.地形、地貌、气象、工程地质及水文地质、地震烈度等自然情况(1)气象:天津地区气候属于暖温带亚湿润大陆性季风气候区,部分地区受海洋气候影响。四季分明,冬季寒冷干旱,春季大风频繁,夏季炎热多雨,雨量集中,秋季冷暖变化显著。年平均气温1 2.20C,最冷月平均气温-40C,七月平均气温26.40C。 (2)工程地质:地铁1号线经过地区处于海河冲积平原上,地形平坦,地势低平,地下水位埋深较浅,沿线分布了较多的粉砂、细砂、粉土,均为地震可液化层,局部地段具有地震液化现象。沿线地层简单,第四系地层广泛发育,地层分布从上到下依次为人工堆积层、新近沉积层、上部陆相层、第一海相层、中上部陆相层、上部及中上部地层广泛发育沉积有十几米厚的软土。 a.人工填土层,厚度5m,?k=100KP a; b.粉质黏土,中密,厚度15m,?k=150 KP a; c.粉质黏土,密实,厚度15m,?k=180KP a; d.粉质黏土,密实,厚度10m,?k=190KP a。 第一章方案比选 一、桥型方案比选 桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较,从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选,最终确定桥梁形式。 桥梁设计原则 1.适用性 桥上应保证车辆和人群的安全畅通,并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限,并便于检查和维修。 2.舒适与安全性 现代桥梁设计越来越强调舒适度,要控制桥梁的竖向与横向振幅,避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件,在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 3.经济性 设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。 4.先进性 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设,应尽量 2

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