(65m+115m+65m)公路预应力混凝土连续刚构梁桥设计毕业设计.doc
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1、(65m+115m+65m)公路预应力混凝土连续刚构梁桥设计毕 业 设 计 任 务 书班 级: 学生姓名: 学 号: 发题日期: 完成日期: 题 目: 65 + 115 +65 m公路预应力混凝土双薄壁墩连续刚构桥设计1、 本论文的目的、意义 根据教育部指示,毕业设计是高等工科院校本科培养计划中最后一个重要的教学环节,目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修课和选修专业课程之后,通过毕业设计这一环节,较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能以及分析和解决实际问题的能力。和以往的理论教学不同,毕业设计要求学生在老师的指导下,独立地、系统地完成一个工
2、程设计,掌握一个工程设计的全过程。在巩固已学课程的基础上,学会考虑问题、分析问题和解决问题,并可以继续学习到一些新的专业知识,有所创新 。2、 设计原始资料(一) 主要技术指标(1) 孔跨布置:见“分组题目”;(2) 公路等级:一级(3) 荷载标准:公路-I级,人群荷载3.5kN/m2;(4) 桥面宽度:桥面宽20.5m,即:净27.5m(车行道)+1.50m(中央分隔带)+22.0m(人行道与栏杆);(5) 桥面纵坡:0% (平坡);(6) 桥面横坡:1.5%。(7) 桥轴平面线型:直线。(二)材料规格(1) 梁体混凝土:C50级混凝土;(2) 桥面铺装及栏杆混凝土:C40级混凝土;(3)
3、预应力钢筋及锚具:主梁纵向预应力钢筋可选用7-j15.24、9-j15.24、12-j15.24或19-j15.24高强度低松弛钢绞线(1-j15.24公称断面面积为140.00mm2),=1860MPa,=1488MPa;对应锚具分别为YM15-7、YM15-9、YM15-12或YM15-19;对应波纹管直径分别为(内径)70、80、85、100mm(外径比内径大7mm)。主梁竖向预应力钢筋采用32冷拉IV级钢筋,=735MPa(冷拉应力),=550MPa;对应锚具为M343(螺距);对应孔道直径43mm,锚垫板边长a = 140mm,相邻锚板中心距离不小于15cm。(4) 普通钢筋:受力主
4、钢筋用II级钢筋(1228),=340MPa,=340320MPa;非受力钢筋用I级钢筋(820),=240MPa,=240MPa。(三)施工顺序及要点(1) 墩台基础施工:桥台采用明挖基础,桥墩采用钻孔桩基础。(2) 墩身:刚构桥下部结构的主墩墩身采用薄壁空心墩,墩高均为30m;(3) 主梁横截面:本桥为单箱单室的箱梁截面,梁底下缘及底板上缘均按二次抛物线规律变化,腹板、底板可根据要求变厚;(4) 在支架上施工中间墩顶0#段;(5) 在满堂支架上施工边跨靠近边支座梁段;(6) 在中间墩顶0#段上安置悬臂挂篮设施:箱梁双悬臂状态施工采用挂篮悬臂对称浇筑,中跨及边跨合拢段采用吊模浇筑,挂篮自重施
5、工荷载控制在3700 kN以内,挂篮自重按1300 kN计;(7) 从中间墩顶0#段两侧利用悬臂挂篮设施逐段对称施工主梁;(8) 施工边跨、中跨合拢段主梁;(9) 拆除挂篮设施和边跨支架;(10) 拆除0段与桥墩的临时固接;(11) 桥面铺装、人行道板及栏杆施工(总的荷载集度可近似取为32kN/m);(12)不考虑桥下通航的要求,不考虑其它特种荷载,本设计不包括墩底承台以下部分的设计。3、 设计任务 (1)桥式方案拟定说明所选择桥式适合的地理、地质环境;主要尺寸如梁高等确定的一般方法:结构受力的合理性和经济性等。(2)结构内力分析结构内力分析基本原理描述;有限元结构分析计算和设计软件的原理及使
6、用,包括结构计算图式的确定、单元划分、施工阶段的划分及其对内力的影响等。(3)预应力钢筋及普通钢筋设计基本设计计算原理描述;相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用;构造要求。(4)主要截面检算基本设计计算原理描述;相关设计规范应用的具体公式、参数表征方式的使用。(5)编制设计计算说明书详见附录一。(6)绘制结构主要施工图绘制桥梁结构(主梁)主要构造图(立面、平面、横断面和阶段划分图),分阶段预应力钢筋布置图(各个施工阶段预应力布置,包括纵向立面、平面和各个横断面布置),施工程序图等,要求达到A3幅面图纸不少于16张或A2幅面图纸不少于8张(相当于0#图2张)。(7)外文资料翻译,要求选
7、择一篇外文专业科技文献(外文字符不少于10000个)翻译或用外文写出本人的毕业设计摘要(不少于500汉字,在答辩时用外语宣读)。(8)毕业设计的说明书不少于15000汉字。4、 设计依据(一)设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(二)设计任务书。5、 设计要求(1) 根据任务书提出完成毕业设计工作计划。(2) 掌握桥梁设计的基本原理和方法。(3) 熟悉有关设计规范的应用和相关桥梁专业计算软件的使用。(4) 设计计算无误,数据表格化;文整说明简明扼要,条理清晰;章节编号分明,图、表编号说明清楚;文句通顺,字迹工整,图纸美观;装订成册。摘 要设计为总长为245m的公路直线预应力混凝土连
8、续刚构桥,跨径组成为65m+115m+65m,截面形式为单箱单室箱型,墩身为双薄壁柔性墩。设计荷载标准为公路I级汽车荷载。主梁采用挂篮悬臂对称施工。因时间所限,未涉及下部结构(桥墩和基础)、横向预应力及竖向预应力的设计。根据活载位置的不同,连续刚构桥的断面可能出现正弯矩或负弯矩,因而,要按弯矩变化的幅值布置预应力钢筋。连续刚构桥将连续梁与薄壁墩(柔性)固结而成,既保持了连续梁桥的优点,同时又节省了支座,减少墩与基础的工程量,并改善了结构的水平荷载作用下的受力性能,即各柔性墩按刚度比分配水平力。参考了大量的工程实例,对结构方面进行了较为详细的分析和研究。横截面采用单箱单室截面,梁高按二次抛物线变
9、化,从支座处最大5.8米到跨中2.5米,顶板厚度为25cm。为了减小施工难度,并结合连续刚构桥的受力特点,底板厚度呈直线线性变化,由支座向跨中减,支座处为0.7m,跨中为0.4m。运用BSAS对结构进行了内力分析,然后对钢筋数量进行估计并配置钢筋,检算主要控制截面的承载能力。绘制结构施工图,包括桥跨布置图、施工程序图等,进行外文翻译,最后编制设计计算说明书及文档整理。【关键词】: 预应力混凝土连续刚构桥;悬臂施工;内力分析;预应力损失;次内力。AbstractDesign is a prestressing concrete continuing steel bridge, with the
10、total length of 245m of the highway,spans are 65m, 115m, and 65m respectively, the form of the section is single-box single-room,and the piers are flexible double think-wall。 The standard of the loads is highway one car loads. The main beam of the bridge is constructed symmetrically by Hanging Baske
11、t cantilever。 Because of the time constraint, the design doesnt contain the lower structure (piers and foundations), horizontal prestressing and vertical prestressing. According to the different position of the live loads, the section of this continuing steel bridge may have positive structural forc
12、es and negative structural forces,therefore, the arrangement of the prestressing reinforcement should vary in accordance with the change of structural forces. The continuing steel bridge is a combination of continuing beam and double think-wall piers (flexible), and it also changes the structures st
13、ress compatibility under the level of loads. Design is made on the basis of lots of real projects case, so it gives a detailed analysis and study of the structure. The cross section is in form of single-box single-room , the height of the beam changes according to the cross-section parabolic ,from t
14、he supports the maximal height is 5.8m to the inter - Main beamheight of 2.5m, and the thick of the Roof is 22cm. In order to alleviate the difficulties of construction, the thick of the bottom ,combined with the stress feature of continuing steel bridge, changes in linear, reducing from the support
15、s to the inter - Main beam, the thick of the supports is 0.7m and the inter - Main beam is 0.4m. Upon the basis of the section design, making an analysis of internal forces of the structure by BSAS, evaluate the amounts of the reinforcement and arrange them accordingly, then check the capability of
16、the main controlling section. Drawingthe structural construction plan, including the arrangement plan of the bridge span, the procedure of construction, etc. then translate them into English ,finally make the design illustration and Microsoft Word.Key words: prestressing concrete continuing steel br
17、idge; cantilever construction; analysis of internal forces; prestressing lose; secondary internal forces 第1章 绪 论11.1 设计特点11.2 受力特点21.3 构造特点21.3.1 零号块21.3.2 横隔板31.3.3 合拢段3第2章 桥跨总体布置及结构主要尺寸42.1 桥跨结构图式及尺寸拟定42.1.1 设计技术标准:42.1.2 结构图式42.1.3 主要尺寸拟定52.2 主梁分段与施工阶段的划分62.2.1 分段原则62.2.2 具体分段62.2.3 施工阶段的划分6第3章 荷
18、载内力计算83.1 恒载内力计算83.1.1 计算方法83.1.2 计算结果93.2 活载内力计算173.2.1 横向分布系数的考虑183.2.2 活载因子的计算183.2.3 设计结果18第4章 预应力钢束的估算与布置304.1 预应力筋的估算304.1.1 预应力筋的估算方法304.1.2 预应力筋的估算344.1.3 预应力钢束的布置394.1.4 截面特性计算41第5章 预应力损失及有效预应力计算435.1 预应力钢筋与管道之间摩擦损失435.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失485.3 弹性压缩损失525.4 钢筋松驰引起的应力损失555.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失565
19、.6 有效预应力值58第6章 次内力计算及内力组合59 6.1 自重徐变次内力计算596.2 预加力徐变次内力计算646.3 温度次内力计算676.4 墩台支座不均匀沉降次内力计算716.5 预加力引起的二次力矩计算73第7章 截面验算767.1 内力组合767.1.1 荷载和荷载效应767.1.2 内力组合767.2 承载力极限状态验算767.2.1 基本理论817.2.2 截面验算827.3 正常使用极限状态验算837.3.1 使用阶段应力验算907.3.2 变形验算918.1 混凝土总用量计算938.1.1 梁体混凝土(C50)用量计算938.1.2 桥面铺装混凝土用量计算948.2 钢
20、绞线及锚具总用量计算94总结与讨论96致 谢97主要参考文献98附录一99附录二116包络图116附录三 实习报告119第1章 绪 论毕业设计是高校本科培养计划中最后一个重要的教学环节,目的是使学生在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后,通过毕业设计这一环节,较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能,分析和解决实际问题的能力。和以往的理论教学不一样,毕业设计是学生在老师的指导下,独立.系统完成一个工程设计,以期能掌握一个工程设计的全过程,在巩固已学课程的基础上,学会考虑问题、分析问题和解决问题,并可以继续学习到一些新的专业知识,有所创新,
21、为将来走向工作岗位打下良好的基础。1.1 设计特点预应力混凝土连续刚构桥设计的一般步骤:参照已有的设计拟定结构几何尺寸和材料类型,模拟实际的施工步骤,计算恒载及活载内力;然后再根据实际情况确定温度、沉降等荷载,计算其产生的内力,并与恒、活载内力进行正常使用与承载能力组合。这是设计过程中的第一次组合(BSAS完成),两种组合的结果分别作为按正常使用和按承载能力估算钢束的计算内力。估算出各截面的钢束后,按照一定要求将钢束布置好,重新模拟施工过程并考虑预应力的作用,计算恒载内力。由于钢束对截面几何特性的影响,温度、沉降等内力也需重新计算,但其与钢束估算时计算得到的结果差别非常小。各种荷载作用下的内力
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