宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计毕业设计计算书.doc
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1、 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY毕业设计(论文)题目: 宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计 学 生 姓 名: 学 号: 200918020422班 级: 桥梁0904班专 业: 土木工程(桥梁工程方向)指 导 教 师: 2013 年 06 月宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计学 生 姓 名: 学 号: 200918020422班 级: 桥梁0904班所在院(系): 土木与建筑学院指 导 教 师: 完 成 日 期: 2013.06宁道高速公路瓢勺洞大桥施工图设计摘要高速公路的快速发展要求沿线桥梁的建设速度大大加快。高速度的行车要求桥梁具有良好的
2、力学性能以及较少的伸缩缝构造,以获得较好的平顺性和舒性。先简支后连续施工法解决了以上问题,由此形成先简支后连续结构体系在公路建设中获得广泛应用。因此本设计最终选定方案为先简支后连续T 梁桥。瓢勺洞大桥整体设计为:(630m2440+830m)简支转连续T梁桥。四跨一联,全桥共6联。本文设计为大桥第二联,即4 40m段。主梁采用两幅分离式,每幅宽 14.25米,由6片T 梁组成。桥面纵坡为 1%,横坡为2%。采用预制吊装法施工。预制T梁采用C50混凝土;预应力筋均采用s15.2(17 标准型)低松弛钢绞线。本设计包括以下几个部分:桥型方案比选;桥型布置,结构各部分尺寸拟定;选取计算结构简图;恒载
3、内力计算;活载内力计算;荷载组合;配筋计算;预应力损失计算;截面强度验算;截面应力及变形验算;施工图设计。设计软件用 midas civil。关键词: 简支连续;设计计算;施工图;公路桥THEDESIGNFORTHENINGDAO OF PIAOSHAODONG BRIDGEABSTRACTThe rapid development of freeway bridge construction requirements along much faster. Requirements of high-speed traffic bridge has good mechanical propert
4、ies and fewer joints constructed to get a better ride and comfort properties. Simply supported continuous construction method to solve the above problems, thus forming a continuous structure simply supported the construction of the highway system is widely available, so the final selection of the de
5、sign program for the first simple and continuous support T beam bridge. PiaoShaoDong the overall design of the bridge: (6 30m +24 40 +8 30m) simply supported continuous T beam bridges. four Spans, a total of six full-bridge linking this article is designed to bridge the second one, that is 4 40m seg
6、ments. primary using two separate beams, each width of 14.25 meters by 6 T beam components. longitudinal deck 1% cross slope of 2%. use of prefabricated construction method hoisting. precast concrete T beam using C50; tendons are used s15.2 (1 7 standard type) low relaxation strands this design incl
7、udes the following sections: bridge scheme comparison; bridge-type layout, the structure size of each part intended; selecting computing structure diagram; dead load force calculation; live load force calculation; load combinations; reinforcement calculation; prestress loss calculation; sectional st
8、rength checking; sectional stress and deformation checking; construction design. design software with midas civil.Key words: simply supported continuous; design; calculation; construction drawings; highway bridge目 录1设计说明11.1设计依据11.2设计基本资料12方案比选42.1方案拟定42.1.1调查资料42.1.2方案构思宗旨42.1.3方案拟定42.2设计要点及结构尺寸拟定7
9、2.2.1设计要点72.2.2 结构尺寸拟定82.2.3横截面沿跨长的变化92.2.4横隔板的设置92.3本章小结113 内力计算及荷载组合123.1系数计算123.1.1二期结构自重作用荷载集度123.1.2考虑横隔板的等效梁体容重123.1.3冲击系数和作用效应系数123.1.4主梁荷载横向分布系数133.2midas模型143.3内力计算153.3.2二期恒载193.3.3汽车荷载223.3.5温度荷载263.3.6 支座沉降303.3.7 收缩与徐变303.4 荷载组合343.4.1 承载能力极限状态下的效应组合343.4.2 正常使用极限状态下的效应组合353.4.3荷载组合结果36
10、3.5本章小结394 预应力钢束的估算及布置404.1预应力钢束估算的原理与方法404.1.1按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束404.1.2 按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量414.1.3最小配筋率的要求424.2预应力筋估算结果424.3预应力筋束的布置原则434.4 预应力筋束的布置结果444.5 本章小结445 预应力筋损失455.1预应力筋损失计算455.2 本章小结466 强度验算476.1 基本理论476.2 计算公式476.3 正截面抗弯验算486.4斜截面抗剪验算516.51/4截面抗剪验算546.6本章小结547 抗裂验算557.1 规范要求557.2
11、 正截面抗裂验算557.3 斜截面抗裂验算597.4本章小结638 应力验算648.1 持久状况构件的应力计算648.1.1 正截面混凝土压应力验算648.1.2 斜截面压应力验算678.1.3 预应力钢筋拉应力验算688.2短暂状况构件的应力计算698.3 本章小结739挠度计算749.1 使用荷载作用下的挠度749.2 预应力引起的上拱749.3 预拱度设置7410 端部锚固区计算7610.1 后张法构件锚下局部承压计算7611支座计算7810.1 支座构造7810.2 支座的物理力学性能7810.3 计算公式78参考文献81致谢82附件1 83附件2 941设计说明1.1设计依据桥址区地
12、处道县大源口、红岩、白 竹塘三村交界处,斜跨小溪和冲,冲沟宽约100-150m,冲沟内地势平坦,地形起伏不大,为稻田种植区和耕跟还林荒地,沟内地面标高在254.8-267.0m之间,冲沟两侧为山体斜坡,山势较陡,坡体上植被发育,灰岩露头较多,溶洞随处可见,地下暗河流水不断,桥址区属低山丘陵地貌。桥梁原始依据及基本设计要求:(1) 设计指导书及桥位平面图、桥址断面图等原始资料;(2) 设计车速:100m/h;(3) 荷载标准:公路-I;(4) 桥面宽度:26m;(5) 地震烈度: VI度;地震加速度值为0.05g按照7度设防;(6) 设计洪水频率:1/300;1.2设计基本资料(1)材料规格混凝
13、土:预制梁及其现浇接缝、封锚、墩顶现浇连续段、桥面现浇层均采用C55, 桩基采用C25,其余构件采用C30。预应力钢绞线:采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)中 d=15.2 mm 的钢绞线,公称面积为 140 mm2,标准强度 fpk=1860 MPa,弹性模量 EP=1.95105 MPa。普通钢筋:R235、HRB335 钢筋标准应符合 GB 130131991 和 GB 14991988 的规定。凡钢筋直径12 mm 者,均采用 HRB335 热轧带肋钢;凡钢筋直径12 mm 者,采用 R235 钢;钢板应符合 GB 70088 规定的 Q235 钢板。
14、锚具:预制 T 梁采用 OVM15 型锚具及其配套设备;T 梁接头顶板束采用 BM15 型锚具及其配套设备。预应力管道:采用预埋圆形或扁形塑料波纹管成型。支座:桥梁支座根据设置的部位不同,分别采用 GYZ、GYZF4 板式橡胶支座,其技术性能应符合公路桥梁板式橡胶支座(JT/T493)的要求。伸缩缝:采用80型伸缩缝及160型伸缩缝。桥面铺装:10cm现浇C50混凝土桥面板+10cm沥青混凝土铺装。(2)设计计算依据公路工程技术标准(JTGB012001);公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)(以下均简称为通规);公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D622004) 以
15、下简称公预规)。(3)基本设计数据根据公预规中各条规定,混凝土、钢绞线和钢筋的各项基本数据以及在各个阶段的容许值,如下表1-1所列。表1-1 基本计算数表名 称项目符号单位数据主梁混凝土立方体强度MPa50弹性模量MPa3.45104轴心抗压标准强度MPa32.4轴心抗拉标准强度MPa2.65轴心抗压设计强度MPa22.4轴心抗压设计强度MPa1.89主梁混凝土短暂状态压应力限值MPa20.72拉应力限值MPa1.757持久状态主压应力限值MPa16.2拉应力限值MPa19.44续表 1-1名 称项目符号单位数据15.2钢绞线标准强度MPa1860弹性模量MPa1.95105抗拉设计强度MPa
16、1260最大控制应力MPa1395材料重度钢筋混凝土1kN/m325沥青混凝土2kN/m324钢绞线3kN/m378.5注:fck、ftk为钢束张拉时混凝土轴心抗压、抗拉强度的标准值,考虑混凝土强度达到设计强度的90%时开始张拉预应力钢束,因此,fck=31.95MPa,ftk=2.47MPa2方案比选 2.1方案拟定2.1.1调查资料桥址区地处道县大源口、红岩、白竹塘三村交界处,斜跨小溪和冲,冲沟宽约100-150m,冲沟内地势平坦,地形起伏不大,为稻田种植区和耕跟还林荒地,沟内地面标高在254.8-267.0m之间,冲沟两侧为山体斜坡,山势较陡,坡体上植被发育,灰岩露头较多,溶洞随处可见,
17、地下暗河流水不断,桥址区属低山丘陵地貌。桥址区有简易公路至仙子脚镇与S323省道相连,交通不方便。桥址区地表水主要为溪沟水,该溪沟水平行于桥位在K298+405-K299+085里程段内流经桥址区,溪沟宽14.00-22.00m,深2.00-3.50m,属季节性溪流,雨季水面宽7.5-13.00m,水深0.3-1.20m,由于上游积雨面积大,流量大,流速较快,据访问附近村居民2004年7月最高洪水位标高259.50m,旱季溪沟中断流,基本无水。桥址地区的不良地质现象为主要为岩溶,岩溶形态的主要为溶蚀裂缝和溶洞。本区内河水水质良好,对混凝土无腐蚀性。2.1.2方案构思宗旨(1)该桥为高速公路上的
18、桥,满足整体公路的线型要求,保证行车舒适及满足交通要求。(2)设计方案力求结构受力明确,易于分析,使用常规的桥型,在某些细节方能有一定的创新。(3)施工方案技术成熟,施工较简便,工期较短,能加快整条高速公路建设。2.1.3方案拟定方案一:先简支后连续预应力 T 梁桥。a.孔径布置 孔径布置为630m2440+830m。全桥长1380m。b.结构构造 主梁采用由6片T梁组成。440m 段梁高2.5米30m段梁高 2.0米。c.主墩基础 可采用钻孔灌注桩基、双柱式桥墩、带悬臂盖梁的结构,以克服基础开挖的一系列弊端,桩墩连接处设系梁 ,桩基伸出地面与墩柱连接,墩柱上面接盖梁。 d.施工方案 预制吊装
19、 方案一的桥型方案布置图见下图(图 2.1 和图 2.2)图2.1 方案一桥型立面图(单位mm)图2.2 方案一桥型立面图(单位mm)方案二:等截面预应力混凝土连续箱梁桥 a.孔径布置孔径布置为4630m全长1380m。b.结构构造主梁采用等截面箱梁。梁高2.0米。c.主墩基础可采用钻孔灌注桩基、双柱式桥墩、带悬臂盖梁的结构,以克服基础开挖的一系列弊端,桩墩连接处设系梁,桩基伸出地面与墩柱连接,墩柱上面接盖梁。d.施工方案 顶推施工。方案二的桥型方案布置图见下图(图2.3和图2.4)图2.3 方案二桥型立面图图2.4 方案二桥型剖面图根据桥梁设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要
20、求,同时满足美观、环境保护和可持续发展的要求。共拟定了两种方案,其一:630m2440m+830m先简支后连续梁桥,其二: 4630m 等截面连续梁。两种方案取其中440m(即一联)比较。(其中两方案主桥结构示意图分别见图三、图四)。各主桥桥型优缺点比较见下表。表2-1 各主桥桥型优缺点比较表桥型先简支后连续T梁(方案一)等截面连续箱梁(方案二)经济性经济较经济适用性1.伸缩缝少,行车舒适。2.桩对河床压缩不大,利于汛期 防洪3.施工工艺成熟。4.高速公路上,桥较多,用预制 T方便,工期短,实用性很强。1.伸缩缝少,行车舒适。2.桩对河床压缩较不大,利于汛期防洪。3.施工工艺成熟。安全性1.T
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