桥梁毕业设计1.doc
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1、目录第一部分:设计报告41前言51.1设计任务51.2设计标准51.3任务要求52设计资料:52.1工程地质水文情况52.2 地质情况53.方案比选64设计方法74.1设计思路74.1.1横断面设计74.1.2纵断面设计74.1.3粱肋设计84.1.4设计资料和横截面布置84.1.5其他94.2设计感受95设计评估96设计成果106.1总的成果107总结107.1设计中的难点与重点107.2改进的地方108结束语10第二部分:河溪梁桥设计计算书121.行车道板计算121.1悬臂板荷载效应计算121.1.1 恒载效应:121.1.2 活载效应131.2 连续板荷载效应计算131.2.1 永久作用
2、131.2.2 活载效应151.3 内力组合计算161.3.1 承载能力极限状态内力组合计算(基本组合):161.3.2 正常使用极限状态内力组合计算(短期效应组合):161.4 行车道板配筋172 主梁内力计算与配筋182.1 主梁截面几何特性的计算182.1.1预制中主梁的截面几何特性182.1.2 检验截面效率指标 以中跨截面为例192.2 主梁恒载内力计算202.2.1 一期恒载(预制梁自重)202.2.2 二期恒载(桥面板接头)g2202.2.3 三期恒载(栏杆、人行道、桥面铺装)g3202.2.4 主梁恒载汇总202.2.5 恒载内力计算212.3 主梁活载内力计算222.3.1
3、冲击系数的计算222.3.2 横向分布系数232.3.3 计算活载内力273 截面设计333.1 预应力钢束(筋)数量的确定及布置333.1.1 首先根据跨中截面正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。343.2 截面几何特性计算383.2.1 主梁混凝土浇筑,预应力筋束张拉(阶段一)383.2.2 灌浆封锚,吊装并现浇顶板500mm的湿接缝连接段(阶段二)393.2.3 三期恒载及活载作用(阶段三)393.3 截面承载能力极限状态计算473.3.1 跨中截面正截面承载力计算473.3.2 斜截面抗剪承载力计算473.4 预应力损失计算493.4.1 摩阻损失L1503.4.2 锚具变形损失L25
4、03.4.3 分批张拉损失L4523.4.4 钢筋应力松弛损失L5523.4.5 混凝土收缩、徐变损失L6533.4.6预应力损失组合:543.5 正常使用极限状态计算553.5.1 部分预应力混凝土构件553.6 持久状况应力验算613.7 短暂状态应力验算644 锚固端验算654.1 混凝土的局部承压承载力655 横隔梁内力计算675.1计算荷载675.2 横隔梁的内力影响线685.3 横隔梁配筋716 支座的选定726.1 确定支座平面尺寸736.2 确定支座的厚度736.3 验算支座的偏转情况746.4 验算支座的抗滑稳定性747 设计资料757.1上部构造757.2设计荷载:757.
5、3桥墩形式:757.4水文地质条件757.5材料757.6 设计依据758 盖梁计算:758.1 荷载计算758.1.1 上部结构恒载见下表:768.1.2 盖梁自重及作用效应计算768.1.3 可变荷载计算788.1.4 双柱反力Gi计算828.2 内力计算838.2.1 恒载加活载作用下各截面的内力838.3 截面配筋设计与承载力效核879 桥墩墩柱计算919.1 荷载计算919.1.1 恒载计算:同前计算得:919.1.2 活载计算919.1.3 双柱反力横向分布计算929.1.4 荷载组合;939.2 截面配筋计算及应力验算949.2.1 作用于墩柱顶的外力949.2.2 作用于墩柱底
6、的外力:959.2.3 截面配筋计算:9510 钻孔灌注桩9610.1 荷载计算9610.2 桩长计算9810.3 桩身内力及变位置计算9910.3.1 局部冲刷线处P0,H0,M0计算9910.3.2 桩的各参数确定及计算10010.3.3 单位“力”作用在局部冲刷线处,桩柱在该处产生变位计算10010.3.4 局部冲刷线处桩柱变位计算10010.4 桩身截面配筋与强度验算10310.5 桩顶水平位移验算104致谢105参考文献106附图第一部分:设计报告梁桥设计 学 生 :XXX(XXX大学,土木工程专业) 导 师 :XXX摘要:河溪梁桥设计为20的预应力混凝土简支箱形梁桥。该桥采用双车道
7、布置。上部为装配式部分预应力混凝土简支箱梁。为降低主梁高度,减少预应力引起的上拱度,后张法预应力混凝土箱梁在设计荷载下按部分预应力混凝土A类构件设计,主梁配筋采用预应力筋和非预应力筋混合配筋。下部桥墩为钢筋混凝土圆形双柱式墩;桥墩基础为单排双列钻孔灌注桩基础。桥墩盖梁为连续墩盖梁,按简支梁计算盖梁内力及墩柱顶竖向反力。桩基采用为单排桩形式。关键词:箱梁;后张法;预应力混凝土The design of the HeXi bridgeAuthor:XXX(XXX, 611830)Instructor: XXXAbstract:The program of Hexi design for 20m p
8、re-stressed concrete free supported box girder bridge. This bridge has Two driveway. The upside of bridge is the type of assembly partial prestressed reinforcement concrete simple underprop box girder.In order to reduce the girders tallness, reduce the superior camber which the pre-stressed causes,
9、the post tenioning pre-stressed concrete box girder under the designed load is designed according to the partical pre-stressed concrete A member, the girder adopt the mixed complex of the pre-stressed reinforcing steel bar and the non-pre-stressed reinforcing steel bar. The pier of the bridges Infra
10、structure is the reinforced concrete circular distyle pillar; Piers bedrock for single line double row drill hole irrigation pile foundation. Bridge pier plate girder is continual pier plate girder which calculates plate piers internal force and the piers top vertical force according to the simple b
11、eam. Pile foundation use the single piling form.Keywords: Box girder; Post tensioning concrete; Prestressed concrete1前言1.1设计任务由于河溪中断各地方乡镇与城市连通的唯一要道,常年靠渡过河加之交通量增长使得其成为拥堵及事故易发地段,为了缓解交通压力,体现二十一世纪城乡改革面貌,特修建河溪梁桥。1.2设计标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)、公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)。 汽车荷载按公路-级,人群荷载按3KN/,每侧栏杆、人行
12、道重量的作用力分别为8.5KN/m计量。1.3任务要求根据给定的设计原始资料,拟定桥梁类型、分孔布置,选择上部结构形式(不同的情况可采用不同分孔布置,上部构造形式)。设计时按设计内容要求进行,并控制设计进度。通过本毕业设计,对桥梁设计计算理论,计算方法,施工图设计有一个全面的掌握。完成的设计资料应达到并符合施工要求。2设计资料:2.1工程地质水文情况 “河溪工程” 地处四川盆地东北部,处于川中丘陵区向川北低山区过渡地带风速偏低。气候自然生态区保护区构溪河5-6月多雨(类似江南的梅雨),7-8月受副热带高压控制,高温干旱,年降水量较低,无特大洪水记录。2.2 地质情况 岩土工程大致目估情况地质构
13、造简单,褶皱平缓。地貌类型单一,属中生代侏罗纪岩层,经流水侵蚀、切割、堆积形成的侵蚀丘陵地貌。河宽约80m左右,跨构溪河支流,两岸土质优良,透水性好,水流常年较稳定。土层桥位地质情况,从上到下的土层均为砂土、黏性土、砂砾。3.方案比选本设计有三种方案,都采用装配式,方案一为装配式钢筋混凝土简支梁桥,方案二为后张法装配式预应力混凝土简支梁桥,方案三为装配式预应力混凝土箱型梁桥。方案比选是从施工技术、适用性、经济性、美观性等四方面比较。表3.1各种桥型方案优缺点比较项目方案一方案二方案三装配式钢筋混凝土简支梁桥,跨径20m,4孔。后张法装配式预应力混凝土简支梁桥,跨径40m,2孔。装配式预应力混凝
14、土箱型梁桥,跨径20m,4孔。施工技术主梁采用预制吊装施工,施工技术成熟,工艺要求一般。主梁采用预制吊装施工,施工技术成熟,工艺要求较高。主梁采用预制吊装施工,施工技术成熟,工艺要求较高。适用性该梁桥受力明确,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。但是由于材料强度不高而重度较大,当结构跨径增大时,其自重也相应增加,所以承载能力大部分消耗于结构自重,从而限制了它的跨越能力。具备了装配式钢筋混凝土简支梁桥的优点。充分利用了高强度材料,所以截面小,自重较小,跨越能力提高。刚度大,能消除裂缝,并提高桥梁的耐久性。除了具备方案二的优点。抗扭刚度大,横向抗弯刚
15、度大,其稳定性比方案一、二好。经济性混凝土骨料可就地取材,因而成本低,维护费用少。当跨径在20m时,在此环境中就增加了桥墩数、基础数量等,费用也增加了。与方案一比较,一般可以节约钢材30%-40%,跨径越大,节省越多。与方案二相同。美观性景观效果一般。采用两孔,比较呆板。采用两孔,桥型较好。综上所述,方案三比方案一、二较好,所以采用装配式预应力混凝土箱型梁桥设计,桥梁构件的尺寸和形式趋于标准化,便于预制和施工,并节省大量支架模板和劳动力,缩短工期。4设计方法4.1设计思路4.1.1横断面设计由于河溪地区属县级城市,为适应其道路交通量,故决定其为二级公路双车道。桥面横坡的形成通常有三种形式。第一
16、种,对于板桥或就地浇注的肋板式梁桥,可将墩台顶部做成倾斜的;第二种,采用不等厚的铺装层(包括混凝土的三角垫层和等厚的路面铺装层);第三种,桥宽较大时,可直接将行车道做成双向倾斜。由于本设计的桥宽不是特别宽,且为了设计方便和节约成本,选择了第二种的桥面横坡形式。桥面横坡坡度一般在1%-2%,考虑雨水季节。故本设计采用横坡坡度为2%。 图4.1桥横断面图4.1.2纵断面设计 城市桥梁在平面上宜做成直桥,特殊情况时可做成弯桥,其线型布置应符合现行的规范中的规定。由于本桥路线是在直线上,故本设计为直桥。在桥位处,河溪两岸相距80米,故本设计采用420m的预应力混凝土箱形桥梁,全长80m,桥墩采用双柱式
17、配以灌注桩基础,具有施工便利成熟、工程造价低、美观等优势。 图4.2桥位示意图4.1.3粱肋设计用杠杆原理法(适用于荷载靠近主梁支点时的荷载横向分布,也可用于双主梁或横向联系很弱的无中间横隔梁的桥)和偏心压力法(适用于桥上具有可靠的横向联系,且桥的宽跨比B/l0.5的情况)计算荷载横向分布。偏心压力法具有概念清楚、公式简明和计算简便等优点,但是其在推导中由于做了横隔梁近似绝对刚度和忽略主梁抗扭刚度,导致了边梁受力偏大,因此偏心压力法要修正。然后进行内力组合,计算配筋等。4.1.4设计资料和横截面布置1.标准跨径及桥宽标准跨径:20m。计算跨径:19.88m。桥面净空:净-12.0附2x1.50
18、人行道(双车道)。2.设计荷载:汽车荷载按公路-级,人群荷载3KN/m2,每侧栏杆、人行道重量的作用力约为8.5kN/m。3.设计规范:公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)及公路桥涵设计通用规范 (JTG D602004),按A类预应力混凝土构件设计此梁。4.施工方法采用后张法施工,预制主梁时,预留孔道采用预留金属波纹管成型,钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉;主梁安装就位后现浇60cm宽的湿接缝。最后施工100mm厚的沥青桥面铺装层(平均)。5.横截面布置主梁间距与主梁片数:间距2.9m;片数为4片。6.主梁跨中截面及主要尺寸拟定主梁高度:在计算跨径的1/1
19、4-1/25,梁高采用1.2m。跨中和支点腹板高度分别为84cm、77cm。7.横隔梁的设置五片横隔梁,设置在距离翼缘108cm处4.1.5其他横隔梁、桥面等的设计方法与梁肋的设计方法类似,不做介绍。4.2设计感受首先流程大致概括为:根据设计荷载等确定桥长、跨径及孔数。根据桥梁工程公路桥涵设计手册中的简支梁桥的计算进行行车道板的计算;荷载横向分布计算;主梁内力计算;横隔梁内力计算及挠度、预拱度的计算。根据结构设计原理进行主梁、横隔梁、行车道板及墩台与基础的截面尺寸设计及配筋计算。根据基础工程及 公路桥涵设计手册进行墩台与基础的设计。并根据桥梁工程基础工程拟订施工方案。箱梁结构稳定性对大中跨结构
20、有很大优势。5设计评估使用上:桥上的行车道和人行道宽度保证了车辆和人群的安全畅通,并满足了将来交通增长的需要。桥型、跨度大小和桥下净空满足了泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁保证了使用年限,并便于检查和维修。经济上:桥梁设计体现了经济上的合理性。在设计中使桥梁的总造价和材料等的消耗为最少,充分考虑了桥梁在使用期间的运营条件以及养护和维修等方面的问题。设计上:桥梁设计根据因地制宜、就地取材、方便施工的原则,合理选用了适当的桥型。整个桥梁结构及其各部分构件,在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。施工上:桥梁结构便于制造和架设。尽量采用了先进的工艺技术和施工机械,利
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