跨衡昆国道主干线庄田村段预应力混凝土T型梁桥设计毕业设计.doc
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1、河北联合大学轻工学院COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计(论文)题目:跨衡昆国道主干线庄田村段 预应力混凝土T型梁桥设计学生姓名: 学 号: 2007 专业班级: 07土木 学 部: 工程教育 指导教师: 2011年06月10日摘 要 本次设计的题目是:跨衡昆国道主干线庄田村段预应力混凝土T型梁桥设计本设计采用预应力混凝土T型梁桥,跨径布置为(423)m,主梁为变截面T型梁。跨中梁高为1.33m,支点梁高为1.33m。桥墩为重力式桥墩、桥台。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行桥型方案比选,对主桥进行总体
2、结构设计,然后对上部结构进行内力、配筋计算,再进行强度、应力及变形验算,最后进行下部结构验算。具体包括以下几个部分:1. 桥型方案比选;2. 桥型布置,结构各部分尺寸拟定;3. 选取计算结构简图;4. 恒载内力计算;5. 活载内力计算;6. 荷载组合;7. 配筋计算;8. 预应力损失计算;9. 截面强度验算;10. 截面应力及变形验算;11. 下部结构验算。关 键 词:预应力混凝土 T型简支梁桥 重力式桥墩 重力式桥台ABSTRACTThis design is of the same section about the Cross-scale-Kunming national trunk M
3、anor village section of prestressed concrete T-beam bridge design.The bridge belongs to the prestressed concreted structuer which is a simple supported beam bridge.The span arrangement is(423)m.The superstructure is variable T shaped supported beam bridge.The height of the girder on the support is1.
4、33m,and the height of the middle is 1.33m too.The pier is gravity pier. The abutment is gravity abutment.This essay focuses on the design and calculation process of the bridge.Firstly,compare and choose a best scheme from several bridge types;and make an overall structure design of the main span.Sec
5、ondly perform the calculation of the internal force and reinforcing bar on the superstructure.Thirdly,check the intensity,stress and deflection.Finally,check the substructure.The main points of the design are as the follows:1.The comparison of several bridge types;2.The arrangement of the bridge typ
6、es;3.The units partition of the structute;4.The calculation of the internal force of dead load;5.The calculation of the internal force of movable load;6.The combination of every kind of load;7.The arrangement of prestressed reinforcing bar;8.The calculation of the prestressed loss;9.The check of the
7、 section intensity;10.The check of the section stress and deflection;11.The check the substructure.Keywords: Prestressed conctete T shaped supported beam bridge Gravity pier Gravity abutment目 录一、工程概况及方案比选 21.1概述21.2工程概况 21.3方案比选 6二、主梁设计 82.1 设计概况及构造布置82.2横截面布置92.3梁毛截面几何特性计算 112.4桥面板内力计算 132.5主梁内力计算
8、142.6预应力钢束的估算及其布置 302.7主梁截面几何特性计算 392.8钢束布置位置(束界)的校核 432.9钢束预应力损失估算 452.10预加应力阶段的正截面应力验算 512.11使用阶段的正应力验算 512.12使用阶段的主应力验算 522.13截面强度计算 602.14锚固区局部承压验算 622.15主梁变形(挠度)计算 65三、行车道板计算 673.1设计资料673.2恒载及其内力673.3汽车产生的内力673.4挂车产生的内力683.5荷载组合69参考文献71谢辞72绪 论随着我国社会的发展与进步和人民的生活水平的日益提高,交通的便利程度和安全性得到了人们的广泛关注,桥梁又是
9、现代交通中不可缺少的组成部分,于此同时,桥梁建设得到了迅猛发展,我国桥梁工程无论在建设规模上,还是在科技水平上,均已跻身世界先进行列。在已通车的公路路线中仍有大量渡口、公路等需要改建为桥梁,并且随着社会主义工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现,还迫切需要修建许多公路、铁路和桥梁,在此我们广大桥梁工程技术人员将不断面临着设计和建造各类桥梁的光荣而艰巨的任务。预应力混凝土简支梁桥是我国公路上使用广泛且历史悠久的一种桥梁结构型式,它外形宏伟壮观,且经久耐用。近些年来,拱式桥、斜拉桥、吊桥等桥型修建不少,但我国相当长的时间内尚不能提供大量钢材来修建公路桥梁,而预应力钢筋混凝土简支T梁桥无需高强钢
10、材,跨越能力较大,造价较低等特点,符合我国当前的实际情况。1. 工程概况及方案比选1.1 概述本次设计为云南省平远街至锁龙寺高速公路是国道主干线GZ75(衡阳至南宁至昆明公路)位于云南省境内罗村口至昆明公路的重要段落。它途径红河、文山两个地州的弥勒、开远、砚山等市县,东连广西省,南接国家级边境口岸那发、河口、船头等,西接国道主干线GZ40及国道326线、国道323线,服务于云南中、云南东、云南南、云南东南等广阔地域,是云南省出海通边的主要通道,对云南乃至大西南的经济发展起着十分重要的作用。路线地处云南东南部,位于东经1024305至1032023,北纬245015至250228之间。本设计路段
11、为平远街至锁龙寺高速公路11合同段庄田段,属于改地方路1。此桥梁主要作用是连接攀枝花村和庄田村。1.2 工程概况1.2.1 地形地貌云南平远街至锁龙寺高速公路路线起点位于文山壮族苗族自治州砚山县平远镇,止点位于红河州弥勒县朋普镇。行政区划包括文由州、红河州。此路线所经区域位于云贵高原南缘,属云南东南高原及云南中湖盆高原,根据地貌成因可分为三个小的地貌单元。本工程位于第三地貌单元内,即:K124+100至K128+200段内,该地段以地表水、地下水强烈溶蚀作用、大陆停滞水堆积和地表河流侵蚀堆积作用为主,呈现出溶蚀断馅盆地的地形地貌特征。1.2.2 水系云南平远街至锁龙寺高速公路路线所经区域属南盘
12、江水系、地表水主要有绿水塘河、南盘江、甸西河。绿水塘河、甸西河均系盘江支流。根据南盘江流域洪水调查资料汇编江边站资料、江边街水文站1954至1969年实测流量资料及朋普七孔桥站实测流量资料,南盘江最大洪峰流量5410米3/秒(1910年),最枯流量21.1米3/秒(1963年),另外根据水文资料计算,南盘江桥位于1/100的洪水水位标高为1012米,1/300的洪水水位标高为1014米。甸西河最大洪峰流量640米3/秒(1915年),最枯流量0.30米3/秒(1958年)。1.2.3 气候云南平远街至锁龙寺高速公路路线所经地域位于东经10243至10320,北纬2450至2502之间,主要属于
13、亚热带高原季风气候。气候干旱季节分明,夏季多雨湿热,冬春少雨干燥。气候随海拔高度变化明显,具垂直分带特征。鹰嘴岩段(K94+000)至止点段(庄田段),位于海拔1000至1300米的河谷及盆地地段,年平均气温19.2C,最高气温38.2C,最低气温-2.5C,平均年降水量795毫米,平均年蒸发量1334.1毫米左右。路线所经区域内降雨量多集中在6至9月,占全年降雨量的66至83,蒸发量最大在3至5月,气温最高是5至7月,气温最低是12月至次年2月。总的来说,路线所经区域的气候特点是:降雨丰沛,热量充足,寒、旱、风等灾害天气少,光、热、水分配合理。1.2.4 地震云南平远街至锁龙寺高速公路路线所
14、经区域地震活动频繁,是影响区域稳定性的主要因素。据历史地震记录,区内破坏性地震有9次。1919年12月21日,开远发生5.5级地震,地震烈度7度;1929年3月22日,区内西北角东经10300,北纬2400发生6.3级地震,地震烈度8度;1950年9月13日,个旧发生5.8级地震,地震烈度8度;1953年5月14日,小龙潭发生5级地震,地震烈度7度;1970年1月5日通海地震,波及本区段,造成部分房屋开裂或破坏。云南平远街至锁龙寺高速公路路线所经区域内地震多发生在西部,而东部较少。东部区域内地震烈度一般在5至6度,基本属相对稳定地区。西部地区地震活动频繁,有震次增多,震级减少趋势,历次地震烈度
15、达6至8度。据云南省地震局地震队资料,现今地壳垂直变形明显,相对变化达50毫米,说明地壳仍在活动,属于不稳定地区,有可能发生破坏性地震。云南平远街至锁龙寺高速公路路线所经区域内西部地震活动频繁,其震中多位于南北向断裂带及开远山字型构造的铰接复合部位,且多伴有温泉出露。根据中国地震烈度区划图和云南省各县区地震烈度分区,本公路庄田段基本地震烈度为:度基本地震烈度区。根据建筑抗震设计规范(GB500112001)的规定,庄田段设计基本地震加速度值为0.15g。构造物按交通部部颁公路工程抗震设计规范要求设计。1.2.5 工程地质及水文地质评价(1)地质构造云南平远街至锁龙寺高速公路路线所经区域经历了多
16、次构造变动,多种构造相互叠加,构造行迹比较复杂,影响本区域的构造体系主要有:开远山字型构造体系、南北向构造体系、北西向构造体系。云南平远街至锁龙寺高速公路路线K123+000至止点K128+200一带为南北向构造影响区域。路线所经区域有南北向构造主干大断裂朋普至开远至个旧断裂于K124+400附近穿越该区域,为第四系地层所覆盖。朋普溶蚀断馅盆地即为该断裂所控制形成。(2)地层岩性云南平远街至锁龙寺高速公路路线所经区域K124+100至K128+200一带分布河湖相黄色、灰白色粘土(其中灰白色粘土具膨胀性),灰黑色泥炭土,记忆砂、砾石土。(3)岩土物理力学指标:岩石物理力学性质指标统计表表1.1
17、岩石名称密度(g/cm3)吸水率孔隙率平均软化系数抗压强度(Mpa)动弹性模量Ed(MPa)动泊松比()湿干天然状态浸水饱和灰岩白云灰岩2.59至2.762.51至2.740.9至3.52.3至8.80.86至0.8732.4至50.620.3至101.8砂岩2.65至2.732.62至2.700.7至2.11.8至4.70.82至0.9352.6至107.639.2至109.357134.7至66981.10.28至0.30粉砂岩2.732.62至2.662.8至4.18.6至11.00.726.9至9.12.8至13.136409.60.28页岩2.63至2.822.63至2.742.1至
18、4.95.6至12.40.697.9至11.42.7至11.821667.60.32土体物理力学性质指标统计表表1.2天然密度。g/cm3土粒比重Gs饱和度Sr%天然孔隙比e。含水量%塑限p液限l%塑性指数IP液性指数Il内聚力CkPa内摩擦角。压缩系数a1-2MPa压缩模量Es1-2MPa自由膨胀率Fs%1.64至2.022.74至2.8685至1000.70至1.6524至5828至5251至11823至510至0.4939.6至134.41.9至25.40.09至0.1415.82至21.8020至881.64至1.912.66至2.8588至1000.938至1.6533.6至5836
19、至5472至12834至860至0.4967.6至134.41.9至15.00.1至0.1514.86至19.0440至881.77至2.062.72至2.7970至990.63至1.417至3616至2524至418至170至0.7654至6221.7至22.60.073至0.08312至13.71.34至1.872.78至2.8685至1001.01至1.3135至8724至6242至10118至390至0.647至4916.6至25.10.048至0.2005至211.2.6 水文地质条件路线所经区域地下水类型主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水三大类。K124+100至K128+2
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