马鞍山南北高架桥某标段毕业设计.doc
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1、摘 要根据设计任务书要求和设计规范的规定,毕业设计主要是关于合肥马鞍山路南北高架小跨度预应力混凝土连续梁桥某标段上部结构的设计。预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本着“安全、经济、美观、实用”八字原则,对合肥马鞍山路南北高架桥的某段其中一联进行了设计。该联分为四跨,取每跨28m,上部结构为连续梁。桥墩是柱式墩。施工方法选为满堂支架就地浇筑施工。第一部分进行上部结构的计算。拟定连续箱梁截面,对428m跨径进行了很详细的单元划分,计算恒载内力和活载内力,部分采用采用桥梁博士软件进行了预应力筋钢束配筋和应
2、力验算,且按新规范进行了预应力损失的计算。第二部分进行下部结构的计算。主要包括了桥墩墩柱的计算和验算。盖梁活载横向分布系数在荷载对称布置时采用杠杆法,非对称布置时采用偏心受压法进行计算。桩基础采用“m法”,墩柱采用偏心受压构件进行了计算。关键词: 预应力混凝土连续梁桥 马鞍山路 墩柱 满堂支架施工AbstractAccording to the design plan requirements and design specifications requirements, the graduation is on the Ma An Shan Road, the main north-sout
3、h elevated small span prestressed concrete continuous beam bridge superstructure design of one section. Prestressed concrete continuous beam bridge with good mechanical properties of the structure, deformation is small, small joints, the driving comfort comfortable, a small amount of maintenance wor
4、k, such as seismic ability to become the most competitive one of the main bridge. The spirit of quot, security, economic, aesthetic, practical, character principle, Ma An Shan Road on the north and south of the viaduct Hefei certain one of the joint is designed. The Union is divided into four cross,
5、 take every cross 28m, the upper structure of the beam. Column pier is pier. Full support in-place construction method chosen placement and construction. The first part is the calculation of the upper structure. Development of continuous box girder cross-section of 4 28m span was very detailed unit
6、to calculate the internal force and dead load live load internal forces, part of the software used by Dr. bridge beam reinforcement and prestressed tendons stress check, and under the new specification Prestress losses were calculated. The second part is the calculation of the lower part the structu
7、re. Include a pier cap beam, pier pier calculations. Capping beam transverse live load distribution factors used in the Load Lever symmetrically, asymmetrical arrangement of eccentric compression method used to calculate. Pile with m Law, pier with eccentric compression was calculated. Keywords: Pre
8、stressed concrete continuous beam bridge Ma An Shan Road pier full scaffold construction致 谢大四下学期才刚刚开始,我们便迎来了毕业设计,这是次让人充满期待和挑战的机会。时光如白驹过隙,稍纵即逝,一晃珍贵的四年大学生活已接近尾声。美好的大学生活也伴随着毕业设计的完成而宣告结束。感谢老师对我们这四年的教育。毕业设计是对大学四年知识的一个汇总与检验,同时也是搭建学习与工作的桥梁与纽带,通过这个学期的桥梁设计, 不仅加深了自己对桥梁设计的认识,也使自己的专业知识得到了更大程度的巩固,同时也使我明确了作为一个职业的
9、结构设计师的任务与职责所在。更为重要的是我学会了如何在一个群体当中如何互相帮忙,互相探讨,共同进步更好地与团体相处,为以后工作奠定一个坚实的基础!在这近半年的毕业设计过程中我所取得的进步离不开钱老师孜孜不倦地教诲,耐人寻味的讲解,同时也离不开其他桥梁老师的耐心帮助与指导及同组同学的热心帮忙,使我在学到知识的同时也更使我深深体会到了师生情谊及团体的力量,令我获益匪浅、终身难忘!感谢我们学校这个大集体,它让我更深刻地明白了自信、自尊,它把厚德博学、强吾兴邦铸入到我的思想深处,这将是我一生宝贵的财富。我会在将来的人生道路上努力完成本职工作,与祖国同呼吸、共命运,为中华民族的伟大复兴贡献自己的一份力量
10、!20011年6月目 录摘 要1致 谢3第1章 绪论7第2章 工程概况102.1 自然条件102.1.1 气象102.1.2 水文102.1.3 地形地貌112.2 区域地质条件112.2.1 地层概况112.2.2 构造概况112.2.3 新构造运动及地震112.2.4 地层112.2.5 地质构造112.2.6 地下水的腐蚀11第 3 章 桥跨总体布置及结构尺寸确定123.1 设计资料123.1.1设计荷载123.1.2 主要技术标准123.1.3 总体设计133.1.4 主要材料133.1.4.1 混凝土133.1.4.2 钢筋133.1.4.3 普通钢筋133.1.4.4 钢箱梁133
11、.1.4.5 支座133.1.4.6 伸缩缝133.1.4.7 预应力管道133.1.4.8 锚具143.1.5桥面铺装143.1.6主桥箱梁施工143.1.7 支座强迫位移143.1.8 设计依据153.2 尺寸确定153.2.1 桥梁分跨依据153.3 截面形式153.3.1 纵截面153.3.2 横截面163.4 梁高163.5 细部尺寸173.5.1 顶板与底板173.5.2 腹板和其它细部结构173.6 主梁分段与施工阶段的划分183.6.1 分段原则183.6.2 具体分段183.6.3 单元划分183.6.4 主梁施工方法193.7 毛截面几何特性计算193.7.1 毛截面面积1
12、93.7.2 毛截面几何特性20第4章 桥梁内力计算214.1 恒载内力计算214.1.1 一期恒载集度214.1.2二期恒载集度214.2 活载内力计算234.2.1 横向分布系数的考虑234.2.2 活载因子的计算234.3承载能力极限状态效应组合284.4 正常使用极限状态效应组合324.5 绘制内力包络图374.5.1弯矩包络图374.5.2剪力包络图38第5章 预应力钢束的计算与布置405.1 受力钢筋计算405.1.1 计算原理405.1.2 预应力钢束的估算405.2 预应力钢束布置415.3 预应力损失及有效应力的计算425.3.1 预应力损失的计算425.3.1.1摩阻损失4
13、35.3.1.2 锚具变形损失435.3.1.3 混凝土的弹性压缩445.3.1.4 钢束松弛损失455.3.1.5 收缩徐变损失465.3.2 有效预应力的计算475.4 非预应力钢筋的计算与布置485.4.1 桥面板计算485.4.1.1 恒载内力以纵向梁宽为1m的板宽计算485.4.1.2 活载内力(汽车-20级产生的内力)485.4.2 箱梁截面普通钢筋设计49第6章 主梁截面验算506.1正截面强度计算与验算506.1.1 说明506.1.1.1 基本理论506.1.1.2 正截面承载能力的计算与验算506.2 截面正应力的计算与验算536.2.1说明536.2.2 预加预应力阶段混
14、凝土截面正应力计算536.2.2.1 由预加力产生的混凝土截面正应力536.2.2.2 由构件自重产生的混凝土截面正应力546.2.2.3 预加应力阶段的总应力546.2.2.4 验算代表截面54第7章 桥墩的计算647.1 纵向水平力647.1.1 桥墩墩顶的抗推刚度647.1.2、支座的抗推刚度657.1.3墩顶与支座的集成刚度667.1.4、混凝土的收缩667.1.5 温度上升变化影响力在各墩上的分配667.1.6 汽车制动力667.1.7 水平力汇总677.2 橡胶支座的剪切变形验算677.3 竖直力687.3.1 上部结构恒载4578KN(以跨计算)687.3.2 下部结构恒载687
15、.3.3 汽车-超20级荷载697.3.4 挂车-120活载697.4 纵、横向风力707.5 桥墩外力汇总717.6 桥墩计算偏心距地增大系数737.6.1 桩在土中的假想固结点737.6.2墩柱与桩的换算直径737.6.3 构件计算长度747.7 墩柱截面验算767.7.1 墩柱的作用力76结 论78参考文献79第1章 绪论合肥市作为省会城市,既是安徽的政治文化中心,又是经济商业服务中心,随着城市经济的高速发展,城市人口不断膨胀,城市规模逐渐扩大,城市交通与城市经济的矛盾日益凸显。南北高架一号线是连接城市主城区至滨湖新区的一条重要通道,路线总体是南北走向,规划自火车站至滨湖新区,全长13.
16、6公里,项目连接市区至一环、中环、二环以及合肥环城高速,在合肥市综合交通运输网络中具有十分重要的意义。预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展:由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混
17、凝土结构被预应力结构所代替。预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的,当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下,为节省钢材,各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代,预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100m。我国的预应力混凝土结构起步晚,但近年来得到了飞速发展。现在,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展,预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。连续梁和悬臂梁作比较:在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯
18、矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩与同跨悬臂梁相差不大;但是,在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点,但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者,因为限于当时施工主要采用满堂支架法,采用连续梁费工费时。到后来,由于悬臂施工方法的应用,连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中,应用了逐跨架设法与顶推法;在较大跨连续梁中,则应用更完善的悬臂施工方法,这就使连续梁方案重新获得了竞争力,并逐步在40120 m范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥,还是跨河大桥,预应力混
19、凝土连续梁都发挥了其优势,成为优胜方案。目前,连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。然而,当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式
20、。在我国,预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展,然而,想要在本世纪末赶超国际先进水平,就必须解决好下面几个课题:1发展大吨位的锚固张拉体系,避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,否则混凝土保护层难以保证,密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。2在一切适宜的桥址,设计与修建墩梁固结的连续刚构体系,尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3充分发挥三向预应力的优点,采用长悬臂顶板的单箱截面,既可节约材料减轻结构自重,又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。另外,在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也是一个很关键的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志。目前,各国都以每平方米桥面的三
21、材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,例如:桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时,一座桥的设计方案完成后,造价指针不能仅仅反应了投资额的大小,而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见:连续刚构体系的技术经济指针较高。因此,从这个角度来看,连续刚构也是未来连续体系的发展方
22、向。总而言之,一座桥的设计包含许多考虑因素,在具体设计中,要求设计人员综合各种因素,作分析、判断,得出可行的最佳方案。本次设计段为4*28预应力砼等截面连续梁,桥宽单幅为12m,设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱双室箱型截面,全梁共分40个单元一般单元长度分为3.5m左右(特殊情况具体说明,以控制截面作为分界点。顶板、底板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点,靠近中间支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构,手算工作量比较大,且准确性难以保证,所以桥梁博
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