双线铁路预应力混凝土连续梁桥(60m+100m+60m)上部结构设计98p.doc
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1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计双线铁路预应力混凝土连续梁桥上部结构设计(60m+100m+60m)年 级: 级学 号: 姓 名: 专 业:建筑材料与应用指导老师: 2009年6 月 院 系 土木工程系 专 业 建筑材料与应用 年 级 2005级 姓 名 题 目 双线铁路预应力混凝土连续梁桥上部结构设计(60m+100m+60m) 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕 业 设 计 任 务 书班级 工程材料 学生姓名 学 号 发题日期: 年 月 日 完成日期: 年 月 日题 目 双线铁路预应力混凝土连续梁桥上部结
2、构设计(60m+100m+60m) 1、 本设计的目的、意义 学生在进行毕业设计之前,已对公共基础课程、专业基础课程及专业课程进行了有序的分阶段的学习,对工程结构已经建立起了从设计原理到设计方法及施工方法的基本知识结构,但还缺少综合地系统地运用这些知识来解决实际问题的锻炼机会。本设计是铁路预应力混凝土连续梁结构为背景,让学生在老师的指导下系统地完成结构设计、结构计算与检算的全过程。通过本设计可巩固学生对材料力学、结构力学、混凝土结构设计原理、桥梁工程等知识的掌握,提高学生分析和解决问题的能力;同时可让学生对桥梁工程的认识更加清晰、全面;还可通过对有限元软件、绘图软件及办公自动化软件的大量使用培
3、养学生的计算机运用能力。 2、 学生应完成的任务: 一、设计说明书的编制: 1、设计概述; 2、桥梁结构尺寸拟定 3、内力计算与截面配筋设计; 4、结构承载能力检算; 5、设计总结。 二、工程图纸的绘制: 1、桥梁立面布置图 2、梁体节段划分图 3、梁截面一般构造图 4、预应力钢筋布置图 5、桥梁悬臂施工步骤图 3、 设计各部分内容及时间分配:(共 16 周)第一部分 相关资料的收集 ( 2 周)第二部分 结构尺寸与截面尺寸的拟定 ( 3 周)第三部分 结构内力计算与预应力钢筋的初步配置 ( 3 周)第四部分 结构承载能力检算与预应力钢筋的调整配筋 ( 3 周)第五部分 图纸的绘制 ( 2 周
4、)第六部分 设计说明书编制 ( 2 周)评阅及答辩 ( 1 周)备注: 指导教师: 年 月 日审 批 人: 年 月 日摘 要本设计题目为60m+100m+60m预应力混凝土连续梁桥上部结构设计,设计过程如下:1、确定主梁主要构造及细部尺寸,考虑到抗弯刚度及抗扭刚度的影响,设计采用箱型梁,主梁高度、底板厚度呈二次抛物线变化(主梁高度在支座处为6.1m到跨中处为3.1m呈抛物线变化,底板厚度从支座处的0.5m到跨中的0.3m呈抛物线变化),腹板厚度在支座处为0.5m,跨中为0.35m(在边合拢和6号块的时腹板线性变化,其余节段均为等厚度)。顶板厚度全桥一致,为0.30m。2、根据设备条件、受力情况
5、以及工期等因素,选择合适的节段长度。3、利用Midas计算结构内力(包括恒载、活载、列车制动力、列车横向摇摆力、列车脱轨荷载等);再根据荷载组合试配预应力筋,然后根据PSC设计的结果在截面上布置并调整预应力钢束。4、计算各项预应力损失和有效预应力,考虑钢束和混凝土收缩徐变引起的二次内力,并且进行荷载组合、截面强度检算;5、完成设计说明书并绘制图纸。本次设计主梁采用悬臂挂篮施工和满堂支架法,在中跨支座附近采用对称悬臂施工,在边跨靠近支点附近采用满堂支架施工。设计中利用的软件主要包括Midas,Excel,Word等。关键词:预应力混凝土,连续梁,悬臂施工,Midas。AbstractThe de
6、sign entitled 60m +100 m +60 m prestressed concrete continuous girder bridge。The design process is as follows:1.Make out the main structure and details of the size, taking into account the influence of bending rigidity and torsional rigidity,Box-beam is the best,the height of girder and slab thickne
7、ss have a parabolic changes,( girder from 6.1m to 3.1m, perforation in orer thickness is 6.1 m, the cross is 3.1m. slab from 0.5m to 0.3m, perforation in orer thickness is 0.5 m, the cross is 0.35 m. ) and the top is always 0.3m;2. The appropriate section length depends on the condition of equipment
8、,stress and time factors。3. CalculatingInternal structure with Midas(including dead load and lived load,train braking force,train lateral sway,the train derailment load and so on);Try again according to the load combinations with prestressed concrete,then with the help of PSC design result,we can ma
9、ke sure the quantity of prestressed concrete。4. Calculating every prestress loss and effective prestressed concrete, pay attention to the Secondary force caused by Steel beam and Creep and shrinkage of concrete, And then making the load combinations、checking the intensity of section;5. Draw the engi
10、neering design and establish the design manuals.The girder design by cantilever guyed travelers and full support,In the nearby across the bearings use semmetry cantilever construction, On the edge across near the fulcrum,use full support construction。In the design , the software using mainly include
11、 Midas, Word, Excel, etc.key words: The prestressed concrete,Continuous beam,Cantilever construction,Midas。目 录第1章绪论11.1概述11.1.1 预应力混凝土连续梁桥发展11.1.2 设计特点31.1.3 受力特点31.1.4 构造特点41.1.5 施工要点41.2 设计基本资料81.2.1 主要技术标准81.2.2主要材料81.2.3设计依据9第2章主要尺寸拟定102.1 桥梁结构总体规划布置102.1.1桥型方案比选102.1.2梁部截面形式比选122.2 尺寸拟定152.2.1
12、梁高拟定162.2.2 顶板、底板厚度,顶板宽度172.2.3 腹板 悬臂板长度17第3章内力计算193.1 MIDAS软件说明193.1.1 MIDAS简介193.1.2用MIDAS分析模型步骤193.1.3 MIDAS计算模型203.2 静力荷载内力计算203.2.1 计算原理203.2.2静力荷载计算223.2.3荷载组合主要类型253.3 恒载内力计算26第4章预应力筋设计284.1 桥梁配筋284.1.1计算原理284.1.2钢束布置原则324.1.3结构配筋334.2预应力损失计算374.2.1钢筋与管道壁摩擦引起的应力损失374.2.2锚具变形引起的应力损失384.2.3钢筋与台
13、座间的温差引起的应力损失384.2.4混凝土弹性压缩引起的应力损失384.2.5钢束松弛引起的应力损失394.2.6混凝土收缩徐变引起的应力损失394.2.7有效预应力的计算414.2.8有限元模型的预应力损失计算414.3二次内力计算464.3.1 预加力引起的二次内力464.3.2 混凝土收缩徐变引起的二次内力47第5章截面验算及变形验算485.1截面内力、应力计算485.1.1施工阶段弯矩计算485.1.2施工阶段应力计算515.2刚度计算585.3截面检算过程595.3.1预应力钢筋混凝土梁的受力特点605.3.2强度检算615.4运营阶段的结构验算645.4.1运营阶段截面正应力验算
14、645.4.2运营阶段钢铰线应力验算685.4.3斜截面主拉和主压应力验算735.4.4截面抗裂验算745.4.5混凝土剪应力验算775.5预加应力、运送及安装阶段的结构验算785.5.1预加应力阶段预应力筋验算785.5.2传力锚固阶段预应力筋验算785.5.3传力锚固阶段混凝土正应力验算79第6章施工步骤及主要工程量816.1 施工步骤816.2 混凝土总用量826.3 钢绞线及锚具总用量82结论85致谢86参考文献:87附录88附录1:桥梁设计基本流程88附录2:附图名称目录及其说明89第1章 绪论1.1概述1.1.1 预应力混凝土连续梁桥发展自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建
15、成Bendorf桥以来,悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用,从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥,至今已有40多年的历史,比欧洲起步晚,但近年来发展迅速,在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异,预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种,它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适等优点。加上这种桥型的设计施工均较成熟,施工质量和施工工期能得到控
16、制,成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在200m以内,上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。目前我国已建成的有代表性的大跨径公路和城市预应力混凝土连续梁桥如表1所示。表1 我国已建成大跨度预应力混凝土连续梁桥1南京长江二桥北汉桥90+1653+90江苏2六库怒江大桥85+154+85云南3黄浦江奉浦大桥85+1253+85上海4常德沅水大桥84+1203+84湖南5东明黄河公路大桥75+1207+75山东6风陵渡黄河大桥875+87+1147+87山西7沙洋汉江大桥63+1116+63湖北8珠江三桥80+110+80广东9宜城汉江公路大桥55+10
17、04+55湖北10松花江大桥59+907+59黑龙江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
18、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40200米范围内占主要地位。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
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