毕业论文南京市环岛路2号桥设计06788.doc
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1、南京市环岛路2号桥设计摘 要本设计桥名为南京市环岛路2号桥,桥全长60米,宽30米,由于桥宽较大,为避免不均匀沉降,将其分为两幅,单幅横向布置为:1.5m人行道+10.5m行车道+1.5m人行道,公路II级,人行道设计荷载公路桥涵通用设计规范取值。梁底标高为中跨梁底控制标高5.30米。桥梁坡度为双向横坡1.5%;西侧纵坡3.0%,东侧纵坡3.0%。设计安全等级为二级,桥梁结构设计基准期为100年。桥位为软土地基地区,为避免由于路基沉降引起路桥衔接处的错台现象发生,本设计在桥头两侧各设二级6+8米搭板,作为道路和桥梁的过渡。本设计是根据交通部现今最新规范的规定对南京市环岛路2号桥进行方案比选和设
2、计的。文中主要阐述了该桥的设计和计算过程。文中首先进行方案比选,确定采用预应力混凝土简支T形梁桥,跨径布置为320m,主梁为变截面T形梁,梁高为1.3m。并针对所选的预应力混凝土简支T形梁桥进行了详尽的截面设计、主梁作用效应计算、预应力钢束布置及预应力损失计算,并进行了主梁截面承载力与预应力验算、主梁变形验算、横隔梁计算、行车道板的计算以及主梁端部的局部承压验算等。本设计还对桥梁的下部结构进行了详细的设计,包括墩柱盖梁、桩基础以及桥台的设计计算。关键词:预应力混凝土 T型简支梁桥 下部结构Nanjing road around the island bridgeAbstractThe desi
3、gn of the bridge named Nanjing road around the island on the 2nd bridge, bridge 60 meters in length, 30 meters wide, Wide bridge, in order to avoid uneven settlement, divided into two, single transverse arrangement for: +10.5 m 1.5m sidewalks roadway +1.5m, road class II, sidewalk design load value
4、of universal design specifications of highway bridges and culverts. Beam bottom elevation of 5.30 m the midspan beam bottom control elevation. Bridge slope for the two-way cross slope of 1.5%; west side of the longitudinal slope of 3.0%, the east side of longitudinal slope of 3.0%. Design level of s
5、ecurity for the two bridge structural design of the base period of 100 years. Bridge bit soft ground areas, to avoid subgrade settlement caused the bridge convergence at the dislocation occurs, the design in the bridge on both sides of each two 6 +8 m ride board, as the transition of roads and bridg
6、es. This design is based on the requirements of todays latest specification of the Ministry of Transportation and Communications program comparison and selection and design of the 2nd bridge on the road around the island, Nanjing. This paper mainly elaborates the bridge design and calculation proces
7、s. The first scheme, determine the use of prestressed concrete simply supported T-beam bridge span arrangement for the 3 20m, the main beam of variable cross-section of the T-shaped beam, high beam is 1.3m. And a detailed cross-sectional design for selected prestressed concrete simply supported T-be
8、am bridge, the role of the main beam effect calculations, layout and prestress loss of prestressed steel beam calculation, and the main beam section bearing capacity of prestressed checking main beam deformation check, diaphragm beam calculated carriageway board computing and the end of the main bea
9、m local bearing checking. The design of the bridge substructure detailed design, including the pier columns cover the beams, pile foundation and abutments design calculations.Key words: Prestressed concrete T-Charpy bridge Substructure目 录 摘要.1Abstract.21绪论. .61.1拱桥.61.1.1概述.61.1.2分类.61.1.3发展.71.2梁桥.
10、81.2.1概述.81.2.2分类.81.2.3发展.82目背景及设计资料.102.1项目概况.102.2设计基本资料.102.2.1主要技术指标.102.2.2设计采用规范.102.2.3地形、地质、地貌.102.2.4气象气候. 113方案比选. 123.1设计资料.123.2 桥型选择.133.2.1 方案一拱桥.133.2.2 方案二悬臂梁桥.153.2.3方案三简支梁桥.173.3方案比选.194桥梁结构计算.204.1设计资料.204.1.1基本资料. 204.1.2技术指标.204.1.3主要材料. 204.2截面设计. 214.3建模.224.3.1设置操作环境. 224.3.
11、2定义材料和截面.224.3.3定义截面.224.3.4定义材料时间依存特性并连接.234.3.5建立结构模型.234.3.6荷载输入.244.3.7移动荷载数据输入.244.3.8运行结构分析.254.4查看分析结果. 264.4.1反力.264.4.2变形.264.4.3内力.274.4.4表格.284.4.5复核.33参考文献.34第一章绪论在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中,为了跨越各种障碍(如河流、沟谷或其他线路等),必须修建各种类型的桥梁,因此桥梁是交通线中的重要组成部分,而且往往是保证全线通车的关键。1.1拱桥1.1.1概述:拱桥指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重
12、构件的桥梁。拱桥的静力特点是,在竖直何在作用下,拱的两端不仅有竖直反力,而且还有水平反力。由于水平反力的作用,拱的弯矩大大减少。如在均布荷载q 的作用下,简直梁的跨中弯矩为qL2/8,全梁的弯矩图呈抛物线形,而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零,拱只受轴向压力。设计得合理的拱轴,主要承 受压力,弯矩、剪力均较小,故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受压力的结构,因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料,混凝土等来 建造。石拱对石料的要求较高,石料加工、开采与砌筑费工,现在已很少采用。 由墩、台承受水平推力的推力拱桥,要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力,因而修建推力
13、拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥,为防止其中一跨破坏而影响全桥,还要采取特殊的措施,或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。对于简单系圬工拱桥的矢跨比一般为1/41/8,一般小于1/10,钢筋混凝土拱桥矢跨比一般为1/51/8。通常情况下矢跨比小于1/5的拱桥称为坦拱,等于及大于1/5的称为陡拱。1.1.2分类:按拱圈(肋)结构的材料分:有石拱桥(见石桥)、钢拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥。按拱圈(肋)的静力图式分:有无铰拱、双铰拱、三铰拱(见拱)。前二者属超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台(墩),结构最为刚劲,变形小,比有铰拱经济;但桥台位移、温度变化或混凝土收缩等因
14、素对拱的受力会产生不利影响,因而修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承,铰可允许拱圈在两端有少量转动的可能。结构虽不如无铰拱刚劲,但可减弱桥台位移等因素的不利影响。三铰拱则是在双铰拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,但可避免各种因素对拱圈受力的不利影响。1.1.3发展:20世纪50年代以来,中国工业迅猛发展,采用不同材料、不同体系的拱桥也得到迅速发展。在铁路拱桥建设中,1956年建成包(头)兰(州)线东岗镇黄河单线上承式钢筋混凝土肋拱桥,拱跨为3孔53米。1959年建成詹(店)东(观)线丹河上承式钢筋混凝土拱桥,拱跨增至88米,两者均为两片工字形截面拱肋。中国目前
15、最大跨度的钢筋混凝土铁路拱桥为1966年建成的丰(台)沙(城)线永定河7号桥,为单线中承式,拱跨150米,拱肋为箱形截面,采用钢拱架拼装施工。 在公路、城市桥梁建设中,如1959年建成湘潭市湘潭桥,为8孔60米上承式拱桥,横向布置6片高1.6米的工字形拱肋,桥宽21米。70年代后拱桥向更大跨度发展,主要采用预制拼装的钢筋混凝土拱桥,如四川省的拱跨150米的宜宾马鸣溪桥,即采用无支架缆索吊装施工。目前,中国公路上最大跨度的钢筋混凝土箱形拱桥为建于1982年,拱跨170米的四川渡口宝鼎桥(图3),最大跨度的公路钢箱形拱桥为建于1966年的四川渡口市区金沙江桥,跨度180米。1969年建成的渡口密地
16、栓焊桁架拱桥,跨度也是180米。在60年代,为适应广大农村地区发展农业的要求,曾创建一种采用简易机具施工的双曲拱桥。该桥型的主要特点是:拱圈结构化整为零,采用分段拼装式波形拱肋截面,因其结构简单,制造容易,安装方便,形式轻巧,在公路和城市桥梁中曾一度得到广泛使用。如建于1972年的湖南长沙湘江桥,为8孔76米的钢筋混凝土双曲拱桥。随着建桥技术的进步,施工机具的改进,起重能力的提高,为求得拼装构件更好的整体性,必然会向较大的拼装单元发展。因此70年代后期至今,中国在大跨拱桥中,钢筋混凝土箱形拱占优势,而在中、小跨拱桥中,桁架拱桥颇有发展。桁架拱桥是将拱上结构和拱肋组成桁式结构,常用跨度为2050
17、米。目前钢筋混凝土桁架拱桥已达60米,如苏州市郊觅渡桥。但预应力混凝土桁架拱桥最大跨度已达150米,如1985年建成的贵州剑河公路桥,系带悬臂的预应力混凝土桁架拱桥。1.2梁桥1.2.1概述:梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下,其支座仅产生垂直反力,而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确,理论计算较简单,设计和施工的方法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征:1)混凝土材料以砂、石为主,可就地取材,成本较低;2)结构造型灵活,可模型好,可根据使用要求浇铸成各种形状的结构;3)结构的耐久性和耐火性较好,建成后维修费用较少;4)结构 的整体性好,刚度较大,变性较小;5)可采用预
18、制方式建造,将桥梁的构件标 准化,进而实现工业化生产;6)结构自重较大,自重耗掉大部分材料的强度, 因而大大限制其跨越能力;7)预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料,并明显降低自重所占全部设计荷载的比重,既节省材料、增大其跨越能力,又提高 其抗裂和抗疲劳的能力;8)预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装 配式结构提供了最有效的拼装手段,通过施加纵向、横向预应力,使装配式结构 集成整体,进一步扩大了装配式结构的应用范围。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
19、力混凝土桥梁跨径开始突破了100米,到80年代则达到440米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好,但是,在实际工程中,跨径小于400米时,预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。1.2.2分类:按照主梁的静力体系,分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。简支梁桥:由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥。属于静定结构。是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其构造简单,架设方便,结构内力不受地基变形,温度改变的影响。连续梁桥:两跨或两跨以上连续的梁桥,属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下,产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用,使内力状态比较均匀合理,因而梁高
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