混凝土简支T形梁桥毕业论文.doc
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1、摘 要混凝土简支T形梁桥由于其具有外形简单,制造方便,结构受力合理,主梁高跨比小,横向借助横隔梁联结,结构整体性好,桥梁下部结构尺寸小和桥型美观等优点,目前在公路桥梁工程中应用非常广泛。在本次设计中,首先进行了桥型方案的比选,确定简支梁桥方案后,就其进行了结构设计,设计的主要内容有:拟定截面尺寸;计算控制截面的设计内力及其相应的组合值;行车道板计算,主梁裂缝、挠度及预拱度计算等。接着进行了简单的施工方法设计,包括施工前的准备,主要分项工程的施工方法设计,冬季和雨季的施工安排以及施工过程中的环境保护措施等。关键词: T形梁,方案比选,结构设计,施工方法AbstractConcrete T-sha
2、ped girder bridges are of many advantages. They have simple outlines and can be fabricated easily. The forces that act on their structures are reasonable. The ratio of height of girders to span of girders is small. In landscape orientation the girders are connected by intersecting girders. Therefore
3、 the whole structure is of good entirety. And there are still many other merits, such as small size of infrastructure, the beauty of this type of bridge and so on. Because of these advantages the PC T-shaped girder bridges are now widely applied in highway bridge projects.In the process of the desig
4、n of the bridge, the comparison of different types of bridge is done firstly. After the comfirmation of the type of the bridge, the design of the structure is done, including confirming the size of cross sections, calculating the design forces of restraining sections and combining them according to
5、The Criterion, deck calculation, deflection and crack, main girder camber calculation. After all the work, next is the design of construction method. It includes the preparation before construction, the design of construction method of small projects, the arrangements of construction in the rainy se
6、ason and in winter, the measurements of protecting environment in the process of construction.Key Words: T-shaped girder; comparion of different schemes,the design of the structure,construction method目录1 编制方案的原则与比选(1)1.1 基本原则(1)1.2 比选依据(1)1.3 简支梁桥方案(1)1.4 连续梁桥方案(1)1.5 方案比较(1)2 设计资料及构造布置(3)2.1 设计资料(3
7、)2.1.1 桥梁跨径及桥宽(3)2.1.2 设计荷载(3)2.1.3 材料及工艺(3)2.1.4 设计依据(3)2.2 横截面布置(4)2.2.1 主梁间距和主梁片数(4)2.2.2 主梁跨中截面尺寸拟定(4)2.3 横截面沿跨长的变化(7)2.4 横隔粱的布置(8)3 主梁作用效应计算(8)3.1 永久作用效应计算(8)3.1.1 永久作用集度(8)3.1.2 永久作用效应(8)3.2 可变作用效应计算(9)3.2.1 冲击系数和车道折减系数(9)3.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数(10)3.2.3 车道荷载的取值(14)3.2.4 计算可变作用效应(15)3.3 主梁作用效应组合(1
8、7)4 截面配筋设计(22)4.1 主筋配置与校核(22)4.2 斜筋与箍筋配置(23)4.3 全梁承载力校核(26)5 行车道板计算(27)5.1 内力计算(27)5.2 内力组合(27)5.3 截面配筋设计(28)5.4 截面强度计算(28)6 主梁裂缝、挠度与预拱度验算(30)6.1 裂缝宽度验算(30)6.2 挠度验算(30)6.3 预拱度设置(32)7 横隔梁计算(33)7.1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用(33)7.2 跨中横隔梁的作用效应影响线(34)7.2.1 绘制弯矩影响线(34)7.2.2 绘制剪力影响线(35)7.3 截面作用效应计算(37)7.4 截面配筋计算(38
9、)8 盖梁计算(40)8.1 荷载计算(40)8.1.1 上部结构永久荷载(40)8.1.2 盖梁自重及作用效应计算(40)8.1.3 可变荷载计算(41)8.1.4 双柱反力Gi计算(45)8.2 内力计算(46)8.2.1 恒载加活载作用下各截面的内力(46)8.2.2 盖梁内力汇总(48)8.3 截面配筋设计与承载力校核(48)8.3.1 正截面抗弯承载能力验算(48)8.3.2 斜截面抗剪承载能力验算(51)8.3.3 全梁承载力校核(52)9 桥墩墩柱设计(53)9.1 荷载计算(53)9.1.1 恒载计算(53)9.1.2 汽车荷载计算(53)9.1.3 双柱反力横向分布计算(54
10、)9.1.4 荷载组合(54)9.2 截面配筋计算及配筋验算55)9.2.1 垂直力(55)9.2.2 作用于墩柱底的外力(56)9.2.3 截面配筋计算(56)10 桥梁工程专项安全施工方案(58)10.1 桥梁工程施工中的安全基本规定(58)10.2 桥梁高空作业安全目标(59)10.3 高空作业坠落事故产生的原因分析(59)10.4 预防高空坠落措施(60)10.5 挖基础施工安全规程(61)10.6 桥涵工程施工中的安全基本规定(62)10.7 高空坠落处理程序(69)参考文献(71)致 谢(72)1 编制方案的原则与比选1.1基本原则(1)在符合路线基本走向的同时,力求接线顺畅,路线
11、短捷,桥梁较短,尽量降低工程造价。(2)在满足使用功能的前提下,力求桥型结构实用、经济、安全、美观,有利于环保。同时要根据桥位区的地形、地貌、气象、水文、地质、地震等条件,选用技术先进可靠、施工工艺成熟、便于后期养护的桥型方案。(3)桥孔布置应满足通航要求。1.2比选依据根据桥位处河流的通航要求,结合桥位处的地形地貌、地质等条件,并着重考虑施工的方便性,对两跨预应力混凝土简支箱梁桥、两跨预应力混凝土连续梁桥等桥式方案进行比选.。1.3简支梁桥方案主梁采用T形截面,梁高为等高度,主梁采用预制装配的施工方法。桥墩均采用双柱式桥墩,桥台为框架式桥台,基础为钻孔灌注桩基础。1.4连续梁桥方案主梁采用箱
12、形截面,梁高为等高度,主梁采用悬臂浇筑施工。桥墩均采用双柱式桥墩,桥台为框架式桥台,基础为钻孔灌注桩基础。1.5方案比较以上两个方案的优缺点比较如下表所示:表1.1 方案比较表方案简支梁桥方案连续梁桥方案施工阶段施工方案要点及难易度采用预制装配施工,由于桥梁跨径不大,节省了大量施工器材,改善了生产条件,施工简便,施工速度快。采用悬臂浇筑法施工,施工过程中需采取临时墩梁固结措施,边跨的一部分采用悬臂施工外,剩余的一部分边跨需要在脚手架上施工,施工机具多,相对复杂。工期工期短工期相对较长运营阶段航运和跨越条件航道宽敞,满足通航要求航道宽敞,满足通航要求抗震性能静定结构,抗震性能好超静定结构,抗震性
13、能不如其他方案养护和维修运营混凝土结构,养护和维修费用低混凝土结构,养护和维修费用低修复简支结构,修复容易修复难美观一般一般综上所述,此桥跨径不大,采用简支梁桥既能满足功能要求,施工又简单,造价也低,所以采用简支梁桥方案。2 设计资料及构造布置2.1 设计资料2.1.1 桥梁跨径及桥宽标准跨径:20 m(墩中心距离);主梁全长:19.96m;计算跨径:19.50桥面净空:1.0+-净8.6+1.0(分隔带)+-净8.6+1.0=20.6m。2.1.2 设计荷载公路级,人群荷载3.0kN/m2。2.1.3 材料及工艺混凝土:主梁用C40,栏杆及桥面铺装用C25。普通钢筋直径大于和等于8mm的采用
14、HRB335钢筋,直径小于8mm的均用R235钢筋。2.1.4 设计依据(1)(JTG D602004)公路桥涵设计通用规范(2)(JTG D622004)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(3)(JTJ/T0412000)公路桥涵施工技术规范实施手册(4)公路桥涵设计手册(梁桥),人民交通出版社,1996(5)桥梁工程,邵旭东主编,武汉理工大学出版社,2005(6)桥梁计算示例丛书(混凝土简直梁(板)桥),易建国主编,人民交通出版社(7)结构设计原理叶见曙主编,人民交通出版社,19992.2 横截面布置2.2.1 主梁间距和主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽
15、翼板对提高主梁截面效率指标有效,故可在许可条件下适当加宽T梁翼板。本桥主梁翼板宽度为1600mm,由于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头,桥宽选用五片主梁,如表2.1所示。表2.1 基本计算数据名 称项 目符 号单 位数 据混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强度轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度fcu,kEcfckftkfcdftdMPaMPaMPaMPaMPaMPa403.2510426.82.418.41.6515.2钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力confpkEppd0.75fpkMPaMPaMPaMPa18601.9510586
16、0995标准荷载组合0.65fpkMPa809材料重度钢筋混凝土沥青混凝土12kN/m2kN/m225.023.02.2.2 主梁跨中截面尺寸拟定(1)主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与跨径之比通常在1/151/25,标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因为加大梁高可以节省预应力钢束的用量,同时梁高加大一般只是腹板加高,而混凝土用量增加不多。综上所述,本桥取用1600mm的主梁高度是较合适的。(2)主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求,还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本桥预制T梁的翼板厚度
17、取用100mm,翼板根部加厚至160mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小,腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定,同时从腹板本身的稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本桥腹板厚度取160mm。图2.1 断面图(单位:mm)图2.2 立面图(单位:mm)图2.3 跨中截面尺寸图:(单位:mm)(3) 计算截面几何特征将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元,截面几何特性计算见下表。表2.2 跨中截面几何特性计算表分块名称Ai(cm2)yi(cm)Si=Aiyi(cm3)Ii(cm4)di=ys-yi(cm)Ix=Aidi2(cm)I=Ii+Ix(cm4)(
18、1)(2)(3)=(1)(2)(4)(5)(6)=(1)(5)2(7)=(4)+(6)大毛截面翼板1600464008533.3356.655947565143289三角承托870810440696048.652059962066096腹板220581.5179707.53970653.75-20.8595856349292175500333547.75296199小毛截面翼板810045806826.6760.1446295294636356三角承托870810440696052.142365164237284腹板220581.5179707.53970653.75-17.366645204
19、6351745110333547.7520270005注:大毛截面形心至上缘距离60.65(cm)小毛截面形心至上缘距离 64.14(cm)(4)检验截面效率指标上核心距:ks= = =32.54(cm)下核心距:kx= = =64.04(cm)截面效率指标:= = =0.540.5表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。2.3 横截面沿跨长的变化如图2.2所示,本设计主梁采用等高形式,横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。2.4 横隔粱的布置模型试验结果表明,在荷载作用处的主梁弯矩横向分布,当该处有横隔梁时较均匀,否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩,在跨中设置
20、一道中横隔梁,当跨度较大时应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点、四分点、支点处设置五处横隔梁,其间距为4.85m。端横隔梁的高度与主梁同高,厚度为上部240mm,下部220mm;中横隔梁高度为1000mm,厚度为上部160mm,下部140mm。详见图2.2。3 主梁作用效应计算根据上述梁跨结构纵、横截面的布置,并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算,可分别求得各主梁控制截面(一般取跨中、四分点、变化点截面和支点截面)的永久作用和最大可变作用效应,然后再进行主梁作用效应组合。3.1 永久作用效应计算3.1.1 永久作用集度(1)预制梁自重桥面铺装 沥青混凝土与防水混凝土支点段梁的自重(长1.63
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