预应力混凝土连发续刚构桥.doc
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1、桥梁毕业设计(论文)一、方案比较1实用性比较预应力混凝土连续梁桥:伸缩缝少,结构刚度大,变性小,动力性能好,主梁性能好,主梁变形挠曲线平缓,行车平顺,通畅,安全,可满足交通运输要求,且施工简单,但工期长。连续刚构:行车平顺,通畅,安全,可满足交通运输要求,施工技术成熟,易保证工程质量,桥下净空大,可满足通航要求,属有推力体系,对地基要求比连续梁高,此处地势平缓,地质条件不好,跨径大,墩高小,温度,混凝土收缩产生较大位移,对桥墩不利。斜拉桥:跨度大,行车性能好,不用作大量基础工程,由于拉锁多点支撑作用,梁高小,可采用悬臂施工,不影响通航,梁可以预制,可加快施工速度。2 安全性比较预应力混凝土连续
2、梁桥:技术成熟,计算简单,施工方法简单,质量好,整体性好,刚度大,可保证工程本身安全,同时行车性能良好,可保证司机正常行车,满足交通运输安全要求。连续刚构:一般做成薄壁墩,墩的刚度小,难以承受船舶撞击,但此处不通航,对桥墩有利,因墩梁固结墩处可承受较大弯矩,梁高可做薄,基础沉降对结构影响大。斜拉桥:拉索是柔性体系,风力作用下会震动,会影响桥上行车何桥本身安全,横向刚度小,变性大。3经济性比较预应力混凝土连续梁桥:施工技术成熟,方法简单,易掌握,需要的机具少,无需大型设备,可充分降低施工成本,所用材料普通,价格低,成桥后养护费用少,需要大型支座,需较多预应力钢筋,基础施工复杂。连续刚构:无须支座
3、,节省大型支座费用,其他于连续梁基本相同。斜拉桥:需大量拉索钢丝,预应力束,主塔构造复杂,高空作业多,成桥后养护费用高,基础施工复杂,还需减震装置。 3 外观比较预应力混凝土连续梁桥:形势简单,造型单一。连续刚构:墩梁固结作用可降低梁高,使梁看来更纤巧。斜拉桥:现代感强,可通过索塔与拉索布置形式获得满意造型,塔较高,使桥向纵向和横向延伸,比例协调,均匀预应力混凝土连续刚构桥第一节 方案简介及结构尺寸拟定一:设计技术标准:1:设计荷载 汽车-20级,挂车-100级。人群荷载3KN/M.2:桥梁宽度 净14+22.5 m3:桥面设1.5%的双向横坡,桥梁纵向设1.5%的双向坡。二:设计规范:1:J
4、TJ 021-89 2:JTJ 023-85 3:JTJ 022-85 公路砖石及混泥土桥涵设计规范4:JTJ 024-85 5:JTJ041-89 一 桥孔长度的确定本设计经方案比选后,桥跨布置为3x35米+75米+135x3米+75米+3x35米预应力混凝土变截面连续刚构结构,全长690米。图1 桥位地质剖面图二 桥型布置1. 主跨径的拟定主跨径定为135m,边跨采用0.523倍的中跨径,即68m 。桥梁全长为68+130+68=266 m 。2顺桥向梁的尺寸拟定(1) 墩顶处梁高:根据规范,梁高为1/161/20L,取L/20即6.5 m。(2) 跨中梁高:根据规范,梁高为1/301/5
5、5L,取L/52,即2.5 m。(3) 梁底曲线:选用圆曲线。以跨中梁底为原点,曲线方程:474.781252=X2+(Y+ 474.78125)23 横桥向的尺寸拟定根据任务书规定,行车道为2净-7m,另外两边各有宽2.5m的人行道。根据有关文献,截面采用单箱单室截面。主梁截面细部尺寸的拟定,如图2所示。图2 主梁截面尺寸图顶板厚取25cm。根据底板厚度按“中薄边厚”的原则取跨中处底板厚25cm,以便布置预应力束,支点处底板 厚为110l12倍的梁高,取80cm,中间底板板厚成圆曲线变化;腹板厚度由于要布置预应力钢束锚头,从受力方面来讲,支点附近承受剪力较大,腹板宜加厚;各孔跨中区段承受剪力
6、较小,腹板可适当减薄。本设计采用直线过渡型。支点截面采用55cm ;跨中截面采用45cm ;承托尺寸采用50cm40+cm和100cm32cm ,翼缘板与腹扳承托采用5040。横隔板共设4道,两支点各两道,厚度支点取50cm,板上留有人孔,尺寸为200cm200cm;4.桥面铺装 桥面铺装:根据要求,选用9cm厚的防水沥青混凝土作为铺装层,(平均厚度)。 桥面横坡:根据规范规定为1.5%3.0%,取1.5%,该坡度由铺装层厚度控制。5下部构造2、3号桥墩采用双薄壁形式,桥墩壁厚2米,宽10米,两壁中心距为5米。基础均为刚性扩大基础。桥台为埋置式桥台,刚性扩大基础放置在基岩上。三施工要点及注意事
7、项1.桥梁上部采用挂篮悬臂浇注施工,施工时要对称浇注,应注意立模高程的合理设置,准确控制悬浇高程,主梁边中跨合龙高差应控制在cm以内。2.施工后的主梁备用预应力束孔处理如下:顶板束孔灌浆封填,底板束孔留下备用,但不穿预应力束。3.箱梁悬浇施工时在底板上的施工孔不封堵,作为箱梁的通气孔。四.本桥主要材料参照规范规定,该桥材料取用如下。1混凝土箱梁采用50号,墩身和基础采用40号,其他结构全部采用25号砼。2钢材1) 纵、横向预应力采用ASTMA416-92-270级钢绞线,标准强度为1860Mpa,直径为15.24mm,面积140mm2,弹性模量为1.9105 Mpa,采用OVM锚具。2) 带肋
8、钢筋应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499-91的规定、光圆钢筋应符合钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB1499-91的规定。3伸缩缝伸缩缝采用HXC-80A定型产品,全桥共2道。4桥梁支座1、4号桥台各安装一个GPZ单向活动和双向活动盆式支座。五桥梁设计荷载根据设计任务书规定:荷载等级为汽车-20级、挂车-100级。第二节 内力计算与荷载组合一全桥结构计算图式的确定按照杆系程序分析的原理,遵循结构离散化的原则。全桥以下原则在适当位置划分节点:1)杆件的转折点和截面的变化点;2)施工分界点、边界处及支座处;3)需验算或求位移的截面处;4)当出现位移不连续的情况时,例如相邻两单元以铰接形式相连(转
9、角不连续),可在铰接处设置两个节点,利用主从约束考虑该连接方式。本设计的单元划分,每一个施工阶段自然划分为一个单元。这样便于模拟施工过程,而且这些截面正是需要验算的截面。另外,在墩顶、跨中和一些构造变化位置相应增设了几个单元。这样整个主桥划分成89个单元,90个截面,如图4所示。(桥墩未计)图3 主桥单元划分示意图(尺寸单位:m)二全桥施工阶段的划分1为了方便全桥的施工分段,更好地根据起吊重量来划分,特用程序将划分的梁的单元的截面特性和单元重量计算出来,具体结果见表1:表1 截面特性及单元重量计算结果表 (单位:KN ,M)单元号左梁高左面积左单位重右梁高右面积右单位重单元重量22.511.3
10、2812.511.328142232.511.32812.5411.42851.27e+0342.5411.42852.6211.62911.3e+0352.6211.62912.7411.92981.33e+0362.7411.92982.8612.23061.06e+0372.8612.23063.012.53131.08e+0383.012.53133.1913.13271.12e+0393.1913.13273.3913.63401.17e+03103.3913.63403.614.33561.04e+03113.614.33563.814.73681.09e+03123.814.73
11、684.0215.23791.12e+03134.0215.23794.2715.93961.16e+03144.2715.93964.5416.54121.21e+03154.5416.54124.8317.34321.26e+03164.8317.34325.1418.14521.33e+03175.1418.14525.4118.84701.15e+03185.4118.84705.719.64901.2e+03195.719.64905.9921.55371.28e+03205.9921.55376.3123.65901.41e+03216.3123.65906.524.16021.1
12、9e+03226.554.51.36e+036.554.51.36e+03681236.524.16026.524.16023.01e+03246.554.51.36e+036.554.51.36e+03681256.524.16026.3123.65901.19e+03266.3123.65905.9921.55371.41e+03275.9921.55375.719.64901.28e+03285.719.64905.4118.84701.2e+03295.4118.84705.1418.14521.15e+03305.1418.14524.8317.34321.33e+03314.831
13、7.34324.5416.54121.26e+03324.5416.54124.2715.93961.21e+03334.2715.93964.0215.23791.16e+03344.0215.23793.814.73681.12e+03353.814.73683.614.33561.09e+03363.614.33563.3913.63401.04e+03373.3913.63403.1913.13271.17e+03383.1913.13273.012.53131.12e+03393.012.53132.8612.23061.08e+03393.012.53132.8612.23061.
14、08e+03402.8612.23062.7411.92981.06e+03412.7411.92982.6211.62911.33e+03422.6211.62912.5411.42851.3e+03432.5411.42852.511.32811.27e+03442.511.32812.511.3281844(此为左半跨梁段自重,右半跨与之对应相等) 2横隔板重量的计算 支点横隔板重:Q1=(0.15+0.98)*4.5/2+2*6.5+2*3*2*2*0.5*26=716 kN3桥面铺装和防撞护栏每米重量计算 q=0.075*1*9.5*21+0.1*9.5*23+5.55=40 kN/
15、m4主跨施工分段(150t起吊能力) 双薄壁墩作为第一施工段施工完成;第二段 21-25单元, 10m, 梁段重量:6752kN第三段 26单元, 02.5m, 梁段重量:1410 kN第四段 27单元, 2.55m, 梁段重量:1280kN第五段28单元, 57.5m, 梁段重量:1200kN第六段 29单元, 7.510m, 梁段重量:1150kN第七段 30单元, 1013m, 梁段重量:1330kN第八段 31单元, 1316m, 梁段重量:1260kN第九段 32单元, 1619m, 梁段重量:1210kN第十段 33单元, 1922m, 梁段重量:1160kN第十一段 34单元,
16、2225m, 梁段重量:1120kN第十二段35单元, 2528m, 梁段重量:1090kN第十三段 36单元 2831m 梁段重量:1040kN第十四段 37单元 3134.5m 梁段重量:1170kN第十五段 38单元 34.538m 梁段重量:1120kN第十六段 39单元 3841.5m 梁段重量:1080kN第十七段 40单元 41.545m 梁段重量:1080kN第十八段 41单元 4549.5m 梁段重量:1330kN第十九段 42单元 49.554m 梁段重量:1300kN第二十段 43单元 5458.5m 梁段重量:1270kN 中间段 44单元, 58.561.5m 梁段重
17、量:169kN5边跨施工; 除第104单元、第1单元在边跨合龙时采用满堂支架先浇成形,其它边跨梁段均与主跨梁段同时对称悬臂浇筑,在此不一一列出。 主跨及边跨施工分段见图4。全桥共分105个单元(89个桥面单元)、106个节点,其中两个边跨各有20个单元,中跨有45个单元,再后面的恒载、活载、施工及验算等内力的计算时,代入程序的单元划分形式都以以上这种划分方式填写数据文件。主跨施工分段边跨施工分段图4 主梁施工分段下面给出上述各段的内力图(图5)图5 主梁主要施工阶段内力图a)最大悬臂阶段内力;b)边跨合龙阶段内力;c)中跨合龙阶段内力;d)桥面铺装阶段内力四:温度及支座沉降次内力计算 (一)温
18、度次内力计算方法及结果 按矩阵位移法求解温度次内力。本设计考虑主梁上下缘温差5,温度次内力结果如图7所示。(二)支座沉降次内力计算方法及结果 按矩阵位移法求解支座沉降次内力。在桥梁设计中,支座沉降工况的选取是应慎重考虑的问题。一般应综合考虑桥址处的地质、水文等情况,根据已建桥梁的设计经验来定。有时需选取几种沉降工况计算,这样就存在一个工况组合的问题。程序一般对每一个截面挑最不利的工况内力值作为沉降次内力。 本设计考虑2号墩下降2cm,4号墩下降1cm。沉降次内力如图8所示。图8五.活载内力计算(一)影响线的计算将单位荷载P=1作用在各桥面的节点上,求得结构的变形及内力,可得位移影响线和内力影响
19、线。(二)人群、履带车、挂车加载人群加载只需求出影响的正、负区段面积;履带车离散为若干集中力;挂车按集中荷载加载。(三)汽车加载挂车、履带车全桥只考虑一辆。汽车荷载是由主车和重车组成的车队,车距又受到约束,求其最大、最小效应是个较复杂的问题。这种情况下,车辆数和车距都是未知参数,随具体影响线而变化,问题归结为求具有多个变量的函数在约束条件下的极值。此问题的解决借助于计算机程序完成。全桥活载内力如图9所示。汽车及挂车最大、最小弯矩和剪力如表6所示。六荷载组合根据大桥的施工程序,按照我国现行公路,桥涵设计规范,对全桥形成和营运各阶段的内力和应力进行荷载组合,取其中最为不利者。1:正常使用极限状态的
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