z预应力混凝土连续梁桥毕业设计计算书.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流z预应力混凝土连续梁桥毕业设计计算书.精品文档.摘 要本设计题目为贤村桥2号预应力混凝土连续梁桥,该桥位于京福高速公路泰安至曲阜段,桥梁跨径布置为24+26+24m,双向四车道,上部结构采用先简支后连续的预应力混凝土连续T型梁桥。简支转连续是桥梁施工中较为常见的一种方法,该施工方法的主要特点是施工方法简单可行,施工质量可靠,实现了桥梁施工的工厂化、标准化和装配化。目前随着高等公路的发展,为改善桥梁行车的舒适性,简支转连续梁桥在中、小跨径的连续梁桥中得到了广泛地应用。在设计过程中,综合考虑了材料以及结构的强度、刚度、稳定性,还注意到了混凝土强度
2、以及钢筋等级及其性能。使本桥梁设计兼具简支梁的经济易施工特点和连续梁的结构稳定、受力状态好的优点,是值得推广和使用的一种有效梁跨方式。本设计参阅了很多相关设计及规范,也采用了一些既有设计成果,使得设计具有一定的实践性,同时也采用了MIDAS来计算桥梁结构内力,节约了设计时间,设计过程中得到指导老师的悉心指导及帮助,使我的设计事半工倍,在此对设计界的前辈及指导老师表示衷心的感谢!由于设计时间仓促,加上本人经验有限,设计中难免会有许多不足或缺点,请大家提出宝贵意见及建议。关键词:简支转连续;预应力;MIDASAbstractThe design entitled Juxian Village, B
3、ridge 2, prestressed concrete continuous girder bridge, the bridge is located in Jingfu Expressway Taian to Qufu section, bridge span arrangement for the 24 +26 +24 m, two-way four-lane, the upper structure with simply supported Continuous prestressed concrete continuous T-beam bridge. Simply suppor
4、ted continuous construction of the bridge a more common method of construction, the main features of the construction method is simple and feasible, the construction quality, the factory realized the bridge construction, and assembly of standardization. With the current high road of development, to
5、improve the driving comfort of the bridge, simply supported continuous beam bridge in the small span continuous bridge has been widely applied.In the design process, considering the material and structural strength, stiffness, stability, and also noted the strength of reinforced concrete and its per
6、formance levels. So that both the simple beam bridge design and easy construction of the economic characteristics and the continuous beam structural stability, good mechanical advantage of the state, is worthy of promotion and use of an effective cross-beam method.See a lot of the design specificati
7、ons related to design and also used some existing design results, making the design has some practical, but also used to calculate the bridge structure MIDAS internal forces, saving design time, the design process by guiding the teacher Careful guidance and help to make my design work half the times
8、 in the design of the older generation and to express my sincere thanks to the instructor!Because of the design time constraints, coupled with my limited experience, inevitably, there are many deficiencies in the design or fault, we made valuable comments and suggestions.Key words: simply supported
9、continuous; prestressed; MIDAS目 录摘要IABSTRACTII前言1第1章 设计基本资料11.1桥梁线形布置11.2设计标准11.3材料规格21.4施工方式21.5设计计算依据31.6基本计算数据表3第2章 设计要点及结构尺寸拟定52.1 设计要点52.2 结构尺寸的拟定52.3 横截面沿跨长的变化62.4 横隔梁的设置62.5 毛截面几何特性计算6第3章 主梁自重作用效应计算63.1 结构自重作用效应计算63.2 汽车荷载作用效应计算(边梁)63.2.1 冲击系数和车道折减系数63.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数63.2.3 汽车荷载效应内力计算63.3 基
10、础沉降内力及温差应力计算63.3.1 基础沉降内力计算63.3.2 温差应力计算63.4 内力组合63.4.1 按承载能力极限状态设计63.4.2 按正常使用极限状态设计63.4.3 计算结果6第4章 预应力钢束估算及其布置64.1 钢束估算64.1.1 按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束64.1.2 按正常使用极限状态截面压应力要求估算64.1.3 按承载能力极限状态的应力要求计算64.1.4 估算结果64.2 钢束布置64.3 主梁净、换算截面几何特性计算6第5章 预应力损失及有效预应力计算65.1 基本理论65.2 预应力损失计算65.2.1 后张法由预应力钢筋与管道之间摩擦引起
11、的应力损失65.2.2 后张法由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值引起的应力损失65.2.3 后张法由混凝土弹性压缩引起的应力损失65.2.4 后张法由钢筋松弛引起的预应力损失终极值65.2.5 后张法由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失65.2.6 截面预应力损失合计和有效预应力6第6章 配束后主梁内力计算及内力组合66.1配束后主梁内力计算及内力组合6第7章 截面强度验算67.1 基本理论67.2 计算公式6第8章 抗裂验算68.1公预规要求68.2正截面抗裂验算68.3斜截面抗裂验算6第9章 持久状况构件的应力验算69.1 正截面混凝土压应力验算69.2 预应力筋拉应力验算69.3 混凝土主压
12、应力验算6第10章 短暂状况构件的应力验算610.1 预加应力阶段的应力验算610.2 吊装应力验算6第11章 挠度验算611.1 汽车荷载作用下主梁边跨和中跨的最大截面挠度计算611.2 消除结构自重后长期挠度验算6第12章 行车道板计算612.1悬臂板荷载效应计算612.2连续板荷载效应计算612.3 截面设计、配筋与承载力验算6结束语6致谢6参考文献6前 言进入二十一世纪以来,随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化,我国的公路交通有了跨越式的发展。特别是桥梁建设得到了飞速的发展,桥梁工程无论在建设规模上,还是在科技水平上,均已跻身世界先进行列。各种功能齐全、造型美观的立交桥、高架桥,横
13、跨长江、黄河等大江大河的特大跨度桥梁,如雨后春笋频频建成。桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分,特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重大意义。因此,桥梁工程的设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求,同时应满足美观、环境保护和可持续发展的要求。简支转连续是桥梁施工中较为常见的一种方法,一般先架设预制主梁,形成简支梁状态;进而再将主梁与墩顶连成整体,最终形成连续梁体系。该施工方法的主要特点是施工方法简单可行,施工质量可靠,实现了桥梁施工的工厂化、标准化和装配化。概括地讲,简支转连续施工法是采用简支梁的施工工艺,却可达到建造连续梁桥的目的。目前随着高等公路的发展,
14、为改善桥梁行车的舒适性,简支转连续梁桥在中、小跨径的连续梁桥中得到了广泛地应用。第1章 设计基本资料1.1桥梁线形布置平曲线半径:无平曲线。竖曲线半径:无竖曲线。1.2设计标准跨径:24m+26m+24m,施工方法为简支转连续;桥梁布置立面图如图1-1。图1-1 桥跨总体布置立面图(尺寸单位:cm)荷载标准:公路-级。桥面净宽:半幅桥宽为12.50m;桥梁布置横断面如图1-2所示。主梁片数:两幅,每幅各6片梁。结构重要性系数:1.0图1-2 桥跨总体布置横断面图1.3材料规格混凝土:预制梁及其现浇接缝、封锚、墩顶现浇连续段、主梁采用C50混凝土。盖梁、系梁、桥头搭板、桥墩、柱、台身等均采用C3
15、0混凝土。预应力钢绞线:采用公预规(JTG D62-2004)中d=15.2mm的钢绞线,公称面积为140 mm2,标准强度FPK=1860MPa,弹性模量EP=1.95105MPa。普通钢筋:R235、HRB335钢筋标准应符合GB13013-1991和GB1499-1998的规定。凡钢筋直径大于等于12mm者,均采用HRB335热轧带肋钢筋;凡钢筋直径小于12mm者,采用R235钢,钢板应符合GB700-88规定的Q235钢板。锚具:预应力锚具采用符合国际后张法预应力混凝土协会FIP标准的类锚具,其锚固效率系数大于95%。预应力管道:采用预埋圆形和扁形塑料波纹管成型。支座:桥梁支座根据设置
16、部位不同,分别采用GYZ、GYZF4板式橡胶支座,其技术性能应符合公路桥梁板式橡胶支座(JT/T 493)的要求。伸缩缝:采用SSF80A大变位伸缩缝桥面铺装:11cm厚的沥青混凝土铺装。1.4施工方式采用分段预制后吊装转连续的方式,达到设计强度后,张拉预应力钢束并压注水泥浆,待混凝土达到预定强度后拆除临时支座,再设置永久支座,最后进行防护栏及桥面铺装施工。1.5设计计算依据公路工程技术标准(JTG B01-2003)。公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004),以下简称通规。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004),以下简称公预规。1.6基本计算数据表根据通
17、规中各条规定,混凝土、钢绞线和钢筋的各项基本数据以及在各阶段的容许值,见表1-1。表1-1基本计算数据名称项目符号单位数据主梁混凝土立方体强度标准值弹性模量轴心抗压强度标准值轴心抗拉强度标准值轴心抗压强度设计值轴心抗拉强度设计值fcu,kEcfckftkfcdftdMPaMPaMPaMPaMPaMPa503.4510432.42.6522.41.83短暂状态极限压应力极限拉应力0.7fck0.7fckMPaMPa20.721.757持久 状 态压应力极限值极限压应力极限主压应力拉应力极限值短期效应组合极限拉应力短期效应组合极限主拉应力长期效应组合极限拉应力0.5fck0.6fckst-pc0.
18、7ftk0.7ftklt-pcMPaMPaMPaMPaMPa16.219.441.8551.855015.2钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计轻度最大控制应力con持久状态应力标准荷载组合fpkEpfpd0.7fpk0.65 fpk0.65fpkMPaMPaMPaMPaMPaMPa18601.951051260139512091209续表1-1名称项目符号单位数据材料重度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线123kN/ mkN/ mkN/ m25.023.078.5钢绞线与混凝土的弹性模量比EP无量纲5.65注:fck、ftk钢束张拉时混凝土轴心抗压、抗拉强度标准值,本例考虑混凝土强度达到设计强度的90%时
19、开始张拉预应力钢束,即混凝土强度等级为C45时开始张拉钢束,因此 fck=29.6MPa,ftk=2.51MPa。第2章 设计要点及结构尺寸拟定2.1 设计要点本桥上部结构为3跨预应力混凝土连续梁桥,采用先简支后连续施工方法,即采用如下施工方法:1.预制简支T梁,吊装到位;2.浇筑墩顶连续段接头混凝土,达到设计强度后,张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆;3.在拆除临时支座,完成体系转换;4.完成主梁横向接缝浇筑;5.最后进行防撞护栏及桥面铺装施工。预应力钢束必须待混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的90%后(且龄期不小于4d),方可张拉。预制梁内正弯矩感受采用两段同时张拉,锚下控制应力为0
20、.7fpk=1395MPa;墩顶桥面现浇层负弯矩钢束采用单端张拉,锚下控制应力为0.72 fpk=1339.3MPa,未计入预应力钢筋与锚圈口之间的摩擦损失。主梁按部分预应力混凝土A类构件设计。2.2 结构尺寸的拟定1.主梁片数与主梁间距主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼缘板对提高主梁截面效率指标很有效,故在许可条件下应适当的加宽T梁的翼缘板。本例主梁內梁翼缘板宽度为210cm,外梁翼缘板宽度为205cm,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。因此主梁的工作截面有两种:预制应力、运输、吊装阶段的小截面(内梁翼缘板宽140cm,外梁翼缘板宽1
21、70cm),二期恒载施工以及运营阶段的大截面。单幅桥面宽为12.50m,选用6片T梁,横断面布置如图所示:图2-1 主梁横断面布置图(尺寸单位:cm)2.主梁结构尺寸的拟定主梁采用T形截面,梁高为1.6m,高跨比为H/L=1/15。T梁直面如图所示 (跨中) (梁端)中梁 (跨中) (梁端)边梁图2-2 中梁和边梁预制T梁断面图(尺寸单位:cm)本桥上部结构为3跨预应力混凝土连续梁桥,采用先简支后连续,考虑伸缩缝的设置,实际桥跨长度为73.84m,即在桥的两头各设8cm的伸缩缝,主梁立面与平面构造如图2-3所示。预制安装时,边跨预制梁长为23.60m,计算跨径均为22.95m;中跨预制梁长均为
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