芳世湾大桥预应力混凝土变截面连续箱梁桥计算书.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流芳世湾大桥预应力混凝土变截面连续箱梁桥计算书.精品文档.本科毕业设计说明书 (变截面连续箱梁桥)题 目:芳世湾大桥 院 (部): 专 业: 交通土建班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 完成日期: 目 录摘要 1ABSTRACT 2 绪论 11.1预应力混凝土连续梁桥概述11.2 毕业设计的目的与意义3第一章 设计原始资料4第二章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定62.1 尺寸拟定92.1.1 桥孔分跨92.1.2 截面形式92.1.3 梁高102.1.4 细部尺寸112.2 主梁分段与施工阶段的划分122.2.1 分段原则122.2.2 具体
2、分段122.2.3 主梁施工方法及注意事项13第三章 作用效应计算153.1承载能力极限状态作用效应组合163.2 正常使用极限状态长期作用效应组合233.3 正常使用极限状态短期作用效应组合28第四章 预应力钢束的估算与布置334.1 计算原理334.2 预应力钢束的估算364.3预应力钢束的布置41第五章 预应力损失及有效应力的计算415.1 预应力损失的计算425.1.1摩阻损失425.1.2. 锚具变形损失435.1.3. 混凝土的弹性压缩465.1.4.钢束松弛损失495.1.5.收缩徐变损失505.2 有效预应力的计算54第六章 次内力的计算556.1 徐变次内力的计算556.2
3、预加力引起的二次力矩556.3 温度次内力的计算56第七章 内力组合597.1 内力组合原则597.2 承载能力极限状态下的效应组合637.3 正常使用极限状态下的效应组合第八章 主梁截面验算668.1 截面强度验算698.2 截面应力验算718.2.1 正截面和斜截面抗裂验算718.2.2 法向拉应力728.2.3 主拉应力和主压应力738.2.4 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算778.2.5 预应力钢筋中的拉应力798.3暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算 838.4挠度的计算与验算预拱度的设计83第九章 施工方法要点及注意事项859.1 材料设备及施工程序859.2 支架
4、及模板879.3预应力束布置879.4 混凝土工程879.5 张拉和压浆88毕业设计总结91致 谢92参考文献93附录1:实习报告94附录2 外文文献翻译94摘 要本次设计选用公路桥梁类型,道路类型为二级公路,桥梁取单幅双向二车道行车,设计桥梁的跨度为50+90+50m,采用的是单箱单室箱型。桥宽12,主梁采用悬臂挂篮施工。 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。梁高按二次抛物线变化,从支座处最大6米到跨中3米,顶板厚度为30cm。在设计好截面的基础上,对结构进行内力分析(运用桥梁博士v3.0)对钢筋数
5、量进行估计并配置钢筋,进行预应力筋和次内力计算,再检算主要控制截面的承载能力和变形情况,最后对主要工程量进行估算。在所有的计算后,绘制结构施工图,包括桥跨布置图、施工程序图等,进行外文翻译,最后编制设计计算说明书及文档整理。关键词:预应力混凝土连续梁桥;抛物线;悬臂施工;桥梁博士v3.0Design of FANG SHI WAN bridgeAbstractThis for bridge is used in the Secondary road, The road of the bridge serves as double-direction four lanes. The spans
6、of the bridge are 50 +90+50 meters. It has a the box section of Single-box double room and 12-meters wide. The girder applies cantilever hung-basket bearing and symmetric equilibrium construction.Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of compe
7、tion ability because of subjecting to the dint function with the structure good, having the small defomation, few of control joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on. The highness of the beam ranges from 6.0
8、m at the support to 3.0m at the middle of the span, changing at a quadratic parabolas path. The thickness of the roof is 30cm. At the basis of the designing section , internal force analysis is done(by Dr.Bridge3.0).The amount of the steel bar is estimated and the collocation is done. After these pr
9、ocesses, prestressing force loss and the secondary force can be calculated . Then, check whether the carrying capability and deflection of main controlling section can passes its limits. At last, the major amount of the project is estimated. After all the calculation, draw the construction drawing (
10、including bridge span arrangement, construction procedure and so on), do the translation of foreign language. At last make the introduction of my design and sort my text file.Key words:Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge;parabolic curves;cantilever hung-basket bearing;Dr.Bridge v3.0 绪论1.1
11、预应力混凝土连续梁桥概述预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展:由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。 为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的,当时西
12、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。 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
13、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
14、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个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。 另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。在城市预应力
15、混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。在我国,预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展,然而,想要在本世纪末赶超国际先进水平,就必须解决好下面几个课题:1 发展大吨位的锚固张拉体系,避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,否则混凝土保护层难以保证,密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。2 在一切适宜的桥址,设计与修建墩梁固结的连续刚构体系,尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3 充分发挥三向预应力的优点,采用长悬臂顶板的单箱截面,既可节约材料减轻结构自重,又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。另外,在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也
16、是一个很关键的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志。目前,各国都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,例如:桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时,一座桥的设计方案完成后,造价指针不能仅仅反应了投资额的大小,而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见:连
17、续刚构体系的技术经济指针较高。因此,从这个角度来看,连续刚构也是未来连续体系的发展方向。总而言之,一座桥的设计包含许多考虑因素,在具体设计中,要求设计人员综合各种因素,作分析、判断,得出可行的最佳方案。1.2 毕业设计的目的与意义毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力,灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识,并结合相关设计规范,独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题,解决问题的能力以及实践动手能力,达到具备初步专业工程人员的水平,为将来走向工作岗位打下良好的基础。本次设计为(50+90+50)m预应力砼连续梁,桥宽为12m。梁体采用单箱单室箱型截面,全梁共分196个
18、单元一般单元长度分为1m。顶板、底板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点,靠近中间支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构,手算工作量比较大,且准确性难以保证,所以采用桥梁分析软件桥梁博士进行,这样不仅提高了效率,而且准确度也得以提高。本次设计的预应力混凝土连续梁采用挂篮悬臂浇筑法施工。本次设计中得到了徐丰老师的悉心指导,在此表示衷心的感谢。由于本人水平有限,且又是第一次从事这方面的设计,难免出现错误,恳请各位老师批评指正。第一章 设计原始资料一、工程概况
19、:1工程概况:芳世湾大桥位于三峡工程试验坝陆水水库(三峡工程试验坝)赤壁市陆水湖办事处芳世湾村,横跨陆水水库(三峡工程试验坝)连接官塘林场红林山村及官塘驿镇葛仙山村,桥梁全长710.5m,桥面总宽12m,其中行车道9.0m,两侧人行道各宽1.5m,主桥为3跨预应力混凝土连续梁桥,引桥为17跨预应力混凝土简支梁,跨径组成为1730m+50m+90m+50m,桥梁下部结构桥墩采用实体板墩、钻孔灌注桩基础,左岸桥台采用轻型桥台,桩基础,右岸桥台采用“U”型桥台,扩大基础。设计汽车荷载等级为公路-级;接线为二级公路。设计行车速度:60/h。投资额:约4900万元。2 技术标准根据三峡库区交通设施建设与
20、完善专题规划报告并结合实际情况,将人行道宽度由0.75m加宽至1.5m,桥梁全宽为12.0m,设计汽车荷载等级为公路级;接线为二级公路。技术标准如下:(1)设计基准期:100年。(2)工程安全等级:二级。(3)公路等级:二级公路,双向两车道。(4)桥面布置:1.5m(人行道) +9.0m(行车道)1.5m(人行道)=12.0m。(5)设计行车速度:60km/h。(6)设计荷载:公路-级。 (7)桥上最大纵坡:0%。(8)道路横坡:2.0%(双向)。(9)设计水位:设计水位为52.781m(1985国家高程基准)。(10)地震烈度:工程区地震动峰值加速度为0.05g。(11)通航等级:芳世湾大桥
21、按级航道双线通航孔设计,航宽80m,航高10m。3 建设条件(一)水文气象根据收集资料显示,本区属典型的亚热带季,气候温和,降水充沛,日照充足,四季分明,无霜期长。年平均气温16.8,极端最高气温41.4,极端最低气温为零下15.4。年平均日照时间为1754.5小时,年平均无霜期为245258天。冬季盛行偏北风,偏冷干燥;夏季盛行偏南风,高温多雨。雨季集中在春末夏初,年最大降雨量1956.7mm。降雨较多,集流快,水情变化较大,水位每小时上涨可达2m。植被保存较差,水土流失较严重,下游河床淤高,易泛滥。主要灾害性天气有倒春寒、大暴雨、水灾、洪涝及夏旱、伏旱等。(二)地形地貌 桥址位于陆水水库(
22、三峡工程试验坝)上游库尾地带,河道走向约35,河谷呈不对称“U” 形宽谷,桥轴线处河面宽约148m。主河床位于右侧,宽约165m,河底高程35.839.2m;左岸为滩,宽约240m,滩面高程4655m。场地主要地貌形态为中低山低山丘陵。左岸丘陵呈半岛状伸入陆水河中,半岛长约1000m,宽度30300m,平均坡度约20,岗顶高程约75m;右岸为低山地貌、基岩裸露,岸坡较陡,倾向河谷,坡度3050,桥台一带平台地面高程5886m。(三)地层岩性拟建桥址区出露及揭露地层为第四系全新统冲积层(Q4al)、第四系全新统冲坡积层(Q4al+dl)、第四系中更新统冲洪积层(Q3 al+pl)、第四系残坡积层
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