杜淇录预应力溷凝土连续梁桥设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流杜淇录预应力溷凝土连续梁桥设计.精品文档.题 目:预应力混凝土连续梁桥设计 专 业:土木工程(道路与桥梁) 学 号:11827438 姓 名:杜淇録 指导教师:周正峰 学习中心:直属学习中心 西 南 交 通 大 学 网 络 教 育 学 院2013年 4 月 2 日院系 西南交大网络教育学院 专 业 土木工程 (道路与桥梁) 年级 2011-3班(专升本) 学 号 11827438 姓 名 杜淇録 学习中心 直属学习中心 指导教师 周正峰 题目 预应力混凝土连续桥梁设计 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评
2、阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书班 级 土木工程(道路与桥梁)2011-3班(专) 学生姓名 杜淇録 学 号 11827438 开题日期:2013 年 3 月 5 日 完成日期: 2013 年 4 月 2 日题 目 预应力混凝土连续桥梁设计 题目类型:工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发一、 设计任务及要求1.桥式方案的比选及施工方案拟定 2.上部结构尺寸拟定 3.桥面板的计算及配筋 4.上部结构截面几何特性的计算 5.上部结构计算图式及有限元单元划分 6.上部结构永久作用效应的计算(一期恒载、二期恒载分开计算)
3、 7.上部结构可变作用效应的计算 (1)影响线计算及绘图 (2)影响线加载 8.支座位移引起的内力计算 9.上部结构作用效应组合(内力包络图的绘制) 10.上部结构预应力钢筋的估算及布置 11.主梁的各项检算 (1)承载能力极限状态强度计算 (2)正常使用极限状态应力计算 二、 应完成的硬件或软件实验预应力混凝土连续桥梁的设计 应交出的设计文件及实物(包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等) 毕业设计、设计图纸 三、 指导教师提供的设计资料 徐岳预应力混凝土连续梁桥设计人民交通出版社,2000. 张继挠梁桥(上)人民交通出版,2000. 李廉锟结构力学 高等教育出版社,2003. 四、
4、 要求学生搜集的技术资料(指出搜集资料的技术领域)1. 结构设计原理邵容光主编 2. 桥梁工程范立础主编 3. 桥梁施工及组织管理人民交通出版社 4. 预应力混凝土连续梁桥设计人民交通出版社 5. 公路桥梁电算程序人民交通出版社 6. 桥梁工程概算及概预算编制实例人民交通出版社 7. 桥梁设计百问人民交通出版社 8. 桥梁方案比选人民交通出版社 9. 大跨度桥梁结构计算理论人民交通出版社 10. 桥梁工程专业毕业设计指南中国水利水电出版社 五、 设计进度安排第一部分 桥式方案拟定 ( 1 周)第二部分 结构尺寸拟定 ( 1 周)第三部分 结构恒载内力的计算 ( 2 周) 第四部分 结构活载内力
5、的计算 ( 2 周)第五部分 荷载组合、预应力钢筋的估算及布置 ( 4 周)第六部分 主梁的各项检算、计算机文整、绘图 ( 2 周)评阅或答辩 ( 1 周)指导教师: 年 月 日学院审查意见:审 批 人: 年 月 日诚信承诺一、 本设计是本人独立完成;二、 本设计没有任何抄袭行为;三、若有不实,一经查出,请答辩委员会取消本人答辩(评阅)资格。承诺人(钢笔填写):年月日目 录摘要 .1第1章 概述21.1 桥梁的总体规划21.1.1 桥梁设计的基本要求21.1.2 设计资料的调查收集21.1.3 桥梁立面总体设计41.1.4 桥梁横断面设计51.2 桥梁的设计步骤51.2.1 预工程可行性研究阶
6、段61.2.2 工程可行性研究阶段61.2.3 初步设计阶段61.2.4 技术设计阶段71.2.5 施工图设计阶段71.3 桥梁设计方案的筛选7第2章 桥式方案比选92.1 工程地质条件与简评92.1.1 方案比选92.1.2 桥式方案选定10第3章 设计资料113.1 设计的基本资料及主要内容113.2 设计依据123.2.1 工程地质条件123.2.2 岩土物理力学性质133.2.3 不良地质现象133.2.4 地震143.3 设计标准143.3.1 主要的技术标准143.3.2 设计依据14第4章 截面的几何特性154.1 悬臂截面的确定154.2 主梁各截面尺寸拟定154.2.1 主梁
7、高度选取154.2.2 箱梁底板厚度154.2.3 箱梁顶板厚度154.2.4 箱梁腹板厚度164.2.5 箱梁翼缘厚度16第5章 主梁内力计算175.1 有限元模型的建立175.1.1 有限元理论175.1.2 结点划分175.2 恒载内力的计算185.2.1 概述185.2.2 内力计算195.3 活载内力计算24第6章 应力条件组合及估束306.1 应力条件组合306.1.1 汽车荷载冲击系数的计算306.1.2 汽车活载产生的内力计算316.1.3 荷载组合346.2 预应力筋的估算及布置366.2.1 钢束布置366.2.2 估束376.2.3 钢束汇总40第7章 主梁验算417.1
8、 承载能力的验算417.1.1 受弯构件正截面承载力验算。417.1.2 受弯构件斜截面承载力验算457.2 抗裂性的验算467.2.1 正截面的抗裂性验算467.2.2 斜截面的抗裂性验算517.3 应力验算557.3.1 正截面混凝土的法向压应力557.3.2 中支点处钢束拉应力577.3.3 斜截面的主压应力57第8章 预应力混凝土连续梁桥施工组织指导608.1 目的608.2 编制依据608.3 适用范围608.4 施工工艺流程608.5 施工方法及工艺要求648.6 悬臂段浇筑施工方法658.7 质量要求及验收标准678.8 箱梁施工的线型控制67致 谢73参考文献74附录一75附录
9、二76摘 要预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种,它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适等优点。在恒载作用下,连续梁由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩图与相应跨径的悬臂梁桥相差不大,如果悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁弯矩零点位置相对应,则连续梁弯矩图与悬臂梁弯矩图完全一致。连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型,它不但具有可靠的强度,刚度及抗裂性,而且具有行车舒适平稳,养护工作量小,设计及施工经验成熟的特点。设计一座梁桥必须从桥跨布设,尺寸拟定,钢束布置以及施工方法等方面综合考虑,还要充分考虑设计参数和环境影响。本设计
10、是一联五跨连续梁桥,截面形式为单箱双室,纵向变截面;施工方式是满堂支架整体现浇。该设计首先进行恒载、活载及次内力的计算,在此基础上进行荷载组合,绘制弯矩和剪力包络图;其次,根据短期效应组合配置预应力钢筋,并进行预应力损失的计算;最后,对该连续梁桥进行验算,是否满足设计要求。对预应力板各截面进行多种可能的荷载效应组合的受弯强度设计,计算时要考虑预应力产生的次弯矩的影响。采用混合配筋设置非预应力筋,提高结构在地震作用下的延性和能量吸收,可有效分散受拉区裂缝,改善结构的受力性能。由于连续梁桥是一种外部超静定结构,基础不均匀沉降将引起结构附加内力,这样就对桥梁的基础要求较高,通常应选择良好的地基条件和
11、沉降量较小的基础形式。关键字:预应力混凝土;连续梁桥;荷载;预应力预应力混凝土连续梁桥的设计第1章 概述1.1 桥梁的总体规划就桥梁设计而言应遵循技术先进、安全可靠、使用耐久、经济合理、美观及利于环保的原则。由于桥梁是公路工程的一个重要组成部分,因而桥梁设计一般应符合线路布设的规则,桥梁在功能上的各项技术指标也应符合线路的要求。除了满足上述基本要求之外,因为桥梁建设与当地的社会、经济、文化和人民生活密切相关,应适当考虑到当地的需要,如考虑农田的排灌需要,靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥梁,应结合各有关方面的要求,适当考虑综合利用。1.1.1桥梁设计的基本要求1、结构尺寸和构造上的要求桥梁作为
12、一个永久性的工程构筑物,其整体及内部各构件,在施工和后期使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。桥梁的各项上述结构上的技术指标必须满足相应规范的有关规定。强度要求即桥梁的所有构件及连接构造和承载能力具有足够的安全储备。刚度要求即桥梁在荷载作用下的变形控制在容许的范围之内。为稳定性要求即要求桥梁结构在各种外力作用下,具有保持原来的形状和位置的能力。耐久性的要求即确保桥梁结构在设计寿命年限之内,其各项技术指标能长期符合设计要求。2、使用上的要求桥上的行车道和人行道的宽度应保证车辆和人群的安全畅通,并应满足将来交通量增长的需求。,桥上的纵坡不宜过大,弯桥应按规范设置超高,桥面排水设施应足够
13、完善。桥下净空应满足泄洪、通航或通车的需求,并便于桥梁在后期使用过程中的检查和维修工作。3、经济上的要求桥梁设计应体现经济上的合理性,在设计阶段必须进行详细周密的技术经济比较,最经济的方案应该是总造价及今后可预期的维护费用之和为最少的方案。要做到经济上的合理性,桥梁设计需遵循因地制宜、就地取材、方便施工的原则,选用适当的桥型和施工方法。此外,对于通车要求紧迫的情形,采用施工工期短的桥梁方案,提早通车,在经济上、社会影响方面都会带来很大的效益。4、 施工上的要求桥型方案的设计应同时考虑施工的方便和经济,应尽可能采用先进的工艺、技术和施工机械,以利于加快施工速度,保证工程质量和施工安全。5、 美学
14、和景观上的要求对美的追求是人类的共性,因此每一座桥梁都应具有优美的外形。为达到这一目的,结构布置必须精炼,并在空间上有和谐的比例。桥型应与周围的环境相协调,城市桥梁和游览地区的桥梁,可较多的考虑到艺术上的要求。对于特别重要的桥梁,还应作景观设计,即仔细推敲桥梁的色彩和灯饰,对重要构造做艺术造型设计,并对桥梁周边坏境进行美学创造和美学景观资源的开发。6、环境保护和可持续发展公路建设离不开环境和资源的支撑,桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求,采取必要的工程控制措施,并建立环境监测保护体系,将不利
15、影响减至最小。桥梁施工完成后,将两头植被恢复或进一步美化桥梁周边景观,亦属环境保护的内容。1.1.2 设计资料的调查收集桥梁设计首先要确定桥位,按照公路工程技术标准的规定,小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线总走向,为满足水文、线路弯道等要求,可设计斜桥和弯桥,对于公路上的特大桥、大、中桥桥位,原则上应符合线路走向,桥、路综合考虑,尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。设计资料的调查收集是因地制宜设计桥梁的基础性工作,只有资料收集完整了,才能作出合理的设计方案。一般桥梁中需要调查收集的资料内容如下:1、交通要求情况调查。即确定桥梁建成后若干年内预期的交通流量的大小,调查桥上机动车,非
16、机动车和行人的往来密度,并据此确定桥梁的荷载等级、车行道、人行道的宽度,调查桥上是否需要通过管线,如水管、煤气管、电力、通讯线路等,为此可能要在桥梁上设置一定的空间。2、桥位出地形、地质和水文情况的调查。通过测量或从有关部门获取桥位处一定范围内的地形图,这对设计中制定桥型方案和相应的施工方案,以及对施工中临时场地的布置等都是十分重要的。桥位处的地质情况必须仔细探明,包括土的分层和标高、无力力学特性、地下水位等,并将钻探所得资料绘制成地质剖面图。水文情况的调查主要包括最高洪水位、流速、流量等,从航运部门了解河道的通航等级和通航水位。3、气象资料的调查。包括气温、雨量和风速等情况。1.1.3桥梁立
17、面总体设计桥梁立面总体设计包括确定桥梁的总跨径、分孔、各种标高、桥上和桥两头的纵坡以及基础的埋置深度等。对于跨河桥梁,立面总体设计首先应考虑泄洪的要求,如果因建设造成河道泄洪受阻,洪水可能将桥梁冲坏甚至冲毁,是两岸堤坝受到冲刷严重加剧,桥位处雍水还会影响到堤坝抗洪的安全可靠性,有时不得不为此加高堤坝以防雍水漫堤。1、桥梁总跨径的确定。桥梁的总跨径长度必须保证桥下有足够的泄洪面积,这由水文计算确定。对于一般水中设墩的情形,需做雍水和冲刷的计算,包括河床冲刷和堤坝冲刷。桥梁基础埋置深度必须充分考虑冲刷的影响,因为对于摩擦桩,冲刷将导致土与桩的摩擦面积减小,对于奠基于若风化层上的基础,大的冲刷将导致
18、岩体风化加速。为确保桥梁长期安全可靠,在上述情况下均应加大基础的埋置深度,另外山区河流流速较大,应尽可能少压缩或不压缩河床。2、桥梁分孔对于一座较长的桥,一般应当分为几孔,确定分孔的过程也就是确定桥梁跨径的过程,而桥梁的跨径与桥型和施工方法密切相关,每一种桥型都有它适宜的跨径,因而分孔和桥型方案应同时考虑。桥梁的跨径越大,上部结构的造价就越高,而墩台的造价就减少,反之亦然。经济的方案应使上下结构的总造价最低。一般对于水深流急的河床,桥跨宜增大,对于基础埋深较浅、墩深又不是很高的情形,跨径过大将是不经济的。对于通航的河流,分孔时应首先考虑桥下通航的要求通航孔应布置在航行最方便的河道处,但是这种最
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