最新T形箱梁桥梁毕业设计.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateT形箱梁桥梁毕业设计第二章 方案比选摘 要本设计为西双版纳植物园新大桥主桥上部结构,设计荷载为城B级,抗震烈度为度;无通航要求。结合桥址处地形、地貌、地质、水文等情况,拟定出三个比选方案,分别是预应力混凝土V形墩连续刚构桥、预应力混凝土斜拉桥及钢管混凝拱桥;依据安全、适用、经济、美观的原则确定预应力混凝土V形墩连续刚构桥为推荐方案,跨径布置为45m+75m+45m=1
2、65m,截面为单箱单室。采用悬臂浇注施工方法。拟定主梁纵、横断面尺寸;采用MIDAS/CIVIL6.71结构分析程序计算施工阶段和成桥后的主梁各控制截面的恒载内力、活载内力、温度内力及基础沉降引起的内力,分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合;估算预应力钢束数量并确定束数;布置钢束位置;对各控制截面进行强度、应力验算,各项验算均满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范要求。此外,还进行了桥面板设计。【关键词】:预应力混凝土连续刚构桥;悬臂浇注施工;作用效应组合;有限单元法;方案比选-AbstractThis design is superstructure of Xish
3、uangbanna Arboretum New Bridge. The design load is city B class, and the seismic Intensity for design is degrees. No navigation request.According to terrain, geology and hydrology of the bridge site, three schemes are proposed. The first scheme is prestressed concrete V-shaped pier continuous rigid
4、frame bridge. The second scheme is prestressed concrete cable-stayed bridge. The third scheme is Concrete-filled Tube arch bridge. Prestressed concrete V-shaped pier continuous rigid frame bridge is proposed as the scheme after carefully comparison with safety, serviceability, economy, and aesthetic
5、. The Span is 45 m +75 m +45 m.and the section is single-box. The cantilever bridge used Balanced Cantilever constructionThe size of vertical and cross section of girder is determined. The internal force of construction and operational phase of the control section is calculated using MIDAS/CIVIL6.71
6、 structure-analysis, which include the dead load, the live load, temperature internal forces and infrastructure caused by the internal forces of the settlement. The intensity and stress of Control section is computed respectively according to the ultimate limit state of bearing capacity and the ulti
7、mate limit state of normal usage the Combination for action effects. The number of prestressed bond is estimation and arranged them. Checking satisfy the requirement of Highway of reinforced concrete and prestressed concrete bridge design code. In addition, the bridge deck is designed. Key words: pr
8、estressed concrete rigid frame bridge;balanced cantilever construction;combination for action effects;finite element method ;scheme choice 目 录摘 要1ABSTRACT2第一章 绪 论1第二章 方案比选2第一节 概 述2第二节 方案比选2一、方案的提出2二、方案点评5第三章 细部尺寸拟定7一、跨径布置:7二、箱梁尺寸拟定7第四章 结构内力计算9第一节 有限元模型的建立9一、有限元原理9二、桥梁有限元模型的建立9第二节 恒载内力计算10一、自重内力的计算10
9、二、二期恒载内力14第三节 活载内力计算15一、冲击系数计算15二、车道折减系数16三、荷载取值16四、车辆活载内力计算16第四节 人群荷载内力计算23一、荷载取值23二、影响线及荷载布置23第五节 温度变化引起的内力计算27一、均匀温度变化引起的内力计算27二、日照温度影响的计算30第六节 基础变位引起的内力计算32一、基础变位引起的弯矩及剪力图33二、 基础变位内力结果汇总34第七节 荷载组合35一、基本组合35二、荷载组合数据37三、内力组合包络图45第五章 截面配束计算48第一节 估束原理48一、按正常使用极限状态的应力要求估筋48第二节预应力钢束估算50第三节 预应力钢束布置原则51
10、第六章 截面检算52第一节 承载力计算52一、正截面承载力计算52二、斜截面抗剪承载力计算56第二节 持久状况应力验算57一、截面几何特征计算57二、跨中截面混凝土法向正应力验算58三、中跨1/4截面混凝土法向正应力验算59四、边跨跨中截面混凝土法向正应力验算59五、墩顶19号截面混凝土法向正应力验算59六、斜截面主应力验算60七、挠度验算63第三节短暂状态应力验算63第七章 桥面板计算65第一节 内力计算65一、悬臂板内力计算65二、箱梁顶板内力计算66第二节 配筋及验算69一、悬臂部分普通钢筋计算69二、箱梁梁轴线处普通钢筋的计算70三、弯矩截面的受弯构件抗剪截面的检算70致 谢73参考文
11、献74附录1 截面配筋程序75附录2 SAP90文件格式转换器79第一章 绪 论交通是一个国家的经济命脉,随着十一五计划的有序进行,市场经济的进一步发展,交通已是我国制约经济发展的桎梏,大力发展交通是经济发展的需要,人民日益提高的生活水平的需要。我国地域辽阔,地形复杂,湖泊众多,东面临海,海湾、岛屿众多,山脉纵横,想要发展交通,就需要大力加强基础设施建设,修建大量的公路、铁路和桥梁。对于加强全国各族人民的团结,促进文化交流和巩固国防等方面,具有非常重要的作用。设计题目是西双版纳植物园新大桥上部结构设计预应力混凝土V形墩连续刚构桥。桥址处场地上部地层为河流冲击相的粘性土层及碎石类土,中下部为侏罗
12、系和平乡组的风化岩,根据土成因、物理力学性质差异及其工程特性分为5个主层及1个亚层:包括粉质粘土,红褐色、可塑、稍湿、中压缩性,厚2.55.7m;卵石层,灰色、中密低含水量、平均粒径24mm,层厚1.7110.5m;粉土,红褐色、稍密、很湿,层厚1.60m;残积土,红褐色、稍湿、低压缩性0.811.4m;侏罗纪强风化砂岩,黄褐红褐色,夹泥岩,原岩结构大部分被破坏、分化裂隙发育、岩体破碎,层厚2.0019.80m;侏罗纪中风化砂岩,黄褐红褐色,原岩结构大部分被破坏、节理面有次生矿物,分化裂隙发育、岩体破碎。此次设计的内容包括:1、方案比选;2、细部尺寸拟定及毛截面几何特性计算;3、采用MIDAS
13、/CIVIL程序进行恒载内力、活载内力、温度影响力和基础变位影响力计算及内力组合;4、配筋计算以及钢束布置;5、承载能力验算、持久状况应力验算、短暂状况应力验算等;6、桥面板配筋检算;7、绘出施工图纸。第二章 方案比选第一节 概 述预应力钢筋混凝土连续刚构桥是钢筋混凝土结构的一种结构类型,它具有钢筋混凝土结构的所有特点,即混凝土集料可以就地取材,因而成本低;耐久性好,维修费用少;材料可塑性强,可以按照设计意图做成各种形状的结构,可以采用装配式结构,工业化程度高,既提高了工程质量又加快了施工速度;整体性好,结构刚度大,变形小;噪声小等。预应力混凝土连续刚构桥的主要特点是:(1) 预应力混凝土结构
14、,由于能够充分利用高强度材料,所以构件的截面小,自重的弯矩占总弯矩的比例大大下降,桥梁的跨越能力得到提高。(2) 与钢筋混凝土梁桥相比,一般可节省钢材30%40%,跨径越大节省越多。(3) 全预应力混凝土梁桥在使用阶段不出现裂缝,即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也不出现裂缝,鉴于全截面参加工作,梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。因此,预应力混凝土梁可以显著减小建筑高度,使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝,这就扩大了对多种桥型得适应性,并提高了结构的耐久性。(4) 预应力技术的采用,不但使钢桥采用的一些施工方法在预应力混凝土梁桥中得到了新的发展与应用,如悬臂拼装、顶推法和旋转施工法
15、;而且为现代预制装配式结构提供最有效的接合和拼装手段。可根据需要在结构纵断面和竖向任意分段,施加预应力,既可集成理想的整体。此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。方案比选基本原则:安全、适用、经济、美观。根据自然条件和技术条件,因地制宜,设计时应尽量考虑采用新技术、新材料、新工艺。桥梁必须实用,要有足够的承载能力,能保证行车的畅通、舒适和安全;既满足当前的需要,又考虑到未来交通的发展;城市桥梁建筑不仅是交通工程中的重点建筑物,而且也是美化环境的点缀品,所以设计必须精心方案比选、精心设计、精心施工,以期求得在增加投资不多的条件下,最大程度的取得桥梁美观的效果。第二节 方案比选一 方案的提出(一)
16、预应力混凝土V形墩连续刚构桥(推荐方案)1、 立面布置初步取边跨与中跨之比为0.6,则其分跨为45m+75m+45m=165m,其河槽平缓,年平均流量为106,流速较小,由于此桥的景观性要求较高将其设计成V形墩连续刚构桥,受力较直柱式连续刚构桥好。2、 构造特点刚架桥是桥跨结构和墩台相连的桥梁结构类别,由于两者之间是刚性连接,在竖向荷载下,将在主梁端部产生负弯矩,因而减小了跨中的正弯矩,跨间截面尺寸也相应减小。单跨刚架桥分为直柱式和斜柱式,单跨的刚架桥一般要产生较大的水平反力,为了抵抗水平反力,可用拉杆连接两根支柱的顶端或做成封闭式刚架,门型刚架也可两端带有悬臂,可减少水平反力,改善受力状态。
17、斜腿刚架桥的压力线和拱相似,弯矩比门式刚架小,主梁跨径缩短,支承反力有所增加,可用较小的主梁跨度来跨越深谷或其他线路,它的造型美观,施工较拱桥简单,为了减小斜腿部分负弯矩峰值可将支柱做成V形墩,为了减少跨中的正弯矩和挠度,并有利于采用悬臂施工,也可做成两端带斜杆的形式。刚架桥的节点系指立柱与主梁相连接的部位,称隅节点,该节点须具有强大的刚性,以保证主梁和主柱的可靠连接,角隅节点和主梁相连接的截面受有很大的负弯矩,因此节点内缘混凝土会产生很高的压应力,而节点外缘的拉力则由钢筋承担,压力和拉力形成一对巨大的对角压力对隅节点产生不利的劈裂作用。3、受力特点刚架桥在竖向荷载作用下,支柱除受压外,还承受
18、弯矩,是压弯构件,刚架桥在竖向荷载作用下,会产生水平推力,由于其大多数是超静定结构,所以在混凝土收缩,温度变化,墩台的不均匀沉陷和预应力作用下,会产生次应力,在施工过程中,当结构体系发生转换时,徐变也引起附加内力。4、 施工方法采用悬臂施工法:悬臂灌注施工,每个阶段的施工周期通常约为69天,一般采用快凝水泥配制的强度为C30C60的混凝土,在自然条件下灌注3060h后混凝土可达到设计强度的70%左右,其整体性较好,但空中作业量大工作面小,节段混凝土灌注质量较难控制,梁段混凝土加载龄期较短,对混凝土收缩徐变的影响大,但其施工方法一般不受桥下地形,地质,水文,船只的影响。由两个墩顶对称悬臂施工,增
19、加工作面加快施工进度。5、优缺点外形尺寸小,桥下尽空大,桥下视野开阔,混凝土用量少,但钢筋的用量较大,基础造价高。从桥梁美学方面来说,由于刚架桥的外形纤细,在视觉上比较美观,适合做风景区的桥型。(二) 预应力混凝土斜拉桥1、立面布置主桥采用钢箱梁混凝土塔双索面斜拉桥,跨径75m+90m,全长165m,边主跨比例为0.833,斜拉索在主梁上的标准索距8m,主塔与主梁交叉处采取塔墩固结连接墩顶横梁上设支座,以提高桥梁机构的整体刚度,承担纵向水平荷载。2、构造特点斜拉桥是索塔上用若干斜向拉索支承起来主梁以跨越较大的河谷等障碍的桥型。拉索的作用相当于在主梁跨内增加了弹性支承,使主梁跨径显著减小从而大大
20、减小了梁内弯矩,梁体尺寸,梁体重力,使桥梁的跨越能力显著增大。混凝土斜拉桥拉索的水平分力对混凝土主梁产生轴向预压力作用,增强了主梁的抗裂性,并节省了高强材料。3、受力特点斜拉桥是复杂的超静定结构,它具有空间静力特性,即索与桥塔有提高主梁抗扭性能的效应,在设计时需考虑结构的非线性影响与斜索锚固区的局部效应,斜拉桥存在着材料非线性影响和结构非线性影响,材料非线性影响主要指混凝土在长期荷载作用下的徐变影响。混凝土的徐变收缩使斜拉桥的恒载内力与变形重分布,材料非线性还包括拉索锚固区应力考虑塑性重分布的影响,结构非线性主要包括索的变形受到垂度的影响,以及主梁与塔的轴力效应的大挠度理论。4、施工方法主梁采
21、用在支架上分段现浇的方法施工,其施工顺序为:首先安装全桥支架,依次对支架进行预压,浇筑块,张拉块预应力钢束;然后浇筑块,张拉块预应力钢束;张拉斜拉索,依次类推,完成各阶段施工。5、优缺点跨度大,造型美观,与悬索桥相比,斜拉桥不需要笨重的锚固装置,抗风性能优于悬索桥,通过调整拉索的预拉力可以调整主梁的内力,使主梁的内力分布更均匀合理,拉索与主梁索塔的连接构造复杂,施工技术要求高,拉索拉力的调整工序也较复杂。(三) 钢管混凝土拱桥桥1、立面布置主桥采用钢管混凝土拱桥,跨径为45m+75m+45m=165m,主拱采用3根16Mn钢管,内填C40混凝土,上下弦钢管靠10mm厚的缀板连接,内填C40混凝
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