j4×30m的先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计.doc
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1、石家庄铁道大学毕业设计公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计Design of Simply Supported for ContinuousPrestressed Concrete Girder on the Highway 完成日期 2014年6月 毕业设计成绩单学生姓名学号班级专业土木工程毕业设计题目公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计指导教师姓名指导教师职称评 定 成 绩指导教师得分 评阅人得分答辩小组组长得分成绩:院长(主任) 签字:年 月 日毕业设计任务书题目公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计 专 业土木工程班 级学生姓名承担指导任务单位土木工程学院导师姓名导师职
2、称一、设计(论文)内容运用大型有限元软件Midas/Civil,设计一座跨度为430m的先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥的上部结构和下部结构(桥墩)。上部结构按部分预应力A类构件设计。二、基本要求熟悉公路桥梁设计规范、设计原则,掌握先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计的全过程。主要包括截面选择、恒载、活载内力计算、预应力钢束的估算、布置及调整、混凝土的收缩徐变计算及各项应力检算、桥墩抗震设计等几个方面的内容。并学会运用大型有限元软件Midas/Civil进行结构计算及设计。完成1万字以上的设计说明书一份,不少于6张(手工3张),翻译与本设计相关的外文文献不少于3000字。三、主要技术指标(
3、或研究方向)1、设计荷载:公路级2、桥梁宽度:12m3、地震基本烈度为8度,地震动峰值加速度为0.2g。4、场地类型:中硬土四、应收集的资料及参考文献1、预应力混凝土连续梁桥范立础 主编,人民交通出版社。2、钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理张树仁 主编,人民交通出版社。3、预应力混凝土连续梁桥设计徐岳,王亚君,万振江 编著,人民交通出版社。4、桥梁抗震叶爱君 主编,人民交通出版社。5、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004,中华人民共和国交通部发布,人民交通出版社。6、公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004,中华人民共和国交通部发布,人民交通出版社。7、
4、公路桥梁抗震设计细则JTGT B02-01-2008,中华人民共和国交通运输部发布,人民交通出版社。五、进度计划1、 第12周 熟悉Midas/Civil软件,查阅有关资料,翻译与课题有关的外文资料,完成开题报告。2、 第34周 实习。3、 第56周 完成截面选择,计算恒载、活载内力计算,初步估算预应力钢束总数。 4、 第79周 根据施工过程对每个阶段进行配筋。进行截面验算,调整预应力钢束直到满足规范要求。5、 第1013周 对桥墩进行抗震设计,满足规范要求。6、 第14周 论文整理与撰写。7、第15周 毕业设计答辩。教研室主任签字时间2014年2月17日毕业设计开题报告题目公路先简支后连续的
5、预应力混凝土连续梁桥设计学生姓名田小杰学号20100347班级土1001-10专业土木工程一、设计背景与应用现状在现代化的交通网中,桥梁建设有着非常重要的地位。桥梁的发展与运输业的发展密不可分,每逢运输工具有所重大变化,就会对桥梁在承载能力、结构布局以及跨越能力等方面提出新的要求。连续梁桥是一种应用比较广泛的结构体系,它具有一系列的优点,比如变形小,结构刚度好,行车平顺舒适,伸缩缝少,抗震能力强,养护简单等等。预应力混凝土早在20世纪30年代就被用于建桥。在对预应力混凝土性能和张拉、锚固工艺深入研究的基础上,预应力混凝土连续梁等等被迅速推广应用于梁桥。 虽然预应力混凝土简支梁桥由于构造简单,预
6、制和安装方便,在桥梁建设中得到了广泛使用。然而当这种简支体系跨径超过4050m时,跨中恒载弯矩和活载弯矩将会迅速增大,致使梁的截面尺寸和自重显著增加,这样不但材料耗用量大,并且也给施工带来困难。简支转连续的施工方法恰能解决这一问题,这也使得这一施工方法得以广泛应用。二、设计进行的主要工作和任务(1)运用大型有限元软件Midas/Civil对简支转连续的预应力混凝土连续梁桥上部结构进行结构计算及设计;(2)对桥墩进行抗震设计及检算;(3)进一步熟悉公路桥梁设计规范以及公路工程抗震设计规范;(4)绘图,完成计算书。三、设计所采用的方法和手段(1)采用预应力混凝土箱梁的结构形式;(2)采用先简支后连
7、续的施工方法;(3)依据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范以及公路桥涵设计基本规范确定桥梁上部结构的结构计算;(4)依据公路工程抗震设计规范进行桥墩的抗震设计;(5)运用大型有限元软件Midas/Civil进行上部结构的。四、设计(研究)进度计划第1-2周 外文文献翻译、熟悉软件、书写开题报告、熟悉各种规范;第3-4周 截面选取、外荷载计算、初步估算预应力钢束;第5-7周 根据施工过程对每个阶段进行配筋、进行截面验算、调整至符合;第8-10周 对桥墩及墩台设计并验算;第11-12周 图纸绘制、效果图绘制;第13-14周 论文整理与撰写;第15周 论文答辩;五、预期结果和目的(1)进一
8、步熟练的掌握预应力混凝土连续梁桥简支转连续施工设计以及桥墩抗震设计的全过程;指导教师签字时 间年 月 日毕业设计开题报告题目公路先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥设计学生姓名学号班级专业土木工程(2)能够熟练运用Midas/Civil进行桥梁结构的分析;(3)明确公路桥梁规范中的相关设计原则及要求;(4)通过毕业设计,对本专业相关课程形成一个全面系统的认识与总结。六、参考文献 1、预应力混凝土连续梁桥范立础 主编,人民交通出版社。2、钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理张树仁 主编,人民交通出版社。3、预应力混凝土连续梁桥设计徐岳,王亚君,万振江 编著,人民交通出版社。4、桥梁抗震叶爱君
9、主编,人民交通出版社。5、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004,中华人民共和国交 通部发布,人民交通出版社。6、公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004,中华人民共和国交通部发布,人民交通出版社。7、公路桥梁抗震设计细则JTGT B02-01-2008,中华人民共和国交通运输部发布,人民交通出版社。指导教师签字时 间年 月 日摘 要先简支后连续梁桥在实际运用中集合了简支梁桥和连续梁桥的优点,同时避免了简支梁桥桥面容易开裂和现浇连续梁施工的复杂繁琐。梁用批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度,以省去繁琐的支模工序,所以该桥型在桥梁建设中被广泛运用。本文首先介绍了
10、本毕业设计的工程背景,然后依据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范等规范对简支转连续施工的预应力混凝土连续梁桥进行初步设计,选取计算截面,接着通过软件Midas/Civil建模,并依据施工过程划分施工阶段,进行预应力筋的估算,最后进行整个结构的正截面抗弯、正截面抗裂以及混凝土压应力的验算并进行调整以满足要求。此外,依据公路工程抗震设计规范对桥墩进行抗震设计。 关键词:预应力混凝土;连续梁桥;简支转连续;抗震设计AbstractPrestressed concrete simply-supported to continuous beam bridge combine the advan
11、tages of simply supported girder bridge and continuous girder bridge,and avoid the simply supported girder bridges deck cracking easily and the complex construction of continuous girder bridge,so accelerate the construction speed and construction is easy,In a word prestressed concrete simply-support
12、ed to continuous beam bridge is widely used in bridge construction.This article first introduce the engineering background of the design. Then, based on codes of Highway bridges and culverts reinforced concrete and prestressed concrete structural design and other norms, the preliminary design of pre
13、stressed concrete continuous beam bridge of simply supported continuous construction is conducted. Selects cross-section of calculation. Followed by modeling through software of Midas / Civil and classifying construction phase according to the construction process, finally, we conduct a check on the
14、 resistance of flexural of normal section, the resistance of crack of normal section ,and concrete compressive stress and adjust in order to meet the requirement. In addition, based on Codes of Highway Engineering Seismic Design, the seismic design of pier is conducted.Key words: Prestressed concret
15、e continuous beam bridges;Simply supportedcontinuous; Midas/Civil;Seismic design 目 录第1章 绪论1 1.1 选题背景1 1.2 先简支后连续箱梁的优势1 1.3 设计基本资料2 1.3.1 桥梁线性布置2 1.3.2 主要技术标准2 1.3.3 主要材料2 1.3.4 桥面布置及铺装2 1.3.5 施工方式3 1.3.6 设计规范3 1.3.7 温度影响3 1.4 截面形式及截面尺寸拟定4 1.4.1 截面形式的确定4 1.4.2 截面尺寸的拟定4 1.5 桥跨布置及孔径分配5 1.6 毛截面几何特性计算5第2
16、章 上部结构计算6 2.1 单元划分6 2.2 恒载内力计算6 2.2.1 恒载集度计算7 2.3 活载内力计算10 2.3.1 冲击系数和车道折减系数11 2.3.3 活载内力计算12 2.4 温度内力计算14 2.5 支座沉降计算15 2.6 荷载组合计算16 2.6.1 正常使用极限状态组合16 2.6.2 承载能力极限状态组合19第3章 预应力钢束的估算与布置22 3.1 预应力钢束的估算22 3.1.2 按正常使用极限状态截面压应力要求估算26 3.1.3 按承载能力极限时正截面强度强度要求30 3.2 预应力的布置32第4章 预应力损失35第5章 主梁强度验算46第6章 法向压应力
17、验算49第7 章 下部结构计算52 7.1 墩身截面尺寸的拟定52 7.1.1 钢筋和混凝土的选取52 7.1.2 盖梁截面尺寸的拟定52 7.1.3 墩身截面及纵向尺寸的拟定52 7.2 墩身钢筋的布置及抗震验算52 7.2.1 设计地震力计算52 7.2.2 依据地震作用进行墩内配筋计算54 7.2.3 地震作用下墩身截面抗剪承载力和墩顶位验算56第8章 结论和展望62 8.1 结论62 8.2 展望62设计绘图63 参考文献64致 谢65附 录66石家庄铁道大学毕业设计第1章 绪论1.1 选题背景 随着生活节奏的加快,各地区人与人的交流、物与物的交流变得更加频繁,这也就要求了承载它的交通
18、网的建设与完善,大力发展交通运输事业,对于加强全国各民族的团结,发展国民经济,促进文化交流和巩固国防等方面,都具有非常重要的作用。在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中,为了跨越各种障碍,必须修建各种类型的桥梁和涵洞,因此桥涵成为了交通线中的重要组成部分。桥梁是交通运输的命脉,其形式不一而同,各有优劣。1.2 先简支后连续箱梁的优势先简支后连续箱梁是国内外公路上常用的一种桥梁结构新形势,具有施工简易、行车条件好且经济合理的特点。它克服了简支梁整体条件差的弱点,同时也克服了现浇连续梁对支架和地基的要求。先简支后连续结构相对于传统意义上的连续梁桥而言,降低了施工难度,同时一定程度上达到了结构连
19、续的目的。而相对简支梁来说,减小跨中弯矩,提高了结构的承载能力,减少梁部的伸缩缝,并控制桥面横向裂缝的产生。因而先简支后连续梁桥是一种经济合理的具有较强竞争力的好桥型,兼备了简支体型及连续体系的优点。先简支后连续梁桥相比简支梁桥有如下优势:(1) 改善了结构受力状况,采用连续设计比简支设计可减少预应力筋5%-15%;(2) 预应力和初始上拱度相对较小,有利于桥面铺装施工;(3) 先在现场预制,现场吊装,形成一般简支体系,然后通过现场浇筑连续接头段,张拉负弯矩区域的预应力梁,减少桥面伸缩缝,增强了结构的整体性和行车的舒适性,改善了桥面养护维修。(4) 先简支后连续箱梁比简支箱梁结构刚度大,梁高低
20、,用料少,结构中的刚才和混凝土数量少,且施工简便,不用搭脚手架,施工质量容易控制,经济效益和社会效益为可取。(5) 由于主体结构采用预制构件,因此混凝土的收缩和徐变对梁的挠度和次内力影响不大。 先简支后连续结构的受力情况 先简支后连续结构的受力情况明显分为两个不同的阶段: (1) 在简支阶段,结构所承受的是本身自重、前期预加力及施工荷载等前期荷载,结构为静定结构,混凝土收缩徐变引起的结构变形较大,但在结构内并不产生次内力。 (2) 形成连续结构后,结构还要承受后期恒载。后期预加力、车辆荷载及其他后期荷载,结构也变成了超静定结构,混凝土收缩徐变将引起结构次内力。随时间的推移,结构中的内力是在不断
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- j4 30 先简支后 连续 预应力 混凝土 设计
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