35m+45m+35m预应力混凝土连续箱梁桥毕业设计论文.doc
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1、1 目 录 中文摘要.4 ABSTRAC 5 结构计算书部分 .6 第 1 章 基本资料 6 1.1 设计资料 .6 1.1.1 设计方案 6 1.1.2 技术标准 6 1.1.3 材料及特性 6 1.1.4 设计依据 8 1.2 结构尺寸 8 1.2.1 桥型布置图 8 1.2.2 截面尺寸 9 1.3 箱梁的横截面几何特性计算 .11 第 2 章 荷载计算 12 2.1 电算模型 .12 2.1.1 使用软件 .12 2.1.2 模型分析 .12 2.2 恒载作用计算 .13 2.2.1 一期恒载(现浇箱梁自重) .13 2.2.2 现浇层、沥青铺装层及内外侧栏杆 .13 2 2.3 活载
2、作用计算 .14 2.3.1 荷载系数的计算 14 2.3.2 活载作用内力计算 14 2.4 附加内力的计算 .16 2.4.1 温度变化引起的附加内力的计算 .16 2.5 内力组合 .18 第 3 章 钢筋的估算和布置 .22 3.1 预应力钢束的估算与确定 .22 3.1.1 估算方法及结果 .22 3.1.2 钢束的确定 .27 3.2 预应力钢束的布置 .27 3.2.1 跨中预应力钢束布置 .27 3.2.2 梁端预应力钢束布置 .28 3.2.3 桥台处渐变端处预应力钢束布置 .28 3.2.4 桥墩和顶板处预应力钢束布置 28 3.3 预应力加载后荷载组合 .29 3.4 截
3、面普通钢筋的估算与布置 .29 第 4 章 持久状况承载能力极限状态计算 32 4.1 结果显示单元号的确定 .32 4.2 正截面抗弯承载力 .32 3 4.3 斜截面抗剪承载力计算 .36 4.3.1 计算截面选取与箍筋配置 36 4.3.2 斜截面抗剪承载力验算 .37 第 5 章 预应力损失计算 .45 5.1 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失 1l45 5.2 锚具变形、预应力筋回缩和分块拼装构件接缝压密引起的应力损失 2l45 5.3 混凝土加热养护时,预应力筋和台座之间温差引起的应力损失 3l46 5.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失 4l46 5.5 预应力筋松弛引起的应
4、力损失 5l47 5.6 混凝土收缩和徐变引起的应力损失 6l47 第 6 章 持久状况正常使用极限状态计算 .58 6.1 电算应力结果 .58 6.2 持久状况使用阶段的正应力验算 .59 6.2.1 混凝土的法向压应力验算 .60 6.3 截面抗裂验算 .61 6.3.1 验算条件 .61 6.3.2 验算结果 .62 6.4 正常使用阶段竖向最大位移(挠度) .62 6.4.1 使用阶段的挠度值计算 .62 6.4.2 预加力引起的反拱计算及预拱度的设置 .63 4 第 7 章 持久状况和短暂状况构件的应力验算 .64 7.1 混凝土的最大拉应力验算 .64 7.2 预应力钢筋最大拉应
5、力 .65 7.3 混凝土的最大主拉、主压应力计算 .73 7.3.1 混凝土主拉应力 73 7.3.2 混凝土主压应力 74 第 8 章 局部受压承载力计算 .78 8.1 局部受压区尺寸要求 .78 8.2 局部承压承载力验算 .79 第 9 章 支座的设计 80 9.1 支座的支承反力计算 .80 9.2 支座的选取 .81 致 谢 82 参考文献 83 附录 84 外文原文: 84 外文译文: 95 毕业设计任务书104 毕业设计开题报告.109 5 设计题目:35m+45m+35m 预应力混凝土连续箱梁桥 中文摘要 本设计上部结构采用三跨预应力混凝土变截面连续箱形梁桥,跨径为 35m
6、+45m+35m,横桥向宽度为10m,横坡为1.5%,双向两车道,荷载等级为公 路-级。主梁采用单箱单室整体现浇箱形梁,墩顶梁高2.5m,主跨跨中梁 高1.5m,顶板厚度0.25m,底板厚度0.3m,腹板厚度0.4m,距支点1.5m处开 始加厚,到距支点4.5m处腹板厚度为0.5m,主梁下缘采用二次抛物线。下部 结构采用桩柱式轻型墩台。 设计采用了桥梁博士、MIDAS-CIVIL和桥梁通CAD等专业软件,对桥梁的 截面几何特性、冲击系数、荷载增大系数和主梁内力进行了计算;在此基础 上,进行了内力组合和预应力钢筋估算和布置,并按照构造要求配置了普通 钢筋;然后,对桥梁进行了承载能力极限状态和正常
7、使用极限状态进行了安 全验算,验算结果表明,桥梁的截面、强度、刚度和抗裂性等均满足规范要 求;最后,绘制了桥梁施工图纸。 通过毕业设计,实现了对桥梁工程专业知识的梳理,锻炼了专业技能, 提高了综合素质,为进一步学习和工作打下了坚实的基础。 6 35m+45m+35m prestressed concrete continuous box girder ABSTRACT In the graduation design, the superstructure adopts three-span prestressed concrete continuous box girder with var
8、iable cross sections. The main span is 45m long and the side span is 35m long. The lateral width is up to 10m with two lanes. The cross slope is 1.5% and the load is highway 2 class load. The main girder is a single box and single room in-situ box girder. The girder is 2.5m high at the top of the pi
9、ers and 1.5m high at the midspan. The top deck is 0.25m thick and the bottom deck is 0.3m. The web thickness changes from 0.4m to 0.5m. The descender line is a second degree parabola . The substructure employs light pile and pillar bridge abutments and piers. The major softwares are used in the desi
10、gn, for example, DOCTOR BRIDGE, MIDAS-CIVIL and BRIDGE GENERAL CAD. The main design parameters are calculated such as the section properties, the impact coefficient, the load amplification oefficient and the internal forces. According to the results, the load combination is done and the prestressed
11、strands area is estimated. Then the prestressed strands are arranged based on the estimation results and the reinforcements are laid out according to the construction requirements. The verification for the bridge is done at ultimate 7 capacity states and service ability limit states according to the
12、 specifications. The results indicate that the cross section, the strength, the stiffness and the crack resistance are all satisfied with the specification requirements. Finally, the construction drawings are drawn with AUTOCAD software. The graduation design helps me to sort out the major knowledge
13、, train the major techniques and improve the comprehensive qualities. It lays a solid foundation for further study and future work. 结构计算书部分 第 1 章 基本资料 1.1 设计资料 1.1.1 设计方案 上部结构采用三跨预应力混凝土连续箱梁,整体现浇施工,预应力采用 后张法施工,下部结构采用桩柱式墩台。 1.1.2 技术标准 1)标准跨径:35m+45m+35m; 2)桥梁宽度:净-7m21.5 m,共 10m; 8 3)桥梁横坡:1.5%; 4)设计荷载:
14、公路级; 5)环境类别:类; 6)设计基准期:100 年; 7)每侧护栏重量按 6kN/m 计,混凝土考虑 10 年的收缩徐变,整体升温、 降温均按 20考虑,基础考虑 5mm 不均匀沉降,其它作用根据设计情况拟定。 8) 计算方法:电算;上部结构用桥梁博士电算,下部结构用桥梁通电 算出下部结构图。 1.1.3 材料及特性 混凝土:主梁采用 C50 混凝土,桥面铺装采用 10cm C50 混凝土+SBS 改 性沥青涂膜防水层+10cm 沥青混凝土,桥头搭板、盖梁、耳背墙、防撞护栏、 立柱、桩基和系梁的混凝土根据规范选择 C30 混凝土。 预应力筋:采用 15.20 高强度低松弛钢绞线、抗拉强度
15、标注值S MPa,弹性模量 Mpa,并配套 OVM 系列锚具。一段锚具1860pkf 5109.PE 变形及钢束回缩值6mm,预应力管道为钢波纹管管道,摩擦系数 0.25;管道偏差系数 0.0015/m;钢筋回缩和锚具变形为每侧 6mm, 两端张拉,顶板人孔处预应力钢束采用一端张拉。 普通钢筋为 R235 钢筋(公称直径小于 12mm)和 HRB335 钢筋(公称直径 大于 12mm)两种。 普通钢筋:直径大于和等于 12mm 的用 HRB335 级热轧螺纹钢筋、直径小 于 12mm 的均用 R235 级热轧光圆钢筋。 9 锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。 材料容重:混凝土 =2
16、6kN/m 3,沥青混凝土 =24kN/m 3。 以上各种材料特性参数值参见公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范 (JTG D62-2004) ,所需参数列成简表 1.1 如下: 表 1.1 材料特性及基本参数 名称 项目 符号 单位 数据 立方强度 fcu,k Mpa 50.00 弹性模量 Ec Mpa 3.451 04 轴心抗压标准强度 fck Mpa 32.40 轴心抗拉标准强度 ftk Mpa 2.65 轴心抗压设计强度 fcd Mpa 22.40 轴心抗拉设计强度 ftd Mpa 1.83 容许压应力 0.7 f ck Mpa 20.72 短暂状态 容许拉应力 0.7 f tk
17、 Mpa 1.76 容许压应力 0.5 f ck Mpa 16.20标准 荷载 组合 容许主压应 力 0.6 f tk Mpa 19.44 容许拉应力 st - 0.85 pc Mpa 0.00 C50 混凝 土 持久状态 短期 效应 组合 容许主拉应 力 0.6ftk Mpa 1.59 10 标准强度 fpk Mpa 1860 弹性模量 Ep Mpa 1.951 05 抗拉设计强度 fpd Mpa 1260 最大控制应力 0.75 fpk Mpa 1395 15.S 2 钢 绞线 持久状态应力 标准荷载组合 0.65 fpk Mpa 1209 抗拉标准强度 fsk Mpa 335 抗拉设计强
18、度 fsd Mpa 280HRB335 弹性模量 Ec Mpa 2.1105 抗拉标准强度 fsk Mpa 235 抗拉设计强度 fsd Mpa 195 普通 钢筋 R235 弹性模量 Ec Mpa 2.1105 钢筋混凝土 kN/m3 26.0材料 重度 钢绞线 kN/m3 78.5 钢束与混凝土的弹性模量比 Ep 无量 纲 5.65 根据计算结果和规范选择锚具、波纹管、伸缩缝和支座类型如下: 固定端和张拉端都采用 OVM15 型锚具,OVM15-19,OVM15-8。 腹板预应力筋采用圆形塑料波纹管 SBG-100Y,顶板预应力筋也采用圆形 塑料波纹管 SBG-90Y,塑料波纹管环刚度应不
19、小于 6kN/m2。 伸缩缝装置采用 GQF-C100(NR) ,伸缩缝 100mm。 11 1.1.4 设计依据 1)交通部颁公路工程技术标准 (JTG B01-2003) ,简称标准 ; 2)交通部颁公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004) ,简称桥规 ; 3)交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004) ,简称公预规 ; 4)交通部颁公路桥涵地基与基础设计规范 (JTG D63-2007) ; 5)公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011) ; 6)预应力筋用锚具、夹具和连接器(GB/T 14370-2007) ; 7)公路桥梁板式橡
20、胶支座规格系列(JTT663-2006) ; 8) 公路桥梁盆式橡胶支座 (JT/T391-2009) ; 9)预应力混凝土桥梁用塑料波纹管(JT-T529-2004) ; 10) 桥梁工程 、 结构设计原理 、 基础工程等教材。 1.2 结构尺寸 1.2.1 桥型布置图 如下图 1-1 所示为桥型布置图: 图 1-1 桥型布置图 12 1.2.2 截面尺寸 本桥桥面宽 1.5m7.0m+1.5m,全桥宽采用连续整体箱梁,整体现浇, 箱梁跨中截面高 1.5m,桥墩处截面高为 2.5m,宽 10m,全长 35m+45m+35m。 采用后张法施工工艺,预应力钢筋采用钢绞线,直径 15.20mm,截
21、面面积 139mm2,f pk=1860MPa,f pd=1260MPa,E p=1.95105MPa。预应力钢绞线沿板跨 长直线布置。C50 混凝土箱梁的 fck=32.4MPa,f cd=22.4MPa,f tk=2.65MPa,f td=1.83MPa。 根据类似桥梁设计示例,以及现行桥梁设计趋向,预应力混凝土箱的支 点截面跨高比一般取高跨比/L=1/15-1/18(L 为中间跨跨长),此处支点截 面高度取 2.5m;跨中截面高垮比/一般取 1/25-1/50(L 为中间跨跨长), 所以跨中截面高度取为 1.5m,箱梁宽度取 10m。 悬臂长度4.0m, 当达到 3.0m 以上需特殊设计
22、,取厚度 0.20m,根部 0.40m;箱梁顶板主要考虑桥面板受力需要,一般为 0.18-0.30m,此处取为 0.25m;梁 底 板 需 要 满 足 纵 向 抗 弯 以 及 布 置 预 应 力 钢 筋 的 要 求 , 一 般 变 高 度 连 续 梁 底 板 厚 度 随 负 弯 矩 从 跨 中 到 支 点 逐 渐 加 厚 , 跨 中 底 板 厚 度 宜 采 用 0.20m-0.30m,因此底板厚度选取 0.3m,支点处底板厚度采用 0.5m。 根 据 一 般 的 设 计 经 验 , 当 墩 上 或 靠 近 桥 墩 的 箱 梁 根 部 腹 板 需 加 厚 时 , 以 满 足 剪 力 增 加 的
23、要 求 , 腹 板 厚 度 一 般 采 用 因 此 , 腹 板 采 用 直 腹 板 , 跨 中 腹 板 选 用 0.40m-0.80m,所以腹 板 采 用 直 腹 板 , 跨 中 腹 板 选 用 0.40m, 支 点 处 腹 板 选 用 0.50m。 在桥两端各要留伸缩缝 0.10m,考虑伸缩装置,所以要留伸缩缝预留槽, 0.300.20m,因此要加厚顶板,顶板加厚 0.20m,加厚长度为 3m;加腋, 13 上加腋一般为 1:2-1:4,此处取 1:2,0.20m0.40m;下加腋一般取 1:1-1:2,此处取 1:1,0.20m0.20m,使箱壁剪力流能顺利传递,避免 在转角处产生过大的应
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