40米跨简支梁桥 毕业设计.doc
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1、 1 第 1 章 绪 论 1.1 概述 桥位河段为老莱河,是嫩江东岸二级支流,全长 115 公里,流域面积 670 平方公 里,平原河流,坡降平缓。桥位附近河道基本顺直,河床稳定。河床土质由表至下为 亚粘土和亚砂土。 由于桥址附近的水文站建立时间不长,不具有该河段的长期系列观测资料。经在 东安河段多次调查访问,拟定出设计水位,可以作为本次设计阶段确定东安河桥的设 计洪水流量及其相应的流速等水文要素的主要依据。 气候属中温带大陆性季风气候,四季分明,冬长夏短。1 月平均气温-23.6,7 月平均气温 21.3,年平均气温 0.7,无霜区 125 天,标准冻深 2.2m,年降水量 450.8mm。
2、畅流期内 4-5 月份水位较低,汛期为 7 月到 9 月。春季的流冰易造成对桥 梁下部结构的破坏,对流冰期的施工也会产生较大的不利影响 1.2 技术标准和技术规范 1、 公路工程技术标准 (JTG B01-2003) 2、 公路桥涵设计通用规范 (JTJ D60-2004) 3、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTJ D62-2004) 4、 公路桥涵地基与基础设计规范 (JTGD 63-2007) 5、 公路桥涵施工技术规范 (JTJ041-2000) 6、现行标准图 1.3 技术指标 1.3.1 桥面净空 净 9+21.5m 1.3.2 设计荷载 汽车荷载 公路级 人群荷载
3、3.0kN/m2 1.3.3 设计水位 H=121.3m 1.3.4 计算要求 2 设计流量 确定桥长 确定桥面最低标高 上部结构内力计算 下部结构计算 1.3.5 主要材料 1、预应力钢束 预应力钢束采用 17 型钢绞线,其强度指标为: 抗拉强度标准值 =1860Mpapkf 抗拉强度设计值 =1260Mpad 弹性模量 E =1.95 Mpac510 2、非预应力钢筋 (1)纵向抗拉普通钢筋采用 HRB400 钢筋,其强度指标为: 抗拉强度标准值: =400Mpa skf 抗拉强度设计值: =330Mpad 弹性模量: E =2.0 Mpa510 相对界限受压区高度: =0.53b (2)
4、箍筋及构造筋采用 HRB335 钢筋,其强度指标为: 抗拉强度标准值: =335Mpa skf 抗拉强度设计值: =280Mpad 弹性模量: E =2.0 Mpa510 3、混凝土 主梁采用 C50 混凝土 抗压强度标准值 =32.4MPackf 抗压强度设计值 =22.4MPad 抗拉强度标准值 =2.65MPatkf 抗拉强度设计值 =1.83MPatd 弹性模量 =3.45 MPacE410 3 1.4 结构形式 上部采用 40m 装配式预应力混凝土 T 形梁 下部采用柱式墩台,钻孔灌注桩,支座采用板式橡胶支座和四氯乙烯滑板式支座。 1.5 上部结构说明书 1.5.1 技术标准 标准跨
5、径 40m 计算跨径 39.00m 主梁全长 39.96m 支点距梁端 0.48m 梁高 2.20m 1.5.2 设计要求 1、为减轻主梁的安装重量,增强桥梁的整体性,在预制 T 梁上设 700mm 的湿 接缝。 2、 设计构件尺寸按规范图。 3、对内梁各截面进行验算。 1.5.3 施工工艺 按后张法施工工艺制作主梁,采用金属波纹管制孔。 1.5.4 施工要点 1、支架模板,保证工程构造物的形状,尺寸及各部分相互间位置的正确性。 2、预应力钢束采用超张拉,严格按规程操作。 3、管道或成孔要个保证质量,保证孔道畅通。 4、保证混凝土质量。 1.6 下部结构说明书 1.6.1 质量标准 1、灌注桩
6、用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。 2、成孔深度必须符合设计要求。 3、实际浇注混凝土不得小于计算体积。 4、灌注后的桩顶标高必须符合设计要求。 1.6.2 施工注意事项 1、 预防塌孔。 4 2、 预防桩孔偏斜 。 3、 预防钢筋笼变形,保护层不够,深度不符合要求 。 5 第 2 章 水文计算 2.1 原始资料 2.1.1 水文资料 河床土质为沙性土,平均粒径为 3mm,属细砾。河槽宽 ,无河滩。109mcB 设计水位 121.3m,最大水深sHmax7h设 计 水 位 2.3合 心 屯 桥 河 床 断 面 图本 图 尺 寸 单 位 为黄 丽 佳 B05-亚 粘 土 亚
7、 砂 土 图 2.1 河床地质剖面图 2.1.2 设计流量 已知设计水位 =121.3 ,由谢才-曼宁公式计算设计流速,进而计算设计流量。sHm 2.2 水文计算 2.2.1 设计流量的计算 利用谢才曼宁公式: (2.1)vcRi 断面平均流速 ;m/s 水力半径, ; 水力坡度;i 谢才系数;c 6 ; 16cRn 粗糙系数; 表 2.1 河流横断面计算表 类 型 桩 号 河 床标 高 水深 平 均水 深 水 面宽 度 过 水面 积 累 计面 积 湿 周 水 力半 径 断 面流 速 断 面流 量 累 计流 量 K1+000 121.30 0.00 0.00 0.00 2.50 21.00 5
8、2.50 21.59 2.43 1.45 76.13 21.00 116.30 5.00 52.50 76.13 5.25 9.00 47.25 9.01 5.24 2.41 113.87 30.00 115.80 5.50 99.75 190.00 6.00 17.00 102.00 17.03 6.00 2.64 269.28 47.00 114.80 6.50 201.75 459.28 6.75 25.00 168.75 25.00 6.75 2.86 482.63 72.00 114.30 7.00 370.50 941.91 6.50 17.00 110.50 17.03 6.49
9、 2.78 307.19 89.00 115.30 6.00 481.00 1249.10 5.00 14.00 70.00 14.14 4.95 2.32 162.40 103.00 117.30 4.00 551.00 1411.50 2.00 6.00 12.00 7.21 1.66 1.12 13.44 河 槽 109.00 121.30 0.00 563.00 1424.94 2.2.2 桥孔净长计算及桥孔布置 应用桥下过水面积计算桥孔长度经验公式,这种方法对于颗粒均匀的沙质河床, 平原稳定河床基本能反映实际情况。 (2.2) 3npjqcQLkB 其中: 桥孔最小净长度 ;jLm
10、设计流量 ;pQ3/s 设计水位下天然河槽流量 ;c 3/s 天然河槽宽度 ;B 7 系数和指数;,3qkn ; ;0.843.9 分孔: 从安全方面考虑选 3 孔Lm标 1.562.940jL标 验算:墩宽采用 1.8m =标准跨径孔数桥墩数墩宽= 满足要求。由cB31.86.4m91.5 此确定此桥分三孔。 2.2.3 桥面中心最低标高确定 河不通航,所以 (2.3) DjhHpmin 式中: 设计水位, =121.3;Hpp 桥下净空安全值,取 0.5m;jh 桥梁上部结构建筑高度;D 壅水高度,取 0h 桥面中心最低标高: min12.3.5214mH 2.2.4 梁墩台冲刷计算 (1
11、) 桥下断面一般冲刷后水深 河床土为亚砂土亚粘土(可塑) ,无河滩,所以冲刷计算按粘性土河床一般冲刷计 算公式 9-1 计算: (2.4) 583cm2djqlhQAB10.()Iph 式中: 桥下一般冲刷后的最大水深( ) ;phm 桥下河槽部分通过的设计流量( ) ; ;2Q3/s214.9pQ3m/s 8 当桥下河槽能扩宽至全桥时(桥孔压缩大,河滩土质易冲刷) ( ) ;3m/s214.9pQ3m/s 桥下河槽部分桥孔过水净宽( ) ,当桥下河槽能扩宽至全桥时,即为全桥桥孔cjB 过水净宽; (两台前缘间的桥孔长度) ; ;jcL91.56827.96cjB 桥墩水流侧向压缩系数, (
12、)经查表,由内插可求得 ;=2.3svm/s08 桥下河槽最大水深( ) ;cmh7ch 桥下河槽平均水深( ) ;q 4.5q 单宽流量集中系数取 1.01.2;dA1dA 冲刷坑范围内黏性土液性指数适用范围为 0.161.19 ;lI 0.25lI583142.97.08663()5phm 即一般冲刷:8.66m (2) 桥墩局部冲刷计算 当 时 (2.5)2.5phB0.6125.83bLhkBIV 当 时 (2.6)1.0.61.b 式中 : 墩形系数,经查表 ;k k 桥墩计算宽度(m) , ;1B1.8Bm 冲刷坑范围内黏性土液性指数,适用范围为 , ;lI 0.1648lI0.2
13、5lI 一般冲刷后的最大水深ph350.4.82pLVI 9 18.64.25PhB0.61.3.bLkIV 所以局部冲刷为 1.01m, 8.61072.63cmpbhm 因此,确定一般冲刷和局部冲刷之和为 2.67m3m,在要求的范围之内。 最低冲刷线标高 m2.3.1.mspbH 2.3 本章小结 本章通过对所给河床剖面图和相关水文资料的分析和计算,得知设计流量为 Qs1424.94m/s,设计水位 121.3m。计算最小桥孔净长 Lj91.56m ,实际最小桥孔 净长为 116.4m。通过设计水位进一步的计算出桥长 120m 及桥面中心最低标高 124m,同时根据地质水文图确定桥梁三孔
14、的布置。本章的内容是以后的设计工作的 基础,为第四章的下部基础设计提供了详实的资料和数据。 10 第 3 章 上部结构一般设计 3.1 设计资料及构造布置 3.1.1 设计资料 1、桥梁跨径及桥宽 标准跨径:40m(墩中心距) , 全桥共:120 米,分 3 跨, 主梁全长:39.96m, 桥面净空:净 9+21.5m 计算跨径:39m。 2、设计荷载 公路级 3、材料及工艺 本桥为预应力混凝土简支 T 型梁桥;混凝土:主梁用 C50,栏杆及桥面铺装用 C50;预应力钢筋:公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62- 2004)的 钢绞线,每束 7 根,全梁配 6 束, =18
15、60 。按后张法施工工艺15.2j pkfMa 制作主梁,采用内径 70mm、外径 77mm 的预埋金属波纹管和夹片式锚具。其他内容 详见设计说明书。 4、设计依据 交通部颁公路工程技术标准 (JTG B01-2003 ) ,简称标准 交通部颁公路桥涵设计通用规范 (JTGD60-2004)简称桥规 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) 3.1.2 横截面布置 本设计采用公路桥涵标准图 40 米跨径的定型设计,因此主要尺寸已经大致定下, 以下为初步选定截面尺寸。 1、主梁间距与主梁片数 全桥宽 12 米,主梁间距 2.3 米,因此共设 5 片主梁,根据
16、一些资料,主梁的梁 高选用 2200mm,详细布置见图 3.1: 11 32016094521652306631805619074232195023685 图 3.1 截面尺寸图 2、主梁主要截面几何特性计算 主梁跨中截面划分五个规则的图形小单元,截面几何特性指标列表计算如表 3.1 表 3.1 一号梁跨中截面几何性质计算表 分块名称 分块面 积 Ai 2cm 分块面积形 心至上缘距 离 yi 3 分块面积对 上缘静矩 Si=Aiyi 3cm 分块面积的 自身惯矩 Ii 4c di=ys-yi cm 分块面积对 截面形心惯 矩 Ix=Aidi2 4 I=Ii+Ix 4cm 大毛截面 翼缘板 3
17、680.0 8.0 29440.0 78506.7 71.8 18976568.0 19055074.7 三角承托 697.5 19.0 13252.5 3138.8 60.8 2579254.6 2582393.4 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -23.2 1871460.8 10651500.8 12 表 3.1 一号梁跨中截面几何性质计算表 续上表 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -43.5 680896.8 688896.8 马蹄 1680.0 205.0 344400.0 126000.0 -125.2 26329
18、860.6 26455860.6 9897.5 789920.5 59433726.4 小毛截面 翼缘板 3120.0 8.0 24960.0 66560.0 76.12 18078073.7 18144633.7 三角承 托 697.5 19.0 13252.5 3138.8 65.12 2957828.5 2960967.3 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -18.88 1240461.3 10020501.3 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -39.18 552626.1 560626.1 马蹄 1680.0 205.0
19、 344400.0 126000.0 -120.88 24548117.0 24674117.0 9337.5 785440.5 56360845.4 表 3.2 一号梁支点截面几何性质计算表 分块名称 分块面积 Ai 2cm 分块面积 形心至上 缘距离 yi 3 分块面积 对上缘静 矩 Si=Aiyi 3cm 分块面积的 自身惯矩 Ii 4c di=ys-yi cm 分块面积对 截面形心惯 矩 Ix=Aidi2 4 I=Ii+Ix 4cm 大毛截面 翼缘板 3680.0 8.0 29440.0 78506.7 81.3 24293750.0 24372256.7 左三角 承托 324.4 1
20、8.5 5997.6 1002.1 70.8 1624113.3 1625115.4 右三角 承托 92.2 17.9 1651.5 169.9 71.3 468907.2 469077.1 腹板 11424 118.0 1348032.0 39618432.0 -28.8 9442650.0 49061082.0 15520 1385121.1 75527531.2 小毛截面 翼缘板 3120.0 8.0 24960.0 66560.0 84.28 22161729.4 22228289.4 左三角承 托 324.4 18.5 5997.6 1002.1 73.79 1766183.0 17
21、67185.1 右三角承 托 92.2 17.9 1651.5 169.9 74.36 509590.4 509760.3 腹板 11424.0 118.0 1348032.0 39618432.0 -25.72 7557186.2 47175618.2 14960.5 1380641.1 71680853.0 13 表 3.3 二、三号梁跨中截面几何性质计算表 分块名称 分块面 积 Ai 2cm 分块面 积形心 至上缘 距离 yi 3 分块面积对上缘 静矩 Si=Aiyi 3cm 分块面积的自身惯 矩 Ii 4c di=ys-yi cm 分块面积对 截面形心惯 矩 Ix=Aidi2 4 I=
22、Ii+Ix 4cm 大毛截面 翼缘板 3680.0 8.0 29440.0 78506.7 73.4 19826220.8 19904727.5 三角承托 450.0 19.0 8550.0 2025.0 62.4 1752192.0 1754217.0 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -21.6 1623628.8 10403668.8 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -41.9 632019.6 640019.6 马蹄 1680.0 205.0 344400.0 126000.0 -123.6 25665292.8 257
23、91292.8 9650.0 785218.0 58493925.7 小毛截面 翼缘板 2560.0 8.0 19200.0 54613.3 82.9 17572153.6 17626766.9 三角承托 450.0 19.0 8550.0 2025.0 71.9 2323090.1 2325115.1 腹板 3480.0 103.0 358440.0 8780040.0 -12.2 513726.3 9293766.3 下三角 360.0 123.3 44388.0 8000.0 -32.5 379080.9 387080.9 马蹄 1680.0 205.0 344400.0 126000.
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