公路82+154+82m连续刚构_桥设计毕业论文.doc
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1、西 南 交 通 大 学本 科 毕 业 设 计院 系:土木工程学院专 业:土木工程 姓 名:曾 祥 林 2012年6月西 南 交 通 大 学本科毕业设计(论文)公路82+154+82m连续刚构桥设计(桥墩高度58/58m)年 级:2008 级学 号:20080573姓 名:曾 祥 林专 业:土木工程指导老师:杨 永 清2012年6月 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第I页院 系 土木工程学院 专 业 土木工程 年 级 2008级 姓 名 曾 祥 林 题 目 公路82+154+82m连续刚构桥设计(桥墩高度58/58m) 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成
2、 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第III页毕 业 设 计 任 务 书班 级 土木08-19班 学生姓名 曾祥林 学 号 20080573 发题日期: 2012年 4月9日 完成日期:2012年6月15日题 目 公路82+154+82m连续刚构桥设计(桥墩高度58/58m) 一、设计原始资料1.主要技术指标(1) 孔跨布置:公路82+154+82m连续刚构桥设计(桥墩高度58/58m); (2) 荷载标准:公路I级 (3) 桥面宽度:2【0.5m防撞栏+11.75m行车道(3m应急停靠+7.5m行车道+1.25m左路沿带)+0.75m中间分隔带】=2
3、6m; (4) 桥面纵坡:0% (平坡); (5) 桥面横坡:2%; (6) 桥轴平面线型:直线。 2.材料规格(1) 梁体混凝土:C50级混凝土;桥墩混凝土等级:C40级混凝土。 (2) 桥面铺装:S6级C30级防水混凝土; (3) 预应力钢筋及锚具:主梁纵向预应力钢筋可选用7- fs15.2、 9- fs15.2、12-fs15.2、14- fs15.24、16- fs15.2、19- fs15.2或21- fs15.2高强度低松弛钢绞线(1- fs15.2公称直径为15.2mm,公称断面面积为140.00mm2,MPa,MPa,)对应锚具分别为YM15-7、YM15-9、YM15-12、
4、 YM15-14、YM15-16、YM15-19或YM15-21,对应波纹管外径分别为77、87、92、97、102、107和117mm。主梁竖向预应力钢筋采用精轧螺纹钢筋,一般用JL25或32;横向预应力钢筋可采用横排的扁锚锚固的钢绞线预应力体系。(4) 普通钢筋:受力主钢筋用HRB335级钢筋,非受力钢筋用R235级钢筋。 3.施工方法桥台采用明挖基础,桥墩采用钻孔桩基础。主梁采用分段悬臂浇筑对称施工,中跨及边跨合拢段采用吊架。 二、部分内容及时间分配(共 11 周)第一部分 借阅相关资料,布置任务,拟定尺寸,准备计算数据; (2 周)第二部分 结构内力计算,荷载组合; (1 周)第三部分
5、 预应力钢束的估算、布束、调束; (2 周)第四部分 应力损失计算及有效预应力计算 (1 周)第五部分 计算弹性次内力及徐变次内力等; (1 周)第六部分 进行荷载组合、截面验算,变形检算,工程数量计算; (1 周)第七部分 编制设计说明书,绘制设计图及资料翻译,装订说明书。 ( 2 周)第八部分 评阅及答辩审查毕业设计说明书及毕业答辩。 (1 周) 三、计算说明书内容(1) 结构截面尺寸初拟; (2) 自重恒载内力计算(含一期及二期恒载),活载内力计算; (3) 主梁纵向预应力束估算、布置和调整; (4) 净截面和换算截面几何特性的计算; (5) 各项预应力损失计算; (6) 弹性次内力及徐
6、变次内力计算; (7) 荷载组合; (8) 主梁截面验算(按预应力混凝土构件验算):包括承载力极限状态下和正常使用状态下的主梁验算以及主梁刚度验算等; (9) 主要工程数量的计算:包括混凝土用量、预应力钢筋和锚具数量的计算; (10)施工说明。 四、应交出之图纸及文件绘制桥梁结构(主梁)主要构造图(立面、平面、横断面和阶段划分图),分阶段预应力钢筋布置图(各个施工阶段预应力布置,包括纵向立面、平面和各个横断面布置),施工程序图等,要求达到A3幅面图纸不少于16张或A2幅面图纸不少于8张(相当于0#图2张);外文资料翻译,要求选择一篇外文专业科技文献(外文字符不少于10000个)翻译或用外文写出
7、本人的毕业设计摘要(不少于500汉字);毕业设计的说明书不少于15000汉字。 指导教师: 年 月 日审 批 人: 年 月 日 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第IV页摘 要刚构桥与其它型式的梁桥相比,连续刚构桥具有外形尺寸小,桥下净空大,混凝土用量少,结构刚度好等优点。比如说与同等跨径的连续梁桥相比,由于桥墩承担一部分的弯矩,刚构桥的截面控制弯距相对减小,同时由于采用平衡悬臂施工方法,使桥梁单跨跨径大大增大。近年来,随着预应力混凝土技术的发展和悬臂施工方法的广泛应用,连续刚构桥得到了进一步的发展。本设计为82154+82m公路预应力混凝土连续刚构桥设计,主要针对已经给出的大跨度连续刚构桥的
8、上部结构设计,由于时间有限,本设计主要针对上部结构,也就是主梁和桥面的设计。本设计主要采用MIDAS分析软件来进行结构内力分析计算,期间也用了Autocad 和Excel进行辅助设计。全桥上部结构共分为92个梁单元,定义有23个施工阶段,先进行边跨合龙,再进行中跨合龙。建好计算模型后,对结构进行内力分析计算,然后对预应力钢筋数量进行估计并配置钢筋,进行预应力损失和各项次内力计算,然后再进行荷载组合并检算主要控制截面的承载能力和变形情况,最后估算出全桥的主要工程量。在做完所有计算后,绘制结构主要施工图,包括桥跨布置图、施工顺序图等,进行外文翻译,最后编制设计计算说明书和文档整理。关键词:预应力混
9、凝土,刚构桥,悬臂浇筑施工,设计 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第VIII页AbstractCompared with other type of beam bridges, the continuous rigid frame bridge has the advantages such as small dimensions, great clearance, less consumption of concrete, good structural stiffness, etc. As compared with the same span of continuous beam br
10、idge, the control sections bending moment of rigid frame bridge can be minimized to obviously smaller level, and it is more easily to apply the balanced cantilever construction techniques, or longer individual span could be gotten. In recent years, with the development of the prestressed concrete te
11、chnology and the wide use of the cantilever construction method, continuous rigid frame bridge has gotten further developed.The design here is that of an (82m154m+82m) spans of prestressed concrete continuous rigid frame bridge. It is intended for the superstructure design of the long-span continuou
12、s rigid frame bridge which has been given. Since time is limited,the design puts emphasis just on the top structure, that is to say, the main beam and the bridge floor. This design mostly uses MIDAS to calculate the internal force, also used AutoCAD and Excel for-aided during the design. The entire
13、bridge is discretized in 92beam elements, the construction process is simulated with 23 construction stages, the side spans are closed at first, and then the middle span.After the completion of the calculation model, analysis of the internal force of the structure, the amount of the steel bar is est
14、imated and the collocation is done. After these processes, prestressing loss and the redundant internal forces are calculated, and then load combination, the bearing capability of beams main controlling section are checked. At last, the main quantities of the full-bridge are estimated. After all of
15、the calculation, the construction drawings (including bridge span arrangement, construction procedure and so on), the translation of a foreign language article are completed. And the introduction of the designs text is made at last.Keywords: prestressed concrete, rigid frame bridge, cantilever const
16、ruction, design目 录第1章 绪论11.1毕业设计的目的和意义11.2 连续刚构桥回顾与展望11.3 连续刚构桥的基本构造特点31.3.1 桥梁跨径41.3.2 箱梁根部底板厚度41.3.3 箱梁顶板厚度41.3.4 主梁高度41.4 连续梁桥悬臂施工方法介绍51.4.1 施工特点51.4.2 托架与挂篮51.4.3 工艺流程6第2章 桥跨总体布置及结构主要尺寸72.1 桥型布置及孔径划分72.2 截面形式及截面尺寸拟定72.2.1 截面形式72.2.2立面形式72.2.3主梁高度72.2.4 箱梁底板厚度设置82.2.5 腹板厚度设置82.2.6 横隔板82.3主梁分段与施工阶
17、段的划分92.3.1主梁分段92.3.2 具体分段92.3.3 主梁施工方法及注意事项102.3.4 施工阶段的划分11第3章 荷载内力计算143.1 MIDAS软件简介143.2 基本参数153.2.1 计算方法153.2.2 材料信息153.2.3 荷载信息163.3恒载计算173.3.1毛截面几何特性173.3.2施工荷载183.3.3 二期恒载183.3.4 计算模型183.3.5 恒载计算结果193.2 活载内力计算223.2.1 计算方法223.2.2 活载计算结果22第4章 预应力钢束设计244.1 估算预应力钢束244.1.1计算原理244.1.2 预应力钢束的估计274.1.
18、3 预应力钢束的布置294.2 预应力损失计算314.2.1 预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失314.2.2 由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失324.2.3 混凝土弹性压缩引起的应力损失334.2.4 由钢筋松弛引起的应力损失的终极值334.2.5 由混凝土收缩和徐变引起的预应力损失344.2.6 有效预应力计算35第5章 次内力计算365.1 预加力次内力计算365.1.1 等效荷载基本原理365.2 混凝土徐变次内力计算385.3混凝土收缩次内力计算395.4 温度次内力计算405.4.1 温度对结构的影响405.4.2 结构温度场405.5基础沉降次内力计算425.5.
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