5×40m预应力混凝土简支箱梁桥设计 毕业设计.doc
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1、 第121页 学校代码 10126 学号 00729085 分 类 号 密级 本科毕业论文(设计)540m预应力混凝土简支箱梁桥设计学院、系 专业名称 年 级 学生姓名 指导教师 2011年5月21日540m预应力混凝土简支箱型梁桥【摘要】本设计是根据设计任务书的要求和公路桥规的规定,对H河大桥进行方案比选和设计的。对该桥的设计,本着“安全、经济、美观、实用”的八字原则,本论文提出三种不同的桥型方案进行比较和选择:方案一为预应力混凝土简支T型梁桥,方案二为预应力简支箱型梁桥,方案三为普通混凝土空心板桥。经由以上的八字原则以及设计施工等多方面考虑、比较确定预应力混凝土简支梁桥为推荐方案。 在设计
2、中,桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用工程中恒载以及活载的作用力,采用整体的体积以及自重系数,荷载集度进行恒载内力的计算。运用杠杆原理法、修正偏心压力法求出活载横向分布系数,并运用最大荷载法法进行活载的加载。闭口薄壁箱形梁截面的受力特点与一般的T形梁不同,其精确计算必须用薄壁构件结构力学的方法求解,当桥上有K辆汽车活动时对桥中线成偏心作用,横向一排车辆的总重KP将具有偏心距e,此时整体箱形梁的受力可分作两种情况来计算,对称荷载KP作用下的平面弯曲计算和扭矩作用下的扭矩计算。对于平面弯曲计算,通常可用熟知的材料力学公式,计算各横截面上的弯曲正应力和弯曲剪应力。对于扭转计算,一般来说,箱形薄壁
3、杆件受扭后横截面将产生自由扭转剪应力,约束扭转正应力与剪应力以及截面发生歪扭引起的畸变正应力与剪应力。但根据经验,箱梁剪力滞,翘曲,扭转,以及畸变产生的应力都较小,可以乘以相应的系数得到,截面内力于活载作用力之和作为箱型梁的计算活载内力。根据所得内力,进行了梁的预应力钢筋估算,估算了钢绞线的各种预应力损失,并进行预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、挠度的计算。下部结构采用以钻孔灌注桩为基础的双柱式桥墩。关键词:预应力混凝土、简支梁桥、钻孔灌注桩、夹片锚具、AutoCAD。Abstract:This is a partial struct design of a flyover cro
4、ssing that is over the railway inN, according to designing assignment and the standard of road and bridge. For the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides two different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed co
5、ncrete continuous bridge; the second one is double cantilever half through no-thrust arch bridge. After the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the first one is selected. In this design, The checking calculation of strength of main girder was preceded no
6、t only in prestressed statement but also in using statement, deflection,precamber and the assessment of reinforcing steel bar were checked too. The pier of the bridge was basing on digging pile, and adopted rubber pot bearing. According to the characteristic of the overpass bridge and spot condition
7、, it adopted the method that the cantilever job placing combined with bracket job placing.All of the design drawings were protracted by AutoCAD. Except that the thesis called A note on dynamic fracture of the bridge bearing due to the great HanshinAwaji earthquake was translated into Chinese, and ma
8、de a report on. Keywords: prestressed concrete、AutoCAD、simple supported beam bridge、cast-in-place pile、cone anchorage device。绪论预应力混凝土箱型梁,能承受较大的正负弯矩及扭矩,预制,运输,吊装,及安装经验丰富,在交通日趋繁重的当今社会,箱型梁桥目前使用很多。箱型梁桥由于其内空的截面特性,能承担较大的正负弯矩及扭矩,与同跨径的其他桥型相比,能够减小自重。在实际工程当中,箱型梁桥多设计为连续箱型梁桥,为了减小自重,截面多做为变截面形式,跨径一般可取到60m。但由于设计经验不
9、足,本设计为求容易,拟定跨径为40m,采用后张法等截面预应力简支箱型梁桥。 目录绪论.6第一章、水文计算.81.1、设计原始资料.81.2、河段类型判断.81.3、设计流量和设计流速的复核.81.4、桥孔长度计算.121.5、计算桥面标高.121.6、冲刷计算.14第二章、方案比选.162.1、方案比选表.162.2、方案比选说明.16第三章、设计资料及构造布置.173.1、设计资料.173.2、横截面布置.193.3、横截面沿跨长的变化及横隔梁的位置.23第四章、主梁作用效应计算.244.1、恒载内力计算.244.2、可变作用效应计算.274.3、主梁作用效应组合.354.4、箱形梁截面内力
10、计算.35第五章、横隔梁内力计算.385.1、确定作用在跨中横隔梁上的可变作用.385.2、绘制跨中横隔梁的作用效应影响线及荷载组合.38第六章、行车道板内力计算.406.1、多跨连续单向板.406.2、恒载内力计算.406.3、活在内力计算.416.4、内力组合.41第七章、预应力及预应力损失计算.437.1、预应力钢束的估计及其布置.437.2、钢束预应力损失计算.49第八章、主梁截面承载力与应力验算.568.1、持久状况截面承载能力极限状态计算.568.2、应力验算.708.3、抗裂性能验算.788.4、主梁变形(挠度)计算.82第九章 钻孔灌注桩及双柱式桥墩计算. .849.1、实际资
11、料.849.2、盖梁计算.899.3、桥墩墩柱设计.989.4、钻孔桩计算.103第十章、施工组织设计.113感谢信.116参考文献.117绪论1.1预应力混凝土简支绪论箱梁概述随着交通建设事业的发展,大量的预应力混凝土简支箱梁被广泛应用。箱型梁桥在材料,工艺,土建以及施工技术,都有丰富的理论和实践经验。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢,砖,石,木等各种结构材料,并用以处理结构设计,施工中用常规技术难以解决的各种疑难。我国预应力混凝土箱型梁的起步较晚
12、,但发展迅速,应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面,建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术,预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国预应力混凝土箱型梁发展很快,无论在桥型,跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。本文着重从其组成材料和特性上探讨预应力混凝土发展现状及前景。1.2.预应力混凝土简支箱梁的受力特点预应力混凝土箱型梁桥,除了具有钢筋混凝土梁桥的所有优点外,它的主要特点是:1.预应力混凝土结构,由于能够充分利用高强度材料(高强度混凝土、高强度钢筋),所以构件截面小,自重弯矩占总弯矩的比例大大下降,桥梁的跨越能力
13、得到提高。2.与钢筋混凝土T梁桥相比,一般可以节省钢材3040,跨径愈大,节省愈多。3、由于内空的截面特点,箱型梁能承受较大的正负弯矩和扭矩,在相同的荷载标准情况下,预应力箱梁能比预应力T型梁跨径更大。4. 预应力技术的采用,不但使钢桥采用的一些施工方法,如:悬臂拼装、顶推法(由钢桥的纵向拖拉施工方法演化而成)和旋转施工法在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用,而且为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。根据需要可在结构纵、横和竖向任意分段,施加预应力,即可集成理想的整体。此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。这种分段现浇或分段预制拼装的施工方法,国外统称为节段施工法,用这种施工方法建
14、成的预应力混凝土桥梁统称为预应力混凝土节段式桥梁(P.C.Segmental Bridges)。 显然,要建造好一座预应力混凝土桥梁,首先要有作为预应力筋的优质高强钢材和保证高强度混凝土的施工质量,同时需要有一整套专门的预应力张拉设备和材料素质好,制作精度要求高的锚具,并且要掌握较复杂的施工工艺。 目前,预应力混凝土简支梁的跨径已达5070m,最大跨径的连续刚构已达301m。1.3.预应力混凝土简支箱梁的施工工艺预应力混凝土箱梁的发展与施工技术的发展是密不可分的,施工技术水平直接影响预应力混凝土简支箱梁的跨径,线型,截面形式等。预应力混凝土连续梁在初期大多采用满布支架法施工,其跨度一般在40以
15、内,且施工周期长,施工用料多。60年代预应力混凝土桥梁引入悬臂施工法以后,预应力连续梁桥得以迅速发展,其跨越能力达200以上,适用范围也不断扩大。悬臂拼装法将大跨桥梁化整为零,施工简便,拼装工期短,速度快,特别对于多跨长联桥(跨度在100以内)是一种效率高而且的施工。预应力连续梁的施工方法还有顶推法,移动模架法,逐孔架设法等。近年来由乌克兰的工程师发明的新型预应力技术是介于先张拉法和后张拉法之间的工艺。它是在浇捣混凝土尚未凝固的时候施加预应力,混凝土在压力的情况下固结。施加这种预应力需要用特殊的可滑动的模板及能把压力传给混凝土的装置。它可使同样配筋率情况下梁的承载力提高25-34%,柱的承载力
16、提高75%,抗裂度不变。该方法已在重达30吨的桥梁结构中使用。第2章 H河原始资料及水文设计计算2.1 设计原始资料(1) 桥位平面图(地形图)(2) 桥位地质纵剖面图(3) 设计流量:Qs=926 m3/s(1%)(4) 设计流速:Vs=3.60m/s (山前)(5) 冲刷系数:P=1.53(6) 河床底坡:i=6.5(7) 粗糙系数:m=38(8) 汛期含沙量:P=28 kg/ m3(9) 标准冰冻深度:hd=1.8m(10)地震裂度:7度(11)无道航和流冰(12)该地区汛期最大风速为15m/s,其风压为500Pa。洪水期波浪推进长度为1200m左右。2.2 河段类型判断2.2.1稳定性
17、及变化特点(1) 岸线不太稳定 ,洪水期有塌岸现象(2) 槽内天然冲刷较明显,主流易摆动2.2.2 河段平面图形(1) 河段微弯(2) 滩槽不分明2.2.3 断面及地址特征(1) 河床宽浅(2) 河床多为中等卵砾石组成综上所述,本河段属于次稳定性问题2.3 设计流量和设计流速的复核根据地质纵剖面图绘出的河床桩号,绘制河流横断面图2.1。(见下表2.1) 表2.1 河床桩号表桩号0+829.830+852.430+863.630+868.030+884.430+912.000+938.36标高73.1872.1871.6070.4071.6071.1071.80桩号0+947.800+970.6
18、80+980.600+997.201+027.161+031.56-标高71.8872.2072.2872.2072.4873.18-表2.2 过水面积、水面宽度、湿周计算表 桩号河床标高(m)水深(m)平均水深(m)水面跨度(m)过水面积()湿周 (m)合计0+829.8373.180-过水面积A=257.50湿周=202.04m河宽B=201.73m0.5022.6011.3022.62+852.4372.181.001.2911.2014.4511.22+863.6371.601.582.184.409.594.56+868.0370.402.782.1816.4035.7516.44+
19、884.4371.601.581.8327.5750.4527.57+912.0071.102.081.7326.3645.6026.37+938.3671.801.381.349.4412.659.44+947.8071.881.301.1422.8826.0822.88+970.6872.200.980.949.929.329.92+980.6072.280.900.9416.6015.6016.60+997.2072.200.980.8429.9625.1729.961+027.1672.480.700.354.401.544.461+031.5673.180- 由于滩槽不以划分,故河床
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