桥梁工程毕业设计(T梁).doc
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1、摘要本桥位于云南昭通市钟鸣至彝良县三级公路K2+963处,桥梁平面线为直线,与水流方向正交,桥纵向坡度为0%,桥面横坡采用2.5%的双向横坡。根据所给资料,拟定了预应力混凝土简支T形梁桥、预应力混凝土连续T形梁桥、预应力混凝土连续小箱梁桥三个桥型方案。通过方案比选,推荐方案为T形连续梁桥,孔径布置330m,桥梁全长103.85m。桥墩采用钢筋混凝土柱式桥墩,采用刚性扩大基础,桥台采用U型桥台。上部结构的设计与计算,进行了结构细部尺寸拟定、静活载内力计算、配筋设计及控制截面强度、应力验算,活载变形验算等。经分析比较及验算表明该设计计算方法正确,内力分布合理,符合设计规范的要求。下部结构计算,计算
2、由上部荷载到桥台的台帽的内力。最后,进行下部结构验算以及地基承载力验算。 关键词:预应力、连续梁桥、柱式桥墩、刚性扩大基础AbstractThe bridge is located in zhongmingluoze river of zhongming to yiliang yunan province highway K2+963.Bridge horizontal alignment is the straight-line and it is orthogonal to the flow direction. Bridge vertical gradient is 0%. The br
3、idge cross using a 2.5% slope.According to the given data, three bridge options are developed.The first program is the prestressed concrete simply supported bridge, the second program is the prestressed concrete continuous girder bridge, the third program is the prestressed concrete continuous small
4、 scale box girder bridge. Through the comparison, the second program is recommended to be chose,which the total length is 103.85metes and the aperture aperture layout:30+30+30meters. The bridge use column bridge pier .according to bearing layer of foundation, bridge use the expansion of pile. The ab
5、utment is U-abutment abutment.In the superstructures,through drawing up of structures dimension, internal force calculation of dead and living load, prestressed steel design, hypoforce calculation, assessment of prestressing loss, checking computation of key section intension, stress, living load di
6、stortion, The conclusion can be drawn that the design is up to the design codes for bridge.In the substructure,the load, which is transfered from the superstructures ,are calculated. Finally, the bearing capacity of substructure and the ground also be checked.Key Words:P restress force;Continuous gi
7、rder bridge;Columnar pier; Rigid spread foundationVI毕业设计说明书目 录第一章 桥型方案比选11.1 设计桥型的确定11.2 设计方案比较2第二章 推荐方案尺寸拟32.1 方案简介32.2截面细部尺寸的拟定32.1.1 T形梁的尺寸拟定32.1.2 横隔梁尺寸拟定32.3 桥面铺装42.4 本桥的主要材料42.5 施工方式4第三章 行车道板计算53.1悬臂板荷载效应计算53.1.1永久作用53.1.2可变作用63.1.3承载能力极限状态作用基本组合63.2单向板荷载效应计算73.2.1永久作用73.2.2可变作用产生的效应83.2.3作用效应
8、组合93.3截面设计、配筋与承载能力验算10第四章 主梁内力计算124.1 截面特性计算124.1.1 梁截面的划分124.1.2 分块面积法计算预制中主梁跨中截面几何特性124.1.3 跨中截面各单元截面特性134.1.4 跨中截面的全截面几何特144.1.5 主梁各截面几何特性144.2 恒载内力计算154.2.1 计算恒载集度154.2.2 内力计算184.3 汽车荷载作用效254.3.1 冲击系数和车道折减系数254.3.2 主梁的荷载横向分布系数计算264.4 温度次内计算334.5 内力组合344.5.1 内力组合34第五章 预应力钢束估算及布置415.1 钢束估算415.1.1
9、按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束415.1.2 按承载能力极限状态的应力要求计算445.1.3 估算结果475.2 钢束布置485.2.1 钢束各控制点位置的确定485.2.2 钢束平弯段的位置及平弯角505.2.3 主梁截面上缘配筋505.3 主梁净截面换算截面几何特性计算50第六章 预应力损失计算576.1 基本原理576.2 预应力损失计算576.2.1 后张法由预应力钢筋与管道之间摩擦引起的应力损失576.2.2 后张法由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失606.2.3 后张法由混凝土弹性压缩引起的应力损失646.2.4 后张法由钢筋松弛引起的预应力损失终极值686.
10、2.5 后张法由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失值706.2.6 截面预应力损失合计和有效预应力72第七章 预加力次内力计算及组合747.1 次内力计算747.2 内力组合75第八章 主梁截面强度验算788.1 基本理论788.2 计算公式78第九章 主梁抗裂验算839.1 正截面抗裂验算83第十章 持久状况构件的应力验算8710.1 正截面混凝土压应力验算8710.2 预应力筋拉应力验算89第十一章 短暂状况构件的应力验算9111.1 预加力阶段的应力验算9111.2 吊装验算92第十二章 主梁变形验算9312.1 汽车荷载作用下主梁边跨和中跨的最大截面挠度计算9312.1.1 边跨最大挠度
11、计算9312.1.2 中跨最大挠度计算9412.2 温度效应作用下主梁边跨和中跨的最大截面挠度值。9412.3 消除结构自重后长期挠度验95第十三章 桥台计算9713.1 桥台及基础构造和拟定尺寸9713.2 荷载计算9713.2.1 上部构造恒载反力及桥台台身、基础上土重力计算9713.2.2 土压力计算9813.2.3 支座活载反力计算10113.2.4 支座摩阻力计算10213.3 按承载能力极限状态设计时效应组合10213.4 地基承载力验算10313.4.1 台前、台后填土对基底产生的附加应力10313.4.2 基底压应力计算10413.4.3 地基承载力验算10413.5 基底偏心
12、距验算10513.5.1 仅受永久作用标准值效应组合时10513.5.2 墩台承受作用标准值效应时10513.6 基础稳定性验算10513.6.1 倾覆稳定性验算10513.6.2 滑移稳定性验算106 毕业设计说明书第一章 桥型方案比选1.1 设计桥型的确定云南昭通市彝良县钟鸣络泽河大桥位于三级公路K2+963处,据调查历史最高水位为690.23米,经计算设计洪水位1%的水位为690.733米,河道不通航,漂浮物主要为小枯枝、杂草等。为了设计出经济、实用美观的桥梁,必须根据自然和技术条件,因地制宜,综合应用所学专业知识进行细致深入的分析和对比,才能科学地设计出可行的方案。在云南昭通市彝良县钟
13、鸣洛泽河大桥的设计中共拟定了预应力混凝土简支T形梁桥、预应力混凝土连续T形梁桥、预应力混凝土连续小箱梁桥三个桥型方案进行比选,各方案桥型布置简图见图1.1。abc a 预应力混凝土简支梁桥;b 预应力混凝土连续T形梁桥;c 预应力混凝土小箱梁桥图1.1云南昭通市彝良县钟鸣络泽河大桥桥型方案比选图(尺寸单位:m)1.2 设计方案比较通过对结构受力特点,施工难易程度,运营条件等主要特点比较,推荐采用预应力混凝土连续T形梁桥方案。方案比较见表1.1。表1.1 云南昭通市彝良县钟鸣络泽河大桥设计各桥型比选表简支梁桥 第方案连续T梁 第方案连续梁小箱梁 第方案实用性 425m,与河道的适应性较好,建筑高
14、度小,适用于各种地质情况330m,与河道的适应性好,伸缩缝少,建筑高度大,桥面连续,行车平稳 330m,与河道的适应性好,伸缩缝少,建筑高度小,桥面连续,行车平稳美观性 桥型单一与周围环境不协调 桥型单一与周围环境不协调 建筑高度较T形梁小构造 为预应力T梁,构造简单,便于标准化生产,工期少,安装维修方便 为预应力T梁,构造简单,便于标准化生产,工期较简支梁长为预应力小箱梁,构造相对复杂受力特点 结构受力简单,为静定结构,不受支座变为影响 超静定结构,受力复杂,受支座变位和温度影响大,对地质要求高,支座负弯矩点处易产生裂缝,受力均匀 超静定结构,受力复杂,受支座变位和温度影响大施工难易 施工简
15、单容易,截面易做成标准化,方便预制和安装 施工难度适中 施工难度相对较大,对地基承载力要求相对高运营情况伸缩缝较多,桥面连续易开裂伸缩缝较少,桥面连续平顺伸缩缝较少,桥面连续平顺维修养护维修方便,养护容易维修困难,养护简单维修困难,养护困难第二章 推荐方案尺寸拟2.1 方案简介本设计推荐方案为方案二,为303m预应力混凝土连续T形梁桥,桥梁全长103.85米,河道与路线正交,河床稳定,河道顺直。桥梁平面线形为直线,与流水方向正交,纵向坡度为0%。桥面横坡采用2.5%的双向横坡。桥墩采用柱式桥墩,采用刚性扩大基础,桥台采用U型桥台。2.2截面细部尺寸的拟定2.1.1 T形梁的尺寸拟定主梁尺寸拟定
16、见图2.1图2.1主梁跨中横断面图(尺寸单位:cm)2.1.2 横隔梁尺寸拟定加设横隔板可以增加截面的横向刚度,限制变形,考虑到主梁是由多片T形梁组成的,整体横向抗弯抗扭性能较差,故中间需加设横隔板,横隔板从主梁跨中向支点处方向设置,每7.285m设置一道。为便于施工脱模,横隔板做成上宽下窄和内宽外窄的楔形,上部厚16cm,下部厚15cm。2.3 桥面铺装桥面铺装采用C40的防水混凝土,厚度为8cm,磨耗层采用沥青混凝土,厚度为5cm。2.4 本桥的主要材料混凝土:T梁采用C40混凝土,桥面铺装采用C40混凝土。桥墩采用C30混凝土,基础采用C30混凝土。钢材:纵向预应力筋采用j15.2,标准
17、强度为1860MPa的高强度、低松弛钢绞线,公称直径为15.24mm。非预应力筋采用R235钢筋。石料:桥台台身用M7.5浆砌片、块石(面墙用块石、其他用片石,石料强度不小于MU30),=23kN/m3。填土:台后及溜坡填土=17.00kN/m3,填土内摩擦角=35,黏聚力C=0。2.5 施工方式为减小施工难度,本设计采用简支转连续梁桥的施工方法。第三章 行车道板计算考虑到主梁翼缘板内钢筋是连续的,故行车道板可按悬臂板(边梁)和两端固结的连续板(中梁)两种情况来计算。3.1悬臂板荷载效应计算3.1.1永久作用1主梁架设完毕时桥面板可看成100cm的单向悬臂板,计算图示见图3.1-ba)g1g1
18、b)pg1g2pqrd)c)图3.1悬臂板计算图(尺寸单位:cm)计算悬臂根部一期永久作用效应为:弯矩:剪力:2施工二期作用施工二期永久作用,计算图式如图3.1-c)所示。为放置在悬臂板上的人行道板得自重; 为悬置于悬臂板外的人行道板及护栏重力。计算二期永久作用效应如下:弯矩:剪力:3总永久作用效应综上所述,悬臂根部永久作用效应为:弯矩:剪力:3.1.2可变作用在边梁悬臂板处,只作用有人群,计算图式为3.1-d)所示。为作用于放置在板上的人行道板上的人群荷载;p=3.00.1=0.3kN为作用于悬出部分的人群荷载。弯矩:剪力:3.1.3承载能力极限状态作用基本组合按(JTG D60-2004)
19、第4.1.6条:弯矩:剪力:3.2单向板荷载效应计算考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长采用钢筋扣环现浇混凝土封闭接缝,故行车道板可按单向板计算,见图3.1。3.2.1永久作用先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值。根据(JTG D622004)第4.1.2条,梁肋间的板,其计算跨径按下列规定取用:计算弯矩时,;所以取。计算剪力时,计算图示见图3.2。图3.2单向板内力计算图示在图3.2中沥青混凝土层面:C40混凝土垫层:现浇部分桥面板自重:计算得到简支板跨中二期永久作用弯矩及支点永久作用剪力为:弯矩:剪力:3总永久作用 总上所述,支点截面永久作用弯矩为: 支点截面永久作用剪力为: 跨中截面永久作用
20、弯矩为: 3.2.2可变作用产生的效应根据(JTG D60-2004)第4.3.1条,桥梁局部结构加载时,汽车荷载采用车辆荷载。根据(JTG D60-2004)表4.3.1-2,后轮着地宽度b2及长度a2为:a2=0.2m,b2=0.6m平行于板跨径方向的荷载分布宽度:b1=b2+2h=0.6+20.15=0.90(m) 车轮在板的跨径中部时垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度:a=a1+2h+l/3=0.2+20.15+2.12/3=1.212l/3=1.41(m),取a=1.42m,此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠,应求两个车轮的有效分布a=1.41+1.4=2.81(m)。车轮在板得支撑处
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