九龙江简支t型梁桥土木工程及计算书学士学位论文.doc
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1、教学单位 城市建设系 学生学号 2061814135 孝感学院新技术学院 本科毕业论文(设计)题目 九龙江简支T型梁桥 学生姓名 徐小军 专业名称 土木工程(道路与桥梁) 指导教师 刘 刚 2009年12月20日II独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名:徐小军 日期:2009年12 月20日学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全
2、了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权孝感学院新技术学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于:保密 ,在_年解密后适用本授权书。 不保密。 学位论文作者签名:徐小军 指导教师签名: 日期:2009年 12 月 20日目 录第一部分:九龙江设计概况摘要及关键词51.引言72设计方案的确定73桥面板74主梁设计94.1、截面尺寸94.2、内力计算94.3、主梁配筋115.横隔梁115.1、概述125.2、内力计算125.
3、3、横隔梁配筋135.4、横向连接136、板式橡胶支座的设计136.1、概述136.2、尺寸设计147、桥墩设计148、桥台设计159、锌铁皮伸缩缝1610、人行道1611、桥面排水1712、附属设施1713结语18参考文献19致谢20第二部分:设计计算书(21-47)第三部分:设计图纸一、 九龙江大桥设计说明.共5页二、 桥型布置图.共1页三、 主梁一般构造图.共1页四、 主梁钢筋构造图.共1页五、 翼板钢筋构造图.共1页六、 主梁横隔板构造图.共1页七、 横隔板接接头构造图.共1页八、 桥墩台支座布置图.共1页九、 桥台墩帽构造图.共1页十、 桥台台身构造图.共1页十一、 桥台锥坡构造图.
4、共1页十二、 墩台布置图.共1页十三、 桥墩构造图.共1页十四、 桥面连续构造图.共1页十五、 桥面排水与桥面铺装构造图.共1页十六、 桥面人行道构造图共1页十七、 桥面伸缩缝构造图.共1页68九龙江大桥设计概况摘 要本次设计的题目是漳平市西元乡九龙江钢筋混凝土T型梁桥的设计。本设计采用钢筋混凝土T型梁桥,跨径布置为(620+252)m,整个结构在设计过程中,严格遵循相关的专业规范的要求,参考相关资料和有关最新的国家标准规范,对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之,适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行桥型方案比选,对主桥进行总体结构设计
5、,然后对上部结构进行内力、配筋计算,再进行强度、应力及变形验算,最后进行下部结构验算。具体包括以下几个部分:1. 桥型方案比选;2. 桥型布置,结构各部分尺寸拟定;3. 选取计算结构简图;4. 恒载内力计算;5. 活载内力计算;6. 荷载组合;7. 配筋计算;8. 截面强度验算;9. 截面应力及变形验算;10. 下部结构验算。 jiulongjiang Bridge OverviewABSTRACTThis topic is designed to Township jiulongjiang de Zhangping City of reinforced concrete T-beam bri
6、dge designThis design uses a reinforced concrete T-beam bridge.The span arrangement is (720+25)m.The entire structure in the design process, follows the related specialized standard strictly the request, the reference correlation data and the related newest national standards standard, carries on th
7、e synthesis comprehensive scientific nature consideration to design each link. In brief, is suitable, the security, the economy, easy to operate is this design principle. This essay focuses on the design and calculation process of the bridge.Firstly,compare and choose a best scheme from several brid
8、ge types;and make an overall structure design of the main span.Secondly perform the calculation of the internal force and reinforcing bar on the superstructure.Thirdly,check the intensity,stress and deflection.Finally,check the substructure.The main points of the design are as the follows.1.The comp
9、arison of several bridge types;2.The arrangement of the bridge types;3.The units partition of the structute;4.The calculation of the internal force of dead load;5.The calculation of the internal force of movable load;6.The combination of every kind of load;7.The arrangement of prestressed reinforcin
10、g bar;8.The check of the section intensity;9.The check of the section stress and deflection;10.The check the substructure.Keywords: reinforced concrete T shaped supported beam bridge structure checking computations1、引言本次设计拟采用普通装配式钢筋混泥土T行梁桥。按结构体系划分,最基本的有梁桥、拱桥和索桥。这三种基本桥型是大自然赋予人类的,经人们在生产中不断发掘、改造、完善,形成了
11、千姿百态的梁、拱、索及其与墩、塔、柱等构件合成的各种组合体系桥梁。仅桥梁就有简桥梁、连续梁、用杆件拼成的桁架,以及梁与墩柱刚性连接而形成的刚架桥。梁的截面又可做成矩形、T行、箱行等。装配式T形梁桥是使用最为普遍的结构形式,其优点是制造简单,整体性好,接头也方便。本次设计梁桥位于漳平市西元乡基太村顶坊渡口,距省道福三线基太岭南侧约500米,横跨九龙江。该桥的建设将改变基太村的交通状况,彻底改变基太村村民依靠顶坊渡口摆渡通行的历史,并对该村的经济、文化生活带来极大的改善。根据设计要求,结合桥址地质状况和所处的地理位置以及从桥梁上的要求、性质、水文、材料等综合情况,同时也为减少建设单位经济负担,本次
12、设计着重考虑经济效益,在设计上采用经济跨径,优化设计方案,在每一个结构方案以及尺寸配筋都采用合理的经济的设计,力争不浪费一根钢筋一包水泥。同时也参照设计规范上的要求,桥位配合路线走向,并设计合理的施工方案以方便施工,尽快完成大桥的建设。2设计方案的确定根据地质水文情况,全桥按装配式普通钢筋混凝土得支T形梁桥设计,全桥长170米,考虑通航要求设计航道等级VI-(4),通航孔跨径25米但同时为方便于T形梁的预制,不采用过大的跨径,综合考虑桥孔跨径布置252+206,桥面净宽7+2*1.50=10.0米,因此每跨共5片T型主梁 ,梁宽为1.7米,在主梁设计时,只需计算5片主梁中受力最大的那根即可,其
13、他主梁偏安全仿此设计。3桥面板装配式简支梁桥桥面板(翼缘板),桥面板的厚度由构造要求及受力条件确定。从受力看,般厚在横桥向承受悬臂弯矩,在纵向作为主梁受压翼缘参与主梁的受力,规范规定板的最小厚度为12cm。一般采用变厚式,其厚度随主梁间距而定,翼缘份部(与梁肋衔接处)的厚度应不小于梁高的1/12,边缘厚度不宜小于6厘米。九龙江大桥则采用上翼缘为12厘米,下翼缘为8厘米。板上缘承受的负弯矩为18。74KN.M有汽车-20级控制,承受剪力52.08KN由挂车-100控制,翼缘受力钢筋直径不小于12毫米,间距不大于20厘米。按此规定该中桥的桥面板钢筋直径为16毫米,间距为8厘米;在垂直于主筋方向布置
14、分布钢筋,其直径取8毫米,间距为60毫米,且在单位板宽内分布钢筋的截面面积应不小于主筋面积的15%,在横隔板的部位,分布筋的截面面积应增至主筋截面面积的30%,以承受集中轮载作用下的局部负弯矩。此次桥面板设计采用铰接方式连接,T型梁翼缘板其最大弯矩在悬臂根部,在进行其内力计算时,向近似地把车轮荷载对中布置在铰接处作为最不利的荷载位置,这是铰内的剪力为零,两相邻悬臂板各承受半个车轮荷载。桥面板的内力计算包括横载重力和活载内力,而横载重力的计算需要考虑沥青面层、C25混凝土垫层、T型梁翼板自重。而活载计算内容包括汽车-20级产生的内力以及挂车-100产生的内力。在其中计算活载时需要考虑到板的有效工
15、作宽度,为了计算方便,设想以宽度为a的板均匀承受车轮荷载产生的中弯矩则得弯矩图形的换算宽度a=M/m既为板的有效工作宽度。为使主梁构造简单、架设与拼装方便,桥面系横坡不设在墩台上,而直接设在桥面板上,方法就是先铺设一层厚度变化的混凝土三角垫层行成双向倾斜再铺装混凝土铺装层,桥面板上设2cmAC-10沥青砼9cm厚C25混凝土垫层。本桥板采用铰接方式连接且la/lb=25/1.7=14.72,故应简化成悬臂板计算,要完成桥面板的配筋设计应首先计算出每延米板上各部分的横载,然后计算出由不同载荷(汽车、挂车)产生的活载内力,计算出各种载荷的内力值后,进行承载能力极限状态内力组合,从而得出行车道板的设
16、计内力,最后进行配筋设计,从宽跨比大于2得知应按宽度方向布置受力钢筋,按长度方向布分布钢筋,取长度方向1米计算,则截面为1000mm*120mm的简化矩形配筋,从而得出用于施工的配筋图,按计算出的设计内力值对桥面板进行配筋,采用C30混凝土,HRB335钢筋,按单筋矩形截面进行配筋计算,应配受力钢筋和分布钢筋。为了保证桥面有足够的强度,桥面板上下翼缘均应配有钢筋,在有横隔板的地方分布钢筋应加密,以承受集中车轮荷载作用下的局部负弯矩,所有增加的分布钢筋应从横隔板轴线伸出L/4(L为横隔板的间距)的长度,在T形梁预制过程中应注意保证桥面板线型顺直。4主梁设计4.1、截面尺寸在拟定尺寸前,需注意几点
17、拟定的原则:每片梁的重量应当满足当地现有的运输工具和架梁设备的起吊能力,结构应经济,构造简单,接头数量少,而且截面形状和尺寸应力求标准化。普通钢筋混凝土T形简支梁由于结构简便在主梁跨径20米以内时能够充分发挥其优点但由于承载能力有限不适宜超过20米,在本桥梁的主梁设计中由于考虑到通航孔的跨径采用了25米的跨径其他跨径依然采用20米,即考虑了T型简直梁的跨径范围又满足了通航孔的要求。主梁高度是主梁尺寸最重要的一项,在建筑高度受限制的桥梁中,可采用低高度梁,根据平衡设计或按容许挠度决定梁高,在普通高度梁的设计中,一般按经济条件决定梁高,梁的高度增高,用钢量较少,尽管混凝土数量会增加,但总的还是经济
18、的。目前我国公路钢筋混凝土简支梁桥设计中,板式截面梁高与跨度比约为1/11-1/20;肋式截面梁则为1/11-1/13,在本次设计中梁高采用1.5米。而梁肋厚度的设计取决于梁内最大主拉应力和主筋布置构造要求,当主梁间距小于2m时,梁肋一般做成全长等厚度;当主梁间距大于2m时,梁肋端部2至5m范围能可逐渐加宽,以满足抗剪和安放支座要求。本次设计主梁间距为1.7米因此梁肋做成全长等厚度,同时考虑肋内主筋布置,根据钢筋数量、类型、排列以及钢筋净距和保护层厚度来确定。在本次设计中为减轻自重,增大内力偶臂和节省材料,仅在梁肋下翼缘增宽以满足布筋要求,同时还可以保证移动和安放梁时的稳定。4.2、内力计算在
19、选择主梁截面后应进行主梁的内力计算,主梁内力计算包括恒载内力与活载内力,恒载内力按两端简支的梁上作用均布荷载的情形计算其最不利内力,主梁活载内力包括汽车-20级荷载、挂车-100荷载、人群荷载等产生的内力。本次设计的简支梁桥由5片主梁组成,并通过横隔梁、桥面板等横向连接构成一个整体的梁桥,当桥上又荷载作用时,由于结构的横向刚性必然会使所有主梁不同程度的分担荷载,而且荷载作用的纵横位置不同,各梁分担的荷载及内力、变形亦发生变化,因此桥中的各片梁是一个空间受力构造,但为了便实用计算,设计把窨受力简化为平面受力来分析,首先从横桥向确定出某根主梁所分担的荷载,然后再沿桥纵向计算该梁某一载面的内力,即S
20、=P*(x,y)P*2(y)*1(x) 该桥为5片相同的主梁,于是只需计算出1号、2号、3号主梁的横向布系数即可。一根梁由于结构刚度原因,在主梁支点处和跨中横向分布系数计算原理不同,因此在计算支点处时采用的时杠杆原理法,而计算跨中横向分布系数采用的时偏心受压法。按杠杆原理法进行荷载横向分布系数计算的基本假定是忽略各主梁这间横向连接作用,即假设桥面板在主梁梁肋处断开,而当作沿桥横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑,此时主梁的支承刚度远大于主梁间横向联系的刚度,荷载作用于某处时,基本上由相邻的两片梁承担,并传递给支座,其受力特性与杠杆接近。因此,当求荷载位于支点时1#、2#、3#主梁的横向分布系
21、数应采用杠杆原理法,首先绘制1#、2#、3#主梁按杠杆原理法绘制的影响线,然后根据车道上车辆的布置在影响线上按最不利荷载进行不值,然后求荷载应的影剧院响线竖标值,然后按书本中所给的汽车、挂车、人群荷载横向分布系数计算公式分别求出横向分布系数。在跨中计算横向分布系数采用偏心受压法,其基本前提是:其一,在车辆荷载作用下中间横隔梁可近似的看作一根刚度无穷大的刚性梁,横隔梁全长成直线变形;其二,忽略主梁的抗扭刚度,即不计入主梁对横隔的抵抗扭矩。偏心压力法适用于桥上具有可靠的横向联结,且桥的宽跨比B/L小于或接近于是 0.5的情况时的跨中区域的荷载横分布系数。因此,当求1#、2#、3#主梁跨中荷载横向分
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