连续箱梁计算书-毕业设计论文.doc
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1、 毕业设计(论文)题 目 : 学院(系): 专业班级 : 学生姓名 : 指导老师 : 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关学位论文管理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。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索,可以采用影印、缩
2、印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗,在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。(请在以上相应方框内打“”)作者签名: 年 月 日导师签名: 年 月 日目 录摘要IAbstractII绪论11 桥跨总体布置及结构尺寸拟定41.1 设计资料41.2 尺寸拟定51.3主梁分段与施工阶段的划分91.4毛截面几何特性112 荷载内力计算132.1 恒载内力计算132.2 活载内力计算152.3 温度及墩台基础沉降次内力计算192.4 承载能力极限状态下的效应组合242.5 正常使用极限状态下的效应组合292.6 绘制内力包络图333 预应力钢束的估算与布置363.1预应力钢束
3、估算363.2预应力钢束布置384 预应力损失及有效应力的计算41 4.1预应力损失的计算41 4.2 有效预应力的计算465 非预应力钢筋的计算与布置47 5.1桥面板计算47 5.2箱梁截面普通钢筋设计486 主梁截面验算49 6.1正截面强度计算与验算49 6.2截面正应力的计算与验算527 桥墩盖梁的计算637.1设计资料637.2 盖梁计算638 墩柱和桩基的计算708.1 设计资料70 8.2 桥墩墩柱718.3 钻孔灌注桩计算73结束语80致谢81参考文献8283摘 要根据设计任务书要求和设计规范的规定,毕业设计主要是关于小跨度预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计。预应力混凝土连续
4、梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本着“安全、经济、美观、实用”八字原则,对平南高速公路化龙互通B匝道桥第九联进行了设计。该桥分为四跨,每跨28m,上部结构为连续梁。桥墩分为两种,一种为薄壁墩,在该联的两端,另一种为柱式墩。施工方法选为满堂支架就地浇筑施工。第一部分进行上部结构的计算。拟定箱梁截面,对428m跨径进行了很详细的单元划分,计算恒载内力和活载内力,全桥均采用桥梁博士软件进行了预应力筋束配筋和应力验算,且按新规范进行了预应力损失的计算。第二部分进行下部结构的计算。主要包括了桥墩盖梁,桥墩墩柱的计算。盖梁活
5、载横向分布系数在荷载对称布置时采用杠杆法,非对称布置时采用偏心受压法进行计算。桩基础采用“m法”,墩柱采用偏心受压构件进行了计算。关键词: 预应力混凝土连续梁桥 桩基础 墩柱 满堂支架施工AbstractAccording to the requirements and the standards of the design assignment, the graduate design is mainly about the design of superstructure of short-span pre-stressed concrete continuous box Girder B
6、ridge . Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dint function with the structure good, having the small defomation, few of control joint,going smoothly comfort,protected the amout of engineering
7、 small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on. And on the basis of the four principles of “safety, economy, aesthetics and utility”, I have designed for the ninth join of Hua Long Hu Tong circuit B on the Pingnan Highway. There are four spans, with each span 28m and successi
8、ve beam in the superstructure. Two piers are adopted. One is with thin walls on each side of the join, while the other one is with poles. The construction takes the method of all moulding at the support site.The calculation of the superstructure is carried out in Chapter 1. With a supposed section o
9、f the box beam, unit division is done in detail on the 428m span to calculate the internal force of live loads and dead loads. The soft-Doctor Bridge has been applied during the calculation of the prestressing steel and the force, and the prestressing loss has been calculated referred to the new sta
10、ndards.The calculation of the understructure is done in Chapter 2, which mainly calculates the pier coping and the poles of the pier. The live-load lateral distribution coefficient of the coping adopts the law of lever method when loads are distributed symmetrically, while the law of eccentric-compr
11、essing method is used when loads are distributed dissymmetrically. The calculation of the piles under the abutment adopts the law of m-method, and the piers are calculated as the eccentric-compressing membersKeywords: grade separated pre-stressed concrete continuous girder bridge pile pier full scaf
12、fold construction 绪 论预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。本章简介其发展:由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。预应力混凝土桥梁是在二战前后发展
13、起来的,当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下,为节省钢材,各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代,预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100m。我国的预应力混凝土结构起步晚,但近年来得到了飞速发展。现在,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展,预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。连续梁和悬臂梁作比较:在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩与同跨悬臂梁相差不大
14、;但是,在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点,但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者,因为限于当时施工主要采用满堂支架法,采用连续梁费工费时。到后来,由于悬臂施工方法的应用,连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中,应用了逐跨架设法与顶推法;在较大跨连续梁中,则应用更完善的悬臂施工方法,这就使连续梁方案重新获得了竞争力,并逐步在40120 m范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥,还是跨河大桥,预应力混凝土连续梁都发挥了其优势,成为优胜方案。目前,连续梁结构体系
15、已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。然而,当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。在我国,预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展,然而,想要在
16、本世纪末赶超国际先进水平,就必须解决好下面几个课题:1 发展大吨位的锚固张拉体系,避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,否则混凝土保护层难以保证,密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。2 在一切适宜的桥址,设计与修建墩梁固结的连续刚构体系,尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。3 充分发挥三向预应力的优点,采用长悬臂顶板的单箱截面,既可节约材料减轻结构自重,又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。另外,在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也是一个很关键的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志。目前,各国都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造
17、价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,例如:桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时,一座桥的设计方案完成后,造价指针不能仅仅反应了投资额的大小,而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续刚构等箱形截面上部结构的比较可见:连续刚构体系的技术经济指针较高。因此,从这个角度来看,连续刚构也是未来连续体系的发展方向。总而言之,一座桥的设计包含许多考虑因素,在具体设计
18、中,要求设计人员综合各种因素,作分析、判断,得出可行的最佳方案。本次设计为428m预应力砼连续梁,桥宽为12m,设计时只考虑单幅的设计。梁体采用单箱双室箱型截面,全梁共分40个单元一般单元长度分为3.5m左右,以控制截面作为分界点。顶板、底板、腹板厚度均不变。由于多跨连续梁桥的受力特点,靠近中间支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构,手算工作量比较大,且准确性难以保证,所以桥梁博士进行,这样不仅提高了效率,而且准确度也得以提高。本次设计的预应力混凝土连续梁采用满
19、堂支架法施工。由于本人水平有限,且又是第一次从事这方面的设计,难免出现错误,恳请各位老师批评指正。1 桥跨总体布置及结构尺寸拟定1.1 设计资料1.1.1设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载(公路-I级)。1.1.2 主要技术标准标准跨径:428 m桥面净空:12m主梁全长:112m1.1.3 主要材料1.1.3.1 混凝土预应力混凝土箱梁采用C50混凝土,桥墩及承台混凝土采用C30混凝土,桩基混凝土采用C25水下混凝土,孔道压浆C40水泥砂浆。1.1.3.2 钢筋 预应力钢绞线采用fpk=1860MPa、符合ASTM162003的规定,单根钢绞线直径 s15.24mm,截面面积140mm2
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