鄂黄高速公路30米预应力混凝土简支箱梁桥设计毕业设计.doc
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1、湖北工业大学毕业设计(论文)摘 要鄂黄高速公路桥梁初步设计为30m的预应力混凝土简支箱形梁桥。该桥采用四车道布置。上部为装配式部分预应力混凝土简支箱梁。预制箱梁高1.6m,主梁间距3.2m。为降低主梁高度,减少预应力引起的上拱度,后张法预应力混凝土箱梁在设计荷载下按部分预应力混凝土A类构件设计,主梁配筋采用预应力筋和非预应力筋混合配筋。锚具采用OVM155型锚具,锚具变形钢筋回缩按4mm计。预制件在张拉钢绞线时混凝土的强度应达到85%以上方可张拉。下部桥墩为钢筋混凝土圆形双柱式墩,墩柱直径1.4m;桥墩基础为单排双列钻孔灌注桩基础,桩径1.6m。桥墩盖梁为连续墩盖梁,按简支梁计算盖梁内力及墩柱
2、顶竖向反力。桩基采用为单排桩形式,间距7.6m。关键词:预应力混凝土简支梁;箱梁; 桩基础; 桥梁 AbstractThe program of Guole Bridge from Baga to Jilin county preliminary design for 20m pre-stressed concrete free supported box girder bridge. This bridge has two driveway.The upside of bridge is the type of assembly partial prestressed reinforceme
3、nt concrete simple underprop box girder. Prefabricating box girder has the tallness of 1.6m, the girders span length is 3.20m. In order to reduce the girders tallness, reduce the superior camber which the pre-stressed causes, the post tenioning pre-stressed concrete box girder under the designed loa
4、d is designed according to the partical pre-stressed concrete A member, the girder adopt the mixed complex of the pre-stressed reinforcing steel bar and the non-pre-stressed reinforcing steel bar. The anchorage uses the OVM15-5 anchorage, the anchorages distortion and reinforcing steel bars shrinkag
5、e is according to the length of 4. Pre-workpiece when pull the steel wring wire, the reinforcing steel bar can be tension until the concrete tensive intensity should only achieve above 85%. The pier of the bridges Infrastructure is the reinforced concrete circular distyle pillar, foot stalls diamete
6、r is 1.4m; Piers bedrock for single line double row drill hole irrigation pile foundation, stakes diameter is 1.6m. Bridge pier plate girder is continual pier plate girder which calculates plate piers internal force and the piers top vertical force according to the simple beam. Pile foundation use t
7、he single piling form, span 7.6m.Keywords:Prestressed Concrete Simple Beam, Box girder;Pile foundation;Bridge1目 录目 录1摘 要1ABSTRACT21.绪论12.设计基本资料22.1 设计资料23.上部结构计算设计资料及构造布置43.1 桥梁纵向布置44.2 横断面布置44.3计算截面几何特征55主梁作用效应计算85.1永久作用效应计算85.2 可变作用效应计算95.3预应力钢束的估算及其布置166.主梁截面几何特性计算237.钢束预应力损失估算268.持久状况截面承载力极限状态计算
8、328.1正截面承载力计算328.2斜截面承载力计算338.3斜截面抗弯承载力计算349.应力验算359.1短暂状况的正应力验算359.2持久状况的正应力验算3610.抗裂性验算4010.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算4010.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算4011.锚固区局部承压验算4311.1局部承压区的截面尺寸验算4311.2局部抗压承载力验算4312.主梁变形验算4512.1使用阶段的挠度计算4512.2预拱度设置4613.横隔梁计算4713.1跨中横隔梁的作用效应影响线4713.2截面作用效应计算4913.3截面配筋计算5014.行车道板计算5114.1悬臂板荷载
9、效应计算5114.2连续板荷载效应计算5214.3板面配筋5414.4.抗剪验算5515.双柱式桥墩和钻孔灌注桩的设计资料5616.盖梁计算5716.1 荷载计算5716.2 内力计算6516.3盖梁各截面的配筋设计与承载力校核6817. 桥墩墩柱计算7317.1 荷载计算7317.2 截面配筋计算及应力验算7518钻孔灌注桩7818.1 荷载计算7818.2 桩长计算7918.3桩的内力计算(m法)8018.4桩身截面配筋与强度验算8318.5墩顶纵向水平位移验算8519 施工方法8719.1 基础施工8717.2 箱梁预制及安装8819.3 桥面板施工9419.4 桥梁伸缩缝94参考文献9
10、5致谢961.绪论按照受力体系分类,桥梁有梁、拱、索三大基本体系,其中梁桥以受弯为主,拱桥以受压为主,悬索桥以受拉为主。梁桥是一种在竖向荷载下无水平反力的结构,也正因为这样,梁桥与同跨径的其他体系相比,其主要特点是内力以弯矩为主,尤其是简支梁。但总的来说,桥梁结构简单,受力明确,施工较为简单,并且对地基的要求不是太高,在一般中小跨境桥梁中有广泛的应用。2.设计基本资料2.1 设计资料2.1.1 桥梁全长及桥宽鄂黄高速公路桥梁设计,半幅桥宽13m,桥面净宽:净-0.5+33.75+0.2m。2.1.2 设计荷载汽车荷载:公路-级;每侧防撞栏的作用力:8.65KN/m。2.1.3 材料及工艺混凝土
11、:主梁采用C50混凝土;钢绞线:预应力钢束采用s15.2钢绞线;钢筋:直径大于等于10mm的采用HRB335钢筋,直径小于10mm的采用R235钢筋。采用后张法施工工艺制作主梁。预制时,预留孔采用内径50mm、外径55mm的预埋金属波纹管成型,钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉,锚具采用夹片式群锚。主梁安装就位后现浇800mm宽的湿接缝,最后施工混凝土防水层和沥青混凝土面层。2.1.4 基本计算数据基本计算数据见表21.表21 材料及特性名称项目 符号 单位 数据C50混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强度轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度fcu,kEcfckftkfcdft
12、dMPaMPaMPaMPaMPaMPa50.003.4510432.42.6522.401.83短暂状态容许压应力容许拉应力0.7fck0.7ftkMPaMPa20.721.76持久状态标准荷载组合容许压应力容许主压应力0.5 fck0.5 fckMPaMPa16.2019.44短期效应组合容许拉应力容许主拉应力st-0.85pc0.6ftkMPaMPa0.001.5915.2 钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力FpkEpFpd0.75fpkMPaMPaMPaMPa18601.9510512601395持久状态应力标准荷载组合0.65 fpkMPa1209普通钢筋HRB335抗拉标
13、准强度fskMPa335抗拉设计强度fsdMPa280R235抗拉标准强度fskMPa235抗拉设计强度fsdMPa195材料重度钢筋混凝土钢绞线12KN/m3KN/m325.0078.50钢束与混凝土的弹性模量比Ep无量纲5.65注 本桥考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度,则:2.1.5 设计依据公路工程技术标准(JTG B01-2003)公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)74.上部结构计算设计资料及构造布置4.1 桥梁纵向布置标准跨径:30m;主梁全长
14、:29.84m:计算跨径:29.24m;4.2 横断面布置4.2.1 主梁间距与主梁片数根据所需桥面宽度,主梁间距采用3200mm,选用四片主梁,横断面布置如图41。图41 结构布置图(尺寸单位:mm;上一排为中梁横断面,下一排为边梁横断面)4.2.2 主梁跨中截面主要尺寸拟定(1)主梁高度预应力混凝土简支箱梁的主梁高度与其跨径大小有关。当建筑高度不受限制时,增大梁高可以节省预应力钢束用量,同时梁高加大一般只是腹板加高。而混凝土用量增加不多,因此增大梁高往往是较经济的方案。综上考虑,取主梁高度为1600mm。(2)主梁截面细部尺寸箱梁顶板厚度主要按照行车道板的要求来设计,本桥取180mm,跨中
15、梁段的底板可尽量做得薄些,但从施工要求出发,一般不宜小于150mm或梁肋间净距的1/16,本桥取180mm,支点处为250mm,梁肋主要承受截面的剪应力和主拉应力,其最小厚度应满足剪切强度极限的要求,本桥取180mm,支点处为满足锚固的要求增大到250mm。按照上述拟定的外形尺寸,绘制出主梁截面图见图41。4.3计算截面几何特征4.3.1 全截面几何特性的计算将主梁跨中截面划分成三个小单元,见图42。图42 主梁跨中截面分块图截面形心至下缘的距离为:ys=Aiyi/A式中:Ai - 分块面积; yi- 分块面积的形心至下缘的距离。由于主梁宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土
16、刚性接头,因此主梁工作截面有两种:预制和吊装阶段的小截面(b=2400mm);运营阶段的大截面(b=3200mm)。主梁跨中截面的全截面几何特性如表41,42,43 ,44所示。表41 主梁跨中中梁小截面的几何特性分块名称分块面积Ai(cm2)(1)yi(cm)(2)分块面积对下缘静Si(cm3)(3)=(1)(2)di=ys-yi(cm)(4)分块面积对截面形心惯性矩Ix(cm4)(5)=(1) (4)2分块面积的惯性Ii(cm4)(6)顶板4323.38150.99652787.14-53.8212521912.03124998.545腹板4728.0382.87391811.8414.3
17、0967171.2596629400.00底板1875.109.1517157.1688.0214528196.6550344.4310926.50-1061756.15-28017279.946804742.98I=Ii+Ix=34822022.92 cm4,小毛截面形心至上缘距离ys=Aiyi/A=97.17 cm,yx=160-97.17=62.83 cm表42 主梁跨中中梁大截面的几何特性分块名称分块面积Ai(cm2)(1)yi(cm)(2)分块面积对下缘静Si(cm3)(3)=(1)(2)di=ys-yi(cm)(4)分块面积对截面形心惯性矩Ix(cm4)(5)=(1) (4)2分块
18、面积的惯性矩Ii(cm4)(6)顶板5763.23151.00870247.73-47.5613034365.2175239.20腹板4728.0382.87391811.8420.572001183.716629400.00底板1875.109.1517157.1694.2916671928.7750344.43212366.36-1279216.74-31707477.686854983.64I=Ii+Ix=38562461.32 cm4,ys=Aiyi/A=103.44 cm,yx=160-103.44=56.56 cm表43 主梁跨中边梁小截面的几何特性分块名称分块面积Ai(cm2)(
19、1)yi(cm)(2)分块面积对下缘静矩Si(cm3)(3)=(1)(2)di=ys-yi(cm)(4)分块面积对截面形心惯性矩Ix(cm4)(5)=(1) (4)2分块面积的惯性矩Ii(cm4)(6)顶板5836.85149.10870274.33-47.7813323825.13245868.58腹板4230.1476.27322632.7825.052654911.904867860.00底板1876.009.1617184.1692.1615934538.4350414.2511942.99-1210091.27-31913275.465164142.83I=Ii+Ix=3707741
20、8.29 cm4,ys=Aiyi/A=101.32 cm,yx=160-101.32=58.68 cm表44 主梁跨中边梁大截面的几何特性分块名称分块面积Ai(cm2)(1)yi(cm)(2)分块面积对下缘静Si(cm3)(3)=(1)(2)di=ys-yi(cm)(4)分块面积对截面形心惯性矩Ix(cm4)(5)=(1) (4)2分块面积的惯性Ii(cm4)(6)顶板6556.85149.61980970.33-53.8212521912.03279527.68腹板4230.1476.27322632.7820.572001183.714867860.00底板1876.009.1617184
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