李庄跨线桥施工图设计计算书.docx
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1、 毕 业 设 计 论 文题 目: 李庄跨线桥施工图设计 学 院: 交通运输工程学院 专 业: 道路桥梁与渡河工程 姓 名: 学 号: 072409219 指导老师: 完成时间: 2013年05月25日 摘 要摘 要:本设计是一装配式预应力混凝土T型简支梁桥设计(部分预应力B类构件),桥梁全长123,总跨径120,4跨,标准跨径为30,计算跨径29.16。桥面净空为净0.5(安全带)+11.75(行车道)+2(中央分隔带)+11.75(行车道)+0.5(安全带),道路等级为高速公路,设计时速为120。桥梁施工工艺采用后张法,预应力钢筋采用1860钢绞线,锚具采用夹片式群锚,混凝土等级为C50,普
2、通钢筋等级为HRB400,桥墩采用轻型式桥墩,基础采用桩基础,采用埋置式桥台。设计分为上部结构与下部结构两部分,分别对上部结构进行配筋计算,绘制施工图纸。设计中采用了杠杆原理法、GM法、和偏心压力法,充分考虑了可能对承载力造成影响的各种作用并进行合理组合,同时参照有关规范与规定进行设计与校核,使桥梁达到预期的设计要求。关键词:预应力混凝土,B类构件,钢绞线,简支梁桥,夹片式群锚AbstractAbstract :This design is a assembled prestressed concrete Simple-Supported T-shape Girder design (Part
3、ially Prestressed Class B member), that the length of bridge is 123m, and its total span is 120m. The number of the bridges span is 4, with the standard span 30m and calculation span 29.16m. The clearance above bridge floor is clear0.5m (safety belts) +11.75m (carriageway) +2m (median separator) +11
4、.75m (carriageway) +0.5m (seat belts). The road is highway, with the design speed of 120km/h.The technics of bridges construction is post-tensioning method, and the prestressed steel is strand 1860. The anchorage of the bridge anchor clip-type anchor group, with the concrete C50 and ordinary steel b
5、ar HRB400. The piers are light types and their foundations are pile foundations.The design is divided into two parts superstructure and substructure, making a reinforcement calculation on superstructure and working drawing of superstructure. The design uses lever principle method, the G M method, an
6、d the eccentric-pressed method, taking the various roles which may affect the bridges bearing capacity fully into account and making a reasonable combination. According to the relevant criterions and provisions to design and ueberpruefung the design,so that the bridges quality can achieve the desire
7、d design requirements.Key words: Prestressed concrete, Class B member, Strand, SimPly suPPorted beam bridge, CliP-tyPe anchor grouP目 录前 言11 引言31.1 课题性质31.2 研究的主要内容32 桥梁上部结构计算52.1 设计资料及构造布置52.1.1 设计资料52.1.2 主梁计算72.1.3 横截面沿跨长度变化82.1.4 横隔梁的设置82.2 主梁内力计算82.2.1 恒载内力计算82.2.2 活载内力计算112.3 预应力钢筋及普通钢筋的布置282.3
8、.1 预应力钢筋束的估算及布置282.3.2 普通钢筋的数量估算及布置292.4 主梁几何特性计算302.5 持久状态截面承载力极限状态计算332.5.1 正截面承载力计算332.5.2 斜截面承载力计算332.6 预应力损失计算382.7 正常使用极限状态计算442.7.1 裂缝宽度计算442.7.2 变形计算472.7.3 斜截面抗裂性验算492.8 持久状态应力验算522.8.1 跨中截面混凝土法向压应力522.8.2 钢筋应力计算532.8.3 斜截面主应力验算542.9 荷载短期效应组合作用下的应力验算552.9.1 跨中截面混凝土法向压应力552.9.2 钢筋应力计算572.10
9、短暂状态应力验算572.11 局部承压验算582.12 构造配筋612.13 横隔梁的计算622.14 桥面板的计算672.15 支座计算702.15.1 确定支座平面尺寸702.15.2 支座厚度验算712.15.3 支座偏转验算712.15.4 抗滑性验算723 桥梁下部结构计算733.1 下部结构及基础布置733.1.1 设计标准及上部构造733.1.2 地址资料733.1.3 材料733.1.4 设计依据753.2 盖梁计算753.2.1 荷载计算753.2.2 盖梁配筋计算913.3 墩柱设计933.3.1 恒载计算933.3.2 活载垂直荷载计算933.3.3 水平荷载计算943.
10、4 基础的设计983.4.1 设计资料983.4.2 承台的尺寸拟定983.4.3 桩长的确定993.4.4 桩内力计算993.5 桥台设计1043.5.1 桥台尺寸拟定1043.5.2 荷载计算1043.5.3 荷载组合汇总1103.5.4 地基承载力验算1113.5.5 基底偏心距验算1133.5.6 基础稳定性验算1133.5.7 沉降计算114结 论117致 谢118参考文献119前 言随着经济的快速发展,基础建设的重要性越来越明显,尤其是高速公路建设的发展趋势。便利的交通极大程度地方便了我们的生活,为我们的日常出行带来了极大的好处,同时也为我们的经济发展带来了巨大利益。近年来,我国投
11、入巨资用于建设基础设施,来拉动内需保持国民经济发展。其中用于公路、铁路和桥梁建设的占大部分,这对桥梁建设来说是一个千载难逢的好机会。该桥位于河南省平顶山市某地区,为拉动当地经济发展,当地人民出行及加强与外地的交流起到强有力的推动作用。T型梁的最大跨径是20m,而预应力T型梁桥的最大跨径已经发展到52m,并且预应力结构在今后的实际工程中占的比重越来越大。本设计是河南省平顶山市某地区高速公路跨线桥施工图的设计,主要进行上下部结构的设计,桥梁全长123m,总跨径120m,4跨,标准跨径30m,计算跨径29.16m,主梁上部结构采用装配式预应力简支T型梁(部分预应力B类构件)。上部结构的内力计算及配筋
12、计算是下部结构设计的前提,对于整座桥梁也是起到重要作用。参照相关规范及参考书籍,对主梁尺寸拟定、主梁内力计算、横隔梁内力计算、行车道板内力计算及配筋的设计进行设计和施工图绘制,在此过程中,主要的参考书籍有桥梁工程、混凝土及预应力混凝土结构设计原理、公路桥涵设计通用规范、公路桥涵混凝土及预应力混凝土设计规范。下部结构采用桩柱式桥墩,桩基础,轻型式桥台。参考相关书籍及规范对盖梁、墩柱、桥台及基础细部尺寸进行确定,进行盖梁、墩柱、桥台及基础的内力组合,并进行配筋设计和施工图绘制。近些年来,预应力T型梁桥越来越普遍,尤其是部分预应力B类构件,它具有节省材料、使用跨径大、变形小、结构刚度大、行车舒适、易
13、于养护、抗震能力强等优点。这是桥梁设计中最常用的桥梁形式。据现代桥梁设计要求,桥梁设计要满足:安全、经济、使用、美观等标准,其中安全与经济是最重要的标准。随着现代化交通事业的迅速发展,对桥梁功能的要求也日益提高,尤其是桥下的通航净空要求,往往在方案比选中有重要地位。至于桥梁美观,要视经济、安全与环境条件而定。毕业设计是将大学四年所学的知识综合运用到实际中,其目的与意义是通过毕业设计,综合运用所学过的基础知识,深入了解公路桥梁在桥式方案比选、结构内力计算及施工架设等方面的内容及细节,以及计算方法、计算内容和设计步骤,为今后的工作奠定基础。毕业设计是大学培养计划中最后一个环节,目的是使学生在学完培
14、养计划所规定的基础课和专业课后通过毕业设计这一环节,较为集中和专一地培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能,分析和解决问题的能力。毕业设计是要学生在指导老师的指导下,独立自主并系统地完成一个工程设计,以及掌握一个工程设计全过程,在巩固已学课程的基础上,学会独立思考和解决问题,并继续学习一些新的专业知识,有所创新。1 引言1.1 课题性质本科毕业设计,对于一个即将进入社会的大学生来说是很有意义的,它是从校园理论学习到社会运用的一个过渡阶段。毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后的一个主要教学环节,也是最重要的综合性实践教学环节,目的是通过毕业设计这一时间较长的教学环节,巩固、深化、
15、拓展所学的基础课程,专业基础课和专业课知识,提高同学综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力,从而提高自己专业技术素质;培养土木工程专业本科毕业生综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相关技能,解决具体问题的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力。和其他教学环节不同,毕业设计要求学生在指导老师的指导下,独立系统的完成一项工程设计,解决与之有关的所有问题,熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法,具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和创新能力具有其他教学环节无法取代的重要作用。同时,在完成毕业设计的过程中,还要求我们同时运用感性和理
16、性知识去把握整个建筑的处理,这其中就包括建筑外观和结构两个方面。还要求我们更好的了解国内外建筑设计的发展现状及趋势,更多的关注这方面的学术动态,以及我们在以后的土木工程专业方向有更大的造诣。这次的预应力混凝土简支梁桥的设计以后会在我们的工作中常接触到,这就为我们以后的工作奠定了一定基础。这次的设计是我们所学的所有科目的综合体现,也为我们更好的掌握知识提供了机会。1.2 研究的主要内容本设计为预应力混凝土简支T梁桥,预应力混凝土桥出现在20世纪30年代,50年代以来不断取得巨大发展,在中、小跨度范围内现已占绝对优势,在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它的主要优点是:节省钢材,降低桥梁的材料
17、费用;由于采用预施应力工艺,能使混凝土结构的工地接头安全可靠,因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法,现在也能用于这种混凝土桥,从而使其造价明显降低;同钢桥相比,其养护费用较省,行车噪声小;同钢筋混凝土桥相比,其自重和建筑高度较小,其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进。它的缺点是:自重要比钢筋混凝土桥梁大,施工工艺有时比钢筋混凝土桥梁复杂,工期较长。但这些缺点属次要问题,且仍在不断得到克服。因此,在50年代以来所出现的一些新型桥梁之中,它的适用范围最广,其发展仍方兴未艾。本设计为430 m预应力混凝土简支T梁桥,桥梁总长为123m,总跨径120m,桥面宽度为净0
18、.5m(安全带)+11.75m(行车道)+2m(中央分隔带)+11.75m(行车道)+0.5m(安全带),活荷载为公路一级车道荷载,预应力钢束采用钢绞线,17标准型。恒载为结构自重和桥面铺装及护栏的自重,桥下净空为7.5m。要求完成主梁截面的设计、主梁及横隔梁内力及配筋计算、支座设计及下部结构设计。 2 桥梁上部结构计算2.1 设计资料及构造布置2.1.1 设计资料1. 桥梁跨径及桥面净空标准跨径:30m(桥墩中心线距离)计算跨径:29.16m(支座中心线距离)主梁全长:29.96m桥面净空:净0.5m(安全带)+11.75(行车道)+2m(中央分隔带)+11.75(行车道)+0.5m(安全带
19、)2. 设计荷载公路级车道荷载,每侧护栏标准值为1.0kN/m,结构重要性系数为。3. 材料及工艺混凝土:主梁用C50级混凝土,护栏及桥梁铺装用C25级混凝土,防水层用2cm厚的沥青玛蹄脂,面层用7cm厚的沥青混凝土。C50混凝土的性能指标:强度标准值:, 强度设计值:, 弹性模量: 预应力钢筋:采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)的17标准型的1860钢绞线。预应力的性能指标: 强度标准值:强度设计值:弹性模量: 相对界限受压区高度:普通钢筋:受力钢筋采用HRB400级钢筋,箍筋采用HRB335级带肋钢筋。HRB400级钢筋性能指标:强度标准值:强度设计值:
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