2跨25m简支梁桥上部及下部设计论文39148.doc
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1、摘要2跨25m简支梁桥上部及下部设计摘要本设计2跨预应力混凝土简支桥梁。桥面净宽14+21.75 m,桥下净空5m,跨径为25m。本设计分为以下几个部分:桥面板的设计,综合各种因素,本桥采用预应力T型简支梁,预应力T型简支梁具有安装重量轻、跨度大等优点,适用于大中跨度桥梁。桥面采用7块宽度为2.5 m,梁高为1.6m,跨度为24.96m的预应力T型梁。作用在桥面上的荷载有结构重力、预加应力、土的重力,混凝土收缩以及徐变影响力,汽车荷载以及其引起的冲击力、离心力,和人群荷载,以及所有车辆引起的土侧压力。基本原理是假定忽略主梁之间横向结构的联系作用,桥面板视为沿横向支撑在主梁上的简支梁。画出最不利
2、位置的影响线,据影响线得到横向分布系数M,取最大的横向分布系数作为主梁的控制设计。桥墩设计,桥墩采用桩柱式。由盖梁柱和灌注桩组成。经过荷载计算与组合后,由极限状态设计法决定配筋。桥台采用双柱式桥台,基础采用钻孔灌注桩。桥梁下部结构设置在地基上,其主要作用是支撑桥跨结构,并且将桥跨结构承受的荷载传到地基中去,以确保上部结构的安全使用。关键词 预应力混凝土;简支T梁;G-M法;桥梁墩台;杠杆原理IAbstractThe design is about a reinforce concrete simply supported gieder bridge, what has five spans.T
3、he bridge deck slabs net breadth is 14+21.75 meter ,The clearance under bridge superstructure is 5meter and each span to 25meters.This design is composed of three parts as follows,the design of deck slab.Considering all of the factors,we design the prestressed bridge T-simple beam.The prestressed br
4、idge has mang good qualities,such as it has small weight when installed, it is very simply when construction.And not use so much template.It is suitable for the small bridge.The bridge deck slab is composed of 7 T-simple beams,and the hollow slab is2.5meter wideth,1.6 meter heigh and 24.96 ength.Con
5、sidering the load is not simple.Theloads that imposedon the bridge are as follows:constructuregravity prestressingsoil gravity,concretestructuresshrinkage and creep that casued influence force,the car load and impact force,trailer load pedestrian load and lateral earth pressure.The basic principle i
6、s that we neglect the link effect of the transversal constraction between the main girder.And supposed the bridge deck slab as simply-supported girder that is supported on the main beam.We draw the influence line that which point is the most adverse,from witch we can know the transverse load foundat
7、ion s sedimentation,to ensure it suit to the require of the standard.The bridges underside structure is installed under the foundation soil,its main use is to support the upside structure and transfer the load from the upside structure to the require of the standard.The bridgesunderside structure is
8、 installed under the foundation soil,its main use is to spport the upside structure to the foundation,to ensure the safe use of the upside struction.Key Words Reinforce concrete simply supported gieder bridge bridge pier Gravity abutment cast in-place pile lever principlV目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课
9、题性质11.2 研究主要内容1第2章 桥梁上部结构计算32.1 设计资料及构造布置32.1.1 设计资料32.1.2 横隔梁的设置82.2主梁的作用效应计算82.2.1 永久作用效应计算82.2.2 可变作用效应计算(G-M法)112.2.3 主梁作用效应组合242.3 预应力钢束的估算和布置242.3.1 预应力钢束的估算242.3.2 预应力钢束的布置262.4 计算主梁截面几何特性322.4.1 截面面积及惯性计算322.4.2 截面净距计算342.4.3 截面几何特性汇总352.5 钢束预应力损失计算382.5.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失382.5.2 由锚具、收
10、缩变形引起的预应力损失392.5.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失402.5.4 由钢束应力松弛引起的预应力损失422.5.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失422.5.6 预加应力计算及钢束预应力损失汇总442.6 主梁截面承载力与应力验算472.6.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算472.6.2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算532.6.3 持久状况构件的应力验算572.6.4 短暂状况构件的应力验算622.7 主梁端部的局部承压验算652.7.1 局部承压区的截面尺寸验算652.7.2 局部抗压承载力验算672.8 主梁变形验算682.8.1 计算由预加力引起的跨中反拱度68
11、2.8.2 计算由荷载引起的跨中挠度722.8.3 结构刚度验算732.8.4 预拱度的设置732.9 横隔梁计算732.9.1 横梁的弯矩计算(用G-M法)732.9.2 横梁截面配筋与验算762.9.3 横梁剪力效应计算及配筋设计782.10 行车道板的计算792.10.1 悬臂板荷载效应计算802.10.2 连续板荷载效应计算812.10.3 截面设计,配筋与承载力验算852.11 支座计算872.11.1 选定支座平面尺寸872.11.2 确定支座的厚度872.11.3 确定支座偏转情况882.11.4 验算抗滑稳定性89第3章 桥梁下部结构及基础计算903.1 下部结构及基础布置90
12、3.1.1设计标准及上部构造903.1.2 水文地质条件903.1.3 材料903.1.4 设计依据913.2 盖梁计算913.2.1 荷载计算913.2.2 内力计算1043.2.3 截面配筋设计与承载力校核1073.3 桥墩墩柱设计1093.3.1 荷载计算1093.3.2 截面配筋设计及应力验算1123.4 钻孔桩设计1143.4.1 荷载计算1143.4.2 桩长计算1163.4.3 桩的内力计算(法)1173.4.4 桩身截面配筋与承载力验算1193.4.5 墩顶纵向水平位移验算120结论123参考文献124致谢125V第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题性质本科毕业设计,对于一个即
13、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、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
14、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
15、究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:自重要比钢桥大,施工工艺有时比钢桥复杂,工期较长。但这些缺点属
16、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225 m预应力混凝土简支T梁桥,桥梁总长为50 m,桥面宽度为净14+21.75 m,活荷载为公路一级荷载,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栏杆的自重,桥下净空为5 m。要求完成主梁截面的设计、主梁及横隔梁内力计算、支座设计及下部结构设计。125第2章 桥梁上部结构计算第2章 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桥梁跨径桥宽标准跨径:25m(墩中心距离)主梁全长:24.96m计算跨径:24.00m桥面净空:净14m+2
17、1.75m=17.5m2设计荷载公路-级,人群荷载,每侧人行柱、防撞栏重力作用分别为和。3材料及工艺混凝土:主梁采用C50,栏杆及桥面铺装采用C30。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12.7钢绞线,每束7根,全梁配6束,=1860Mpa。普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋;直径小于12mm的均用R235钢筋。按后张法施工工艺制作主梁,采用内径70mm、外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。4设计依据(1)交通部颁公路工程技术标准(JTG B012003),简称标准;(2)交通部颁公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004),
18、简称桥规(3)交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004),简称公预规。5基本计算数据(见表2-1)表2-1 基本计算数据名称项目符号单位数据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短暂状态容许压应力容许拉应力持久状态标准荷载组合容许压应力容许主压应力短期效应组合容许拉应力容许主拉应力钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力持久状态应力标准荷载组合料重度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线钢筋与混凝土的弹性模量比无量纲2.1.2 横截面布置1主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高
19、主梁截面效率指标很有效,故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。由于本设计桥面净空为17.5m,主梁翼板宽度为2500mm,由于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头,因此主梁的工作截面有两种:预施应力、运输、吊装阶段的小截面(bi=1600mm)和运营阶段的大截面(bi=2500mm)。净14m+21.75m的桥宽选用七片主梁,如图2.1所示。图2.1 结构尺寸图(尺寸单位:mm)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梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/151/25,标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,
20、而混凝土用量增加不多。综上所述,本设计取用1600mm的主梁高度是比较合适的。2) 主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决与桥面板承受车轮局部荷载的要求,还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm,翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小,腹板的厚度一般由布置孔管的构造决定,同时从腹板本身稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计腹板厚度取200mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢筋束的需要确定,设计表明,马蹄面积占截面总面积的为合适。本设计将钢束按二层布置,一层最多排三束,同时还根据公预规9.4
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