混泥土预应力桥设计 桥梁工程专业大学毕业论文设计文档格式.docx
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形势简单,造型单一。
墩梁固结作用可降低梁高,使梁看来更纤巧。
主桥跨径较小,桥型美观,主梁高度小,造型灵活。
第二节设计资料简介
一、设计技术标准
设计荷载:
汽车超-20级,挂车-120级。
桥梁宽度:
净11.25m+2×
0.5m。
桥面设1.5%的双向横坡,桥梁纵向设1.5%的双向坡。
二、设计规范
<
公路桥涵设计通用规范>
>
JTJ04
公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范>
TJ021-85
公路砖石及混泥土桥涵设计规范〉〉JTJ022-85
公路桥涵地基与基础设计规范>
JTJ024-85
公路桥涵施工技术规范>
JTJ041-89
三、桥孔长度的拟定
本设计经方案比选后,桥跨布置为2×
30米+3×
50米预应力混凝土连续梁桥结构,在桥跨两侧与桥墩接头处,共设有13米长的搭接板,桥全长223米。
其桥位地质剖面图见图1。
图1.1桥位地质剖面图
第三节细部尺寸拟定
一、桥型布置
(一)主跨径的拟定
2×
50米
(二)顺桥向梁的尺寸拟定
本桥30mT梁采用2.0m梁高,在支座处将肋板加宽至与马蹄同宽。
50mT梁用2.6m梁高,同样,在支座处将肋板加宽至与马蹄同宽。
(三)横桥向的尺寸拟定
根据任务书规定,行车道为净11.25m,另外两边各有宽0.5m的护栏。
截面横向设置5片T梁。
主梁截面细部尺寸的拟定,如图1.2、图1.3所示。
图1.230mT梁细部尺寸及横向布置
图1.350mT梁细部尺寸及横向布置
(四)桥面铺装
桥面铺装:
选用10cm厚的防水混凝土作为铺装层,上加8cm厚的沥青混凝土磨耗层,共计18cm厚(平均厚度)。
桥面横坡:
根据规范规定为1.5%~3.0%,取2.0%,该坡度由铺装层厚度控制。
(五)下部构造
1,2号桥墩采用重力式墩,基础采用矩形挖孔桩。
3,4号墩采用双柱式柔性墩,基础采用钻孔桩。
0号桥为重力式桥台,5号桥台为桩柱式桥台。
(六)主要材料
1.预应力混凝土预制梁采用C50混凝土,封锚段采用C50混凝土,现浇桥面板采用C50混凝土。
2.纵向预应力采用strand1860钢绞线,标准强度为1860MPa,直径为15.24mm,公称面积140mm2,弹性模量为1.9×
105MPa,采用OVM锚具。
3.普通钢筋:
钢筋采用R235、HRB335钢筋,其标准应符合GB13013-1991和GB1499-1998的规定、钢板采用A3钢板(GB700-88)。
二、伸缩缝
本桥在0号墩台处设置GQF-C40型伸缩缝,在2号墩台处设GQF-MZL120伸缩逢,在5号墩台处设GQF-E80型伸缩逢。
三、桥梁支座
本桥30mT梁下0,2号墩台设置GPZ(II)1.25DX型盆式橡胶支座,1号墩台处设置GPZ(II)2.5GD型盆式橡胶支座,50mT梁下2,5号墩处设置GPZ(II)2.0X型盆式橡胶支座,3,4号墩处中梁设置GPZ(II)4.0GD型盆式橡胶支座,边梁设置GPZ(II)5.0GD型盆式橡胶支座。
四、截面几何特性
表1.1截面几何特性
编
号
名称
面积(
)
Asx
(
Asy
Ixx
Iyy
Izz
Cyp
Cym
1
30mT梁
0.8594
0.455
0.2915
0.0162
0.4016
0.1918
1.15
2
变截面a
3
变截面b
1.1987
0.5321
0.633
0.0494
0.4805
0.2021
4
50mT梁
1.281
0.5741
0.5192
0.0403
1.3135
0.2403
5
变截面1
6
变截面2
2.0889
0.8515
1.3771
0.1961
1.6157
0.2812
本章小结
本章是对设计的基本情况进行大体描述,在本章中,通过对所设计桥梁的基本地质情况的研究,进行了方案比选,最终选定2×
50米的先简支后连续梁桥,全桥长223米,主梁采用T梁截面。
本桥的基本设计资料有以下几点:
1.设计荷载为汽车-超20级,挂车120。
2.桥长223米,宽度12.25米,净宽11.25米。
3.桥面设1.5%的双向横坡,桥梁纵向设1.5%的双向坡。
本章除了对所选结构的基本情况进行描述外,还选定了结构的细部尺寸,并对结构的横向桥型布置情况进行了选定。
横向采用5片T梁,在桥面处设置伸缩缝,支座采用盆式橡胶支座.
第二章结构模型
第一节全桥结构计算图式的确定
按照midas程序分析的原理,遵循有限元结构分析的方法。
全桥除支座处外,按2米一个单元,共划分为111个单元,共有113个结点。
在以下几个地方设置变截面:
施工分界点、边界处及支座处。
当出现位移不连续的情况时,例如相邻两单元以铰接形式相连(转角不连续),可在铰接处设置两个节点,利用主从约束考虑该连接方式。
本设计的结构划分,每一跨为一个结构组,这样便于定义施工节段时能灵活的划分。
因为软件采用的是有限元分析方法,每一个单元都是验算截面。
另外,在墩顶、跨中和一些构造变化位置相应增设了几个小单元。
这样将整个主桥划分成为111个单元。
本桥的基本单元模型如图2.1(为了视图清晰,将两联模开分别列出):
a.2×
30米有限元单元划分
b.3×
50米有限元单元划分
图2.1全桥有限元模型单元划分
注:
因为图片是从顺桥向投影,故只能看到变截面后的T梁模型,其实从跨中看到的T梁横向模型如图2.2所示。
图2.2T梁模型及细部尺寸
第二节施工阶段划分
本设计为简支转连续方法施工,在分析时一共将其分为7个施工阶段,分别为CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7。
其种各个施工阶段所包括的结构组及其工况简要解绍如下:
CS1:
30米梁的简支架设。
包括结构组1和2,形成两跨30长的简支梁,荷载为自重和预应力1(预应力1为30m梁预应力筋产生的预应力荷载)。
CS2:
本阶段为将两跨30米梁的现浇段连接,并安装支座,在本施工阶段临时支座与最终的支座共存。
CS3:
本阶段为将30米梁的临时支座去掉并张拉上部预应力筋,形成一个两跨60米的简支梁。
CS4~CS6阶段为对50米梁进行上述过程,大致情况基本相同,不再一一列出,CS7阶段为最后成桥阶段。
本章主要是对桥梁采用MIDAS软件进行建模的过程,共将全桥分成111单元,113个计算截面,并在施工分界点、边界处及支座处设置变截面,将肋板的宽度加至与马蹄等宽。
MIDAS软件是根据结构有限元分析模型进行结构的建模和计算,要求对截面定义准确。
在定义施工阶段时,充分考虑了先简支后连续模型在施工时的阶段性,共定义了7个结构组,每一跨定义为一个结构组,便于激活。
其中CS1为30米T梁的简支架设,激活结构组1、结构组2、结构组3。
CS4为50米T梁的简简支架设,激活结构组4、结构组5、结构组6。
最后阶段成桥模型为结构组7。
其中CS3和CS6为现浇预留段的浇筑过程。
第三章内力计算与荷载组合
主梁的内力计算,可分为设计内力计算和施工内力计算两部分。
设计内力是强度验算及配筋设计的依据。
本设计只计算设计内力。
主梁内力包括恒载内力、活载内力及附加内力。
对于超静定梁,还应包括由于预加力,混凝土收缩、徐变和温度变化等引起的结构次内力。
将它们按规范的规定进行组合,从中挑选最大设计内力,依此进行配筋设计和应力验算。
在这几部分内力中,恒、活载内力是最主要的,一般占整个设计最大内力的80%~90%以上。
第一节恒载内力计算
主梁恒载内力,包括主梁自重(前期恒载)引起的主梁自重内力
和后期恒载(如桥面铺装、人行道、栏杆、灯柱等)引起的主梁后期恒载内力
,总称为主梁恒载内力
。
一、自重内力计算
主梁自重是在结构逐步形成的过程中作用于桥上的,因而它的计算与施工方法有密切关系。
特别在大、中跨预应力混凝土超静定梁桥的施工中不断有体系转换过程,在计算主梁自重内力时必须分阶段进行,有一定的复杂性。
所有静定结构(简支梁、悬臂梁、带挂孔的T形刚构)及整体浇筑一此落架的超静定结构,主梁自重内力
可根据沿跨长变化的自重集度
按下式计算:
式中
——主梁自重内力(弯矩活剪力);
——主梁自重集度;
——相应的主梁内力影响线坐标。
本设计采用midas软件进行设计,在输入自重时只需在Z方向输入-1,程序会自动考虑自重并作出计算,下在将结构在自重作用下的弯矩图列出:
图3.1第一联结构自重弯矩图
在施工阶段4~6,第一联的自重不再发生变化,弯矩图与CS3相同。
图3.2第二联结构自重弯矩图
二、二期恒载内力计算
二期恒载(如桥面铺装、人行道、栏杆等)是在整个桥梁成为完整的连续体系之后加上去的,与施工方法无关,这部分内力可直接应用结构内力影响线进行计算。
在设计中只考虑桥面铺装和栏杆,其横截面形式如图3.3所示:
图3.3桥面铺装和栏杆断面尺寸
由此计算二期恒载的荷载集度:
桥面铺装层及栏杆采用普通钢筋混凝土,
=24KN/m
桥面铺装距桥梁边缘50cm,
桥面铺装厚度为8cm,
桥面铺装层横截面面积:
A
=(17.0-1.0×
2)×
0.08=1.2
在midas程序中只需将二期恒载定义,程序便可将其计算出来。
下面是二期恒载作用下的弯矩图:
图3.4第一联二期恒载弯矩图
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