桥梁与隧道工程专业毕业设计模板Word文件下载.doc
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Abstract
Thecontinuousbeambridgeisakindofbridgetypeusedwidelyontheproject.Itnotonlyhasareliablestrength,stiffnessandcracking,butalsohasasmoothjourneycomfortable,conservationworkonthedesignandconstructionexperienceofthecharacteristicsofmaturity.Accordingtotheexistingnormsandcommitmentsdemands,theChangjiangriverhighwaybridgeprogramadjustmentsA6weredesigned.Thisisanine-spancontinuousbridge,whosecross-sectionistwo-compartment,andchangingontheroaddirection,constructedbypouringon-siteonfullframing.Thefirstdesignincludesconstantload,theliveloadandthecalculationoftheinternalforces.Onthebasisofaloadcombination,wecandrawmomentandshearenvelopemap.Next,accordingtotheshort-termeffectcombinationdispositionprestressedreinforcement,andcarriesonthelossofprestressthecomputation.Finally,carriesonthecheckingcalculationtothiscontinuousbridge,whethertosatisfythedesignrequirements.Thedesignmadedetailedcalculationmainlyforthesuperstructure,androughforsubstructure
KeyWords:
design;
continuousbridge;
fullframing;
prestress
目录
摘要 I
Abstract II
第一章桥梁方案设计 1
1.1工程概况与背景 1
1.2桥梁跨径选择与设计 1
1.3横桥向设计 2
1.4顺桥向设计 4
第二章恒载计算 6
2.1阶段划分及截面几何要素计算 6
2.3二期恒载计算 8
2.4总恒载效应 8
第三章活载计算 11
3.1汽车荷载 11
3.2最大最小弯矩及对应的剪力计算 12
3.3最大、最小剪力及其对应弯矩 13
第四章次内力计算 16
4.1温度次内力计算 16
4.2支座沉降次内力计算 22
第五章内力组合及内力包络图 26
5.1短期荷载组合 26
5.2长期组合 27
5.3基本组合 28
5.4包络图 30
第六章预应力筋的计算与布置 31
6.1原理与方法 31
6.3钢束布置 33
第七章净截面及换算截面几何特性计算 44
7.1概述 44
7.2净截面几何性质计算 44
7.3换算截面计算 45
第八章预应力损失及有效预应力计算 47
8.1控制应力及有关参数计算 47
8.2摩擦损失 47
8.3锚具回缩损失 49
8.4弹性压缩损失 52
8.5应力松弛损失 54
8.6收缩徐变损失 57
8.7预应力损失组合及有效预应力计算 60
第九章承载能力极限状态验算 63
9.1正截面承载力验算 63
9.2斜截面抗剪承载力验算 65
第十章正常使用极限状态验算 68
10.1正截面抗裂验算 68
10.2斜截面抗裂性验算 69
第十一章持久状况和短暂状况应力验算 71
11.1持久状况截面混凝土法向应力验算 71
11.2短暂状态应力验算 72
第十二章墩及桩基础设计与计算 75
12.1支座 75
12.2墩身设计与验算 77
12.3桩基础设计 79
总结与展望 82
参考文献 83
致谢 84
第一章桥梁方案设计
1.1工程概况与背景
长江公路大桥引桥项目是江苏省高速公路干线网跨越长江的特大桥工程项目的重要组成部分。
引桥设计标段范围为:
桥梁起讫点桩号:
K15+471.000~K18+956.000,设计包括上下部结构及基础工程。
桥上公路等级为双向六车道高速公路,设计车速为100km/h;
桥梁结构的设计基准期为100年;
荷载等级为公路—I级。
桥梁上部结构拟采用五联预应力混凝土连续箱梁结构体系,每联4~5跨,每联连续梁跨度由引桥的起始端向引桥与主跨桥的衔接端逐步加大。
桥梁上部结构横断面拟采用分离式箱形截面。
跨长江公路大桥引桥A6联—2的跨径为70~90m,根据所做方案进行设计。
本次设计在参考上述初步设计的基础上,对长江公路大桥引桥A6联进行结构的方案调整设计和施工图设计,要求进一步考虑优化结构布置和截面尺寸,合理考虑结构配筋。
1.2桥梁跨径选择与设计
长江公路大桥引桥A6联的实际桥长为715m,A6联的起讫桩号为:
k18+241.000~k18+956.000。
根据设计任务书中的要求,本联设计要求采用变截面连续箱梁结构形式。
布置时,通过与实际情况的比对以及计算调整,最终确定本联的跨径布置如下:
70m+75m+85m×
5+75m+70m=715m
设计标准跨径布置图(相邻墩身轴线距离)如下图1-1所示:
图1-1设计标准跨径布置(单位:
m)
由上图可知A6联为九跨连续梁,其中第三跨到第七跨跨度等同,可以认为该连续梁近似等同五跨连续梁由参考文献[1]第二章第一节(P69)可知,跨连续梁合理的跨径布置应该对称布置。
该桥中选择的边跨与中跨之比为0.8:
1。
在实际情况中,设计标准跨径与实际跨径有些许差异,主要是由于设计标准跨径还要考虑支座尺寸的折减以及两边跨伸缩缝。
为了减小伸缩缝的宽度,把固定支座放在6#墩上,让梁体向两边伸缩。
由设计任务书可知长江公路大桥引桥的设计年平均温差为±
20℃,混凝土材料的温度膨胀系数为1.0×
10-5/℃,则可计算得左右两边的伸缩缝宽度至少分别为:
4cm,4cm;
再考虑到支座尺寸的影响,计算跨径布置如下:
0.56m+69.44m+75m+85m×
5+75m+69.44m+0.56m
由此可以得出,在实际情况中,连续梁两端分别由0.56m的悬臂段,但是这些悬臂段相比于整桥各跨长度较小,可以忽略不计,并且位于支座的顶部,对桥梁设计中的内力计算的影响较小,故在内力计算中仍使用标准设计跨进进行计算。
1.3横桥向设计
1.3.1横桥向桥面设计
桥梁单向标准宽度为18m,按照任务书要求以及参考文献[1]第二章第一节(P69),采用分离式单箱双室截面,由于桥梁两侧是对称结构,本设计取桥梁单侧进行设计,单箱梁设计宽度为18m。
参照近年来的连续梁桥设计,中间设置1m宽的中央分隔带,两边分别设置0.5m宽的防撞护栏,具体桥面设计如图1-2:
图1-2桥面铺装布置图(单位:
cm)
桥面铺装采用采用三层设计:
上层是10cm的沥青混凝土铺装层,中间层为防水层(厚度忽略不计),下层是6cm的混凝土找平层。
根据设计任务书的要求,桥梁的横坡度为2%,本设计中横坡是由腹板高度变化形成的。
采用这种由顶板倾斜产生横坡的方法,要比顶板水平而利用桥面铺装产生横坡的方法要好,前者桥面铺装等厚,桥面各处力学性质一样,汽车行驶安全舒适。
由上图可知,桥面板宽度为18m,根据参考文献[1](P83),选用单箱双室截面。
为了避免使用横向预应力筋,根据设计经验,悬臂取为2.8m。
整个结构的底板宽取12.4m,具体截面尺寸如下:
图1-3箱形支点截面(单位:
图1-4箱形跨中截面(单位:
支点截面处的腹板和底板为了满足承压和构造需要分别加厚,中间厚度线形变化,具体变化形式如下图。
(本桥梁结构主要由70m、75m和85m跨度组成,所以计算时按五跨结构计算,具体计算只要考虑三种跨度)
图1-570m跨底板(腹板)变化(单位:
图1-675m跨底板(腹板)变化(单位:
图1-785m跨底板(腹板)变化(单位:
为减小应力集中腹板和底板相接处设置50cm×
50cm的梗腋,腹板和顶板相接的内部设置50cm×
100cm的梗腋。
悬臂板从内侧根部向外侧端部渐变,根部为80cm厚,端部30cm厚,这种截面变化形式基本符合内力分布形式,充分有效的利用了材料。
1.4顺桥向设计
1.4.1纵坡设计
为了满足桥梁纵向排水的需要,根据设计任务书要求,本设计桥梁纵坡取为<
3%。
但由于纵坡坡度很小,对桥梁跨径和梁高基本没有影响,故在具体计算中,计算模型按平坡设计。
1.4.2梁高设计
由于本桥各跨跨度差异性不大,所以采用统一的支点截面与跨中截面梁高,根据参考文献[1]第二章第一节(P69),支点处梁高为1/16~1/20Lm,跨中截面处梁高为1/30~1/50Lm,根据横桥向设计所得,支点截面高度Hs=4.5m,跨中截面高度Hc=3.0m。
1.4.3梁底曲线设计
梁底曲线采用对称的二次抛物线,本联共有3种抛物线(以跨中梁底为原点):
L1(70m跨):
y1=-0.0013774x2
L2(75m跨):
y2=-0.0011902x2
L3(85m跨):
y3=-0.0008305x2
上面抛物线的计算考虑了支座处水平段长度(由于安放支座的需要,支座底部梁体结构底面要有一定的水平宽度,这一宽度一般要大于支座顶板顺桥向长度)的影响。
本联支座处设置了2m的水平段。
1.4.4横隔板设计
由参考文献[1]第二章第一节(P94),在每跨的L/4、L/2、3L/4各设置20cm厚的横隔板,支座处的横隔板厚度与水平段长度相等,在隔板中要设置人孔,以方便维修。
人孔构造随梁高而变,最大的200
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