桥梁设计装配式预应力混凝土简支T形梁文档格式.docx
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39.96m;
孔径长3+3×
35+3m,桥梁全长126m;
钢筋:
预应力钢筋:
Φ15。
24(7Φ5.0)钢铰线,后张法施工。
非预应力钢筋:
Ⅰ钢筋和Ⅱ级螺纹钢筋
混凝土:
T梁为C40砼;
桥面铺装为C30沥青砼;
栏杆、人行道采用C30号砼;
盖梁用C30砼,墩柱、系梁及钻孔桩用C25砼。
四、
设计符号采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJD62-2004)及《公路桥涵通用设计规范》(JTJD60-2004)。
五、
本设计下部构造设计采用手算与电算程序结合的方法.电算程序采用〈桩柱式桥墩、桥台CAD系统〉。
吉林大学桥梁毕业设计
装配式预应力混凝土简支T形梁毕业设计
一.
设计的任务与内容(论文需阐述的问题)
1.
从国计民生对交通发展的要求上阐述建桥的必要性与可行性。
2.
按适用、经济、安全、美观的原则,至少选择3个可比性桥型方案,主要从工程材料数量、工程概算、投资来源、施工及养护难易程度和施工力量等方面综合分析比较,推荐一种桥型方案。
3.
对推荐方案进行结构设计。
选择合理可行的建筑材料,拟订结构与构件的几何尺寸,并作出配筋设计(钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构)或桥面系的结构设计(拱桥、钢桥)。
4.
对一跨或一个受力单元进行受力分析,计算各种作用荷载及非荷载因素所产生的内力,并进行荷载组合。
5.
按照荷载效应不超过结构抗力效应的原则,验算结构构件的强度、刚度与稳定性。
如不符合要求,则需修改设计或提出修改设计的措施。
6.
根据桥梁所处位置、环境和施工力量的配备情况,选择合理可行的施工方案与方法,以及主要的施工程序。
(专科生不要求)
二.
设计原始资料(试验研究方案)
路等级:
二级
桥面净宽:
净9+2×
1。
5人行道或净11+2×
0.5砼防撞护栏
桥下净空:
1.0
汽—20级
挂—100
地震烈度:
7
设计水位:
622.50
7.
最低水位:
8.
冲刷深度:
一般冲刷线低于河床1m,最大冲刷线低于河床2m。
9.气温:
年最高月平均温度
°
C,最低温度
C.
10.河床地质与常水位:
见地质剖面图
三.设计(论文)完成后应提交的文件和图表
(一)、计算说明部分:
目录;
建桥意义;
桥型方案比较;
拟定结构构件尺寸;
配筋设计(钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构)或桥面系结构设计(拱桥、钢桥);
结构构件内力计算和荷载组合;
强度、刚度与稳定性验算;
施工方案;
9.
对设计的评价及心得体会;
(二)、图纸部分
方案比较;
推荐方案总体图(三视);
配筋图(钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构);
桥面系(拱桥、钢桥);
施工程序。
四、主要参考资料
公路工程技术标准;
公路桥涵设计规范;
公路桥涵标准图;
公路桥涵设计手册;
桥梁计算示例;
其它有关图纸与资料.
五、毕业设计内容与要求
依据毕业设计任务书的要求,以及桥址河床断面,地质资料和有关特殊条件等资料,选择至少两座以上桥型方案,进行方案比较.对各方案分别拟定主要尺寸,绘制草图(装订在计算机中的草图),并计算上、下部结构的主要材料工程数量(砼、钢、木三大材料),说明材料的施工方法.然后根据“适用、经济、安全、美观"
的原则,叙述各方案的优、缺点,最后确定一个推荐方案,进行各部分的详细设计。
上部结构设计与计算
依据“桥规"
及有关资料,对上部结构各部分尺寸进行详细拟定。
根据设计荷载及验算荷载进行上部结构计算和配筋,并绘制装订在计算书中的上部结构和配筋草图。
结构计算一般要求采用手算,若具有桥梁结构电算程序和电算条件,可以采用电算来完成上部结构计算和配筋,但在计算书中必须说明该程序的框图和功能、输入和输出项目,它的适用性,对电算结果应逐项加以说明,并且要求对主要截面进行手算,手算与电算结果进行相互校核。
无手算内容不得参加毕业答辩。
下部结构设计与计算
根据地质资料和“桥规”等有关资料,拟定下部结构详细尺寸,绘制装订在计算书中的结构草图.选择一个桥墩或一个桥台进行下部结构基础部分的详细计算。
要求采用手算,若采用电算,要求与上部结构设计相同。
施工方案选择
根据桥型方案选择时,对推荐桥型方案所叙述的施工方案进行仔细分析、并按施工程序对于采用的主要施工设备和施工工艺进行论述。
并绘制装订在计算书中的施工程序草图.
绘图
绘制4—5张图纸以上(本科5张以上,专科4张以上),图框型号不得超过两种以上.必须绘制桥型图一张(几相桥型方案必须绘在一张图纸上,主要绘立面和侧面图);
推荐方案结构总体图一张(立面、平面、侧面图必须绘在一张图纸上);
上部结构配筋图1—2张;
施工工艺流程图一张。
其它绘图内容,学员与指导教师协商确定,图纸要求手工绘制。
要求计算书和图纸整洁。
计算书整理成册进行装订,计算书内容除上述设计与计算(包括草图)内容之外,应包括目录、前言、设计任务书(含原件)、结束语(体会)、主要参考书等内容。
电算打印资料不装订计算书内,作为计算书附件放入毕业设计资料袋中,计算书至少50页以上。
路线设计不作为本次设计的内容,但要求学员必须掌握以下内容:
(1)
公路技术等级的确定
(2)
公路平面设计(纸上定线)
(3)
公路纵断面设计
(4)
公路横断面设计
(5)
公路排水或防护工程设计
(6)
路面设计
(7)
“技术标准”的指标选择与计算
所有设计内容都采用A3纸按标准装订成册
设计资料
1.
桥梁跨径及桥宽
40m(墩中心距离)
主梁全长:
39。
96m
39.00m
桥面净空:
净9+2×
5人行道=12m
桥面横坡:
2.0%
2。
设计荷载
公路-I级
3.材料及施工工艺
主梁用40号混凝土,栏杆及桥面铺装用30号混凝土,桥梁墩台及基础用25号混凝土。
预应力钢筋采用1×
7(7股)钢绞线,标准强度fpk=1860Mpa;
普通钢筋采用HRB335级和R235级钢筋;
钢板:
锚头下支撑垫板.支座垫板等均采用普通A3碳素钢。
按后张法施工工艺制作主梁,采用70mm的波纹管和OVM锚具。
4.材料性能参数:
(1)混凝土
强度等级为C40,主要强度指标:
强度标准值:
fck=26.8MPa,ftk=2.4MPa
强度设计值:
fcd=18。
4MPa,ftd=1。
65MPa
弹性模量
:
Ec=3。
25×
104MPa
(2)预应力钢筋采用1×
7标准型15。
2—1860—Ⅱ—GB/T5224—1995钢绞线
抗拉强度标准值:
fpk=1860MPa
抗拉强度设计值:
fpd=1260MPa
弹性模量:
Ep=1.95×
105
MPa
相对界限受压区高度:
ξa=0。
4,ξpu=0.2563
(3)普通钢筋
a.纵向抗拉及构造普通钢筋采用HRB335,其强度指标
抗拉强度指标:
fsk=335MPa
抗拉强度设计值:
fsd=280MPa
Es=2。
0×
b.采用的R235钢筋,其强度指标
fsk=235MPa
fsd=195MPa
弹性模量:
1×
5.设计依据
《结构设计原理》叶见曙主编,人民交通出版社
《桥梁计算示例集》(梁桥)易建国主编,人民交通出版社
《桥梁工程》(1985)姚玲森主编,人民交通出版社
《公路桥涵标准图》公路桥涵标准图编制组,人民交通出版社
《公路桥涵设计规范(合订本)》(JTJ021—85)人民交通出版社
《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ022—85)
二、横截面布置
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.本设计主梁翼板宽度为2200mm,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(上翼板宽度1600mm)和运营阶段的大截面(上翼坂宽度2200mm).桥面为净9+2×
5人行道=12m米,桥面横向布置采用5片主梁(如图1—1)。
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1/15~1/25之间,标准设计中高跨比约在1/18~1/19。
当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因一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。
综上所述,本设计中取用2300mm的主梁高度是比较合适的。
图1-1(尺寸单位:
mm)
(2)主梁截面细部尺寸
主梁翼板的厚度主要取决于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抗压强度的要求。
本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm,翼板根部加厚到260mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
图1-2跨中截面尺寸图(尺寸单位:
在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小,腹板厚度一般由布置预制管道的构造决定,同时从腹板本身的稳定要求出发,腹板的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束的需要确定,初拟马蹄宽度为560mm,高度260mm,马蹄与腹板交接处做三角过渡,高度140mm,以减少局部应力。
(3)计算截面几何特征
将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元,截面几何特性列表计算见表1—1
跨中截面几何特性计算表
表1—1
分
块
名
称
分块面积
Ai
cm2
形心至上
缘距离
yi
cm
对上缘净
矩
Si=Aiyi
cm4
的自身惯
Ii
d=ys-yi
对截面形
心的惯矩
I=Aidi2
I=Ii+Ix
cm4
⑴
⑵
⑶=⑴×
⑷
⑸
⑹=⑴×
⑸2
⑺=⑷+⑹
大毛截面
翼板
3300
7.5
24750
61875
78。
21
20185453
20247328
三角承托
770
18。
67
14373。
59
5176。
111
67.043
3460968
3466144
腹板
3780
109.5
413910
11252115
-23.79
2139344
13391459
下三角
252
199.333
50231.9
2744
—113.623
3253366
3256110
马蹄
1456
217
315952
82021。
33
-131.29
25097165
25179186
∑
9558
——
819217。
5
∑I=65540227
小毛截面
2400
18000
45000
85。
95
17729766
17774766
74。
78
4306223
4311399
—16。
05
973737
12225852
50231。
9
—105。
88
2825065
2827809
—123。
55
22225261
22307282
8568
809092。
∑I=59447108
注:
大毛截面形心至上缘距离ys=∑Si/∑Ai=85。
71cm;
小毛截面形心至上缘距离ys=∑Si/∑Ai=93。
45cm
(4)检验截面效率指标ρ(希望ρ在0。
5以上)
上核心距:
ks=∑I/∑Ayx=65540227/9558×
(230-85。
71)=47。
52cm
下核心距:
kx=∑I/∑Ays=65540227/9558×
71=80.00cm
ρ=(ks+kx)=(47。
52+80)/230=0.55〉0。
5
表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。
(5)横截面沿跨长的变化
如图1—1所示,本设计采用等高形式,横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变,马蹄部分配合钢束弯起而从四分点附近开始向支点逐渐抬高.梁端部分段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力,同时也为布置锚具的需要,在距梁端7800mm范围内将加厚到与腹板同宽。
变化点截面(腹板开始加厚处)到支点的距离为2800mm,其中还设置一段长为500mm的腹板加厚过渡段。
(6)横隔梁的设置
为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩,在跨中位置设置一道中横隔梁当跨度较大时,还应在其它位置设置较多的横隔梁。
本设计在桥跨中点和四分点、支点处共设置五道横隔梁,其间距为9.75m。
考虑脱模,端横隔梁高度为2300mm,厚度简化计算为160mm;
中横隔梁高度为2040mm,厚度为上部180mm,下部140mm,简化计算为160mm。
见图1-1.
三、主梁内力计算
(一)
恒载内力计算
恒载集度
预制梁自重
a。
按跨中截面计,主梁的恒载集度:
g
(1)=0。
8658×
25=21。
645KN/m
b.由于马蹄抬高形成四个横置的三棱拄,折算成恒载集度为:
g
(2)≈4×
(0。
73-0.26)×
0。
18×
5.25×
25/39。
96=0.56KN/m
c。
由于腹板加厚所增加的重量折算成恒载集度为:
g(3)≈2×
(1。
4858—0。
8658)×
(1.98+0.25)×
25/39.96=1。
73KN/m
d.中横隔梁体积:
0.16×
(0.8×
89—0.5×
0.077—0.5×
0.14×
18-0。
5×
0.45×
0.7—0。
64×
0.35)=0.1727m3
端横隔梁体积:
62×
1.89—0。
52×
0.008)=0.184m3
故:
g(4)=(3×
1727+2×
184)×
25/39.96=0.554KN/m
e。
预制梁恒载集度:
g1=21.645+0.56+1。
73+0.554=24.489KN/m
(2)二期恒载
a.现浇T梁翼板恒载集度:
g(5)=0.15×
0.6×
25=2.25KN/m
b。
横隔梁现浇部分体积:
一片中横隔梁(现浇部分)体积0.16×
2×
0.55=0.0176m3
一片端横隔梁(现浇部分)体积0。
16×
1.89=0。
06048m3
g(6)=(3×
0176+2×
0.06048)×
96=0。
11KN/m
c.铺装
10cm混凝土铺装:
15×
24=25。
2KN/m
8cm沥青铺装:
0.08×
10.5×
23=19。
32KN/m
若将桥面铺装均摊给五片主梁,则
g(7)=(25。
2+19。
32)/5=8。
904KN/m
d.若将两侧防撞拦均摊给五片主梁,则
g(8)=2×
2/5=0.8KN/m
e.二期恒载集度:
g2=2。
25+0.11+8。
904+0.8=12.06KN/m
恒载内力
如图1-3所示,设x为计算截面离左支座的距离,并令α=x/l.
图1-3
恒载内力计算图
主梁弯矩和剪力的计算公式分别为:
Mα=0.5α(1—α)l2g;
Qα=0。
5(1—2α)lg;
恒载内力计算见表1—2
(二)活载内力计算(修正刚性横梁法)
冲击系数和车道折减系数
按“桥规"
第2.3.2条规定,对于汽—20
1+μ=1+(1.3-1.0)/(45—5)×
(45—39)=1。
178
1+μ=1.178
按“桥规”第2。
3。
5条规定,平板挂车不计冲击力影响,对于挂—100荷载1+μ=1.192.按《桥规》第2.3.1规定两车道车道折减系数为1。
第4.3。
1条规定,车辆单向行驶,,取二车道设计,车道折减系数为1。
恒载内力计算表
表1—2
跨中
四分点
支点
α=0.5
α=0。
25
α=0.0
边梁
一期
MG1K
(KN•m)
2471。
91
1896.32
VG1K
(KN)
0
92.60
496。
37
二期
MG2K
1314.32
733。
8
VG2K
94。
66
103.95
Σ
MGK
3786。
23
2630.12
VGK
187。
26
600。
12
中梁
2500.06
1367。
37
107.24
452.32
1463.21
1423。
42
90。
99
182.86
3963.27
2790.79
198。
635.175
2.计算主梁的荷载横向分布系数
(1)跨中的荷载恒载横向分布系数mc
如前所述,本设计桥跨采用内设五到横隔梁,具有可靠的横向联系,且承重结构的长宽比为:
l/b=39.00/11〉2,所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线并计算横向分布系数mc。
a.计算主梁抗扭惯矩IT
图1-4
It计算图示
(尺寸单位:
图1-4示出了IT的计算图示,IT的计算表见表1-3。
对于T形梁截面,抗扭惯矩可近似按下式计算:
IT=
式中:
bi和ti——相应为单个矩形截面的宽度和高度;
ci——矩形截面抗扭刚度系数;
m——梁截面划分成单个矩形截面的个数.
对于跨中截面,翼缘板的换算平均厚度:
t1==18.9cm
马蹄部分的换算平均厚度:
t3==33cm
It计算表
表1-4
分块名称
bi
ti
bi/ti
ci
IT=cibiti3*10-3(m4)
翼缘板①
220
18.9
11。
6711
1/3
4.91174
腹板②
178。
15
20。
8。
9075
310
4。
41812
马蹄③
56。
33。
6970
2098
4.22217
∑It=13。
55203
计算抗扭修正系数β
本设计主梁的间距相同,同时将主梁近似看成等截面,则得:
β=
式中:
G=0.4E;
l=39.00m;
IT=0。
06776015m4;
I=0。
65540227m4;
计算得:
β=0。
8957.
表1-5
梁号
ηi1
ηi2
ηi3
ηi4
ηi5
1
0.5583
3791
200
-0.021
-0.1583
2
0.3791
0.2896
104
-0。
0209
3
0.200
200
d.计算荷载横向分布系数
1-3号梁的横向影响线和最不利布载图式如图1—5所示(以①号梁为例)。
车辆荷载:
一号梁:
汽-20mcq=1/2Ση1i=1/2×
5868+0.4402+0.3344+0。
1878)=0.6901
挂—100mcq=1/4Ση1i=1/2×
3210+0。
2992+0.2550+0.2368)=0.3965
二号梁:
汽-20
mcq=1/2×
3503+0。
2969+0。
2584+0。
2051)=0。
5554
挂—100mcq=1/4×
2310+0。
1
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