土木工程毕业设计附计算书Word文件下载.docx
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净高:
净宽:
上底宽:
侧高=8m:
60m:
50m:
4.0m;
地震基本烈度:
7度。
二:
采用规范
《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89),1989年;
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023—85),1985年;
《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ—85),1985年;
《公路工程技术标准》(JTJ001—97),1997年;
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024—85)1985年;
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)2000年。
三:
主要材料
1、混凝土:
预应力混凝土主梁采用50号混凝土;
其余构件采用30号混凝土;
2、预应力钢材:
纵向预应力钢材采用低松弛高强钢绞线,符合Asim-92标准;
竖向预
应力钢材采用精扎螺纹钢;
3、普通钢材:
采用符合GB1499—84标准的钢筋。
直径≥12mm者采级热扎螺纹钢;
直径12mm者采用热扎圆钢筋;
4、钢材:
锚头垫板、灯具连接板采用低碳钢。
锚具采用符合标准的配套于钢绞线的锚
具;
5、其它:
预应力管道采用波纹管成型;
支座采用GPXZ系统抗震型盆式橡胶支座;
四:
桥面铺装
采用10cm厚沥青混凝土。
五:
施工方式
挂篮悬臂现浇施工。
六:
支座强迫位移
2号支座:
下沉1cm;
4号支座:
下沉1.5cm。
七:
温度影响
主梁上、下缘温差5℃。
第三节桥型方案选择
一、总体设计
综合考虑主桥全长及通航要求,则主桥跨径不能过小。
而变截面梁主要适应于达跨径预应力混凝土连续梁桥,并且与变截面连续梁最为匹配的施工方法为悬臂施工。
故本桥为65m+3×
100m+65m变截面预应力连续箱梁,共长430m。
其桥跨计算简图见图2-1。
图2-1桥跨计算简图单位:
m
采用预应力连续梁是因为其有如下特征:
1、均载弯矩最大值比简支梁可减小50%;
2、均载弯矩图面积比简支梁可减小2/3;
3、由于控制弯矩的减小,导致恒载的减小使桥梁自重更轻;
4、加大连续梁的根部厚度可以减小跨中正弯矩,是连续梁突出特征;
5、连续梁桥在一联中无伸缩缝,行车条件较好;
采用变高度连续梁是因为连续梁的支座设计弯矩一般比跨中设计弯矩大,故采用变高度形式比较合理;
采用变高度箱型截面的原因:
1、箱型截面整体性好,结构刚度大;
2、箱梁的顶、低板可提供足够面积来布置预应力钢束,以承受正、负弯矩;
3、箱型截面抗扭能力强;
4、箱型截面能提供较大的顶板翼缘悬臂,底版宽度相应较窄,可以大幅度减下部
工程量;
5、采用变高度是适应连续梁内力变化的需要。
采用悬臂浇筑施工的原因:
1、不需要大量施工支架和大型临时设备;
2、不影响桥下通航、通车;
3、不受季节、洪水影响,不受跨数限制;
4、桥梁施工受力状态与运营受力状态基本相近;
5、不需要占用很大的预制场地;
6、逐段浇筑,易于调整和控制梁段的位置,整体性好,且各段施工属严密的重复作业,需要施工人员少,技术熟练块,工作效率高。
但施工线形及合龙技术要求较高。
二、悬臂浇筑施工程序
本桥采用对称悬臂浇筑施工,见图2-2。
第一步:
首先从A、B、C、D墩同时开始进行悬臂施工。
第二步:
岸跨边段合龙,A、D墩临时固结释放后形成单悬臂梁。
第三步:
AB、CD跨中间合龙,释放B、C墩临时固结,形成带悬臂的两跨连续梁。
第四步:
BC跨中间合龙,形成五跨连续梁。
图2-2悬臂浇筑施工程序桥型方案选择
6、均载弯矩最大值比简支梁可减小50%;
7、均载弯矩图面积比简支梁可减小2/3;
8、由于控制弯矩的减小,导致恒载的减小使桥梁自重更轻;
9、加大连续梁的根部厚度可以减小跨中正弯矩,是连续梁突出特征;
10、连续梁桥在一联中无伸缩缝,行车条件较好;
图2-2悬臂浇筑施工程序
第四节主体结构设计
单箱单室的结构(65m+3×
100m+65m),箱梁的高度以二次抛物线变化,底板及腹板厚度分段变化。
一、梁高、板厚的确定
梁高:
主跨跨径接近或大于80m的大跨度连续梁桥,一般采用变高度形式,高度变化基本与内力变化相适应。
梁底曲线可以采用折线、抛物线、圆曲线和正弦曲线等。
本设计采用二抛物线。
支点梁高Hs取最大跨径的1/15~~1/20,跨中按Hc=(1/30~~1/50)Lm确定。
本桥确定:
Hs:
100m/15=6.67m,100m/20=5.0m,故本桥取5.50m.;
Hc:
100m/30=3.33m,100m/50=2.0m,本桥取为2.5m。
高跨比为H1/L=1/18.18,跨中最小梁高H2取为2.5m,H1/H2=2.2。
板厚:
根据相关规定并参考国内已建预应力连续梁桥,本桥箱梁顶板厚取28cm,根部底板厚度取70cm,跨中底板厚度取25cm。
二、横截面尺寸
桥面全宽13m,采用单箱单室截面构造。
箱梁顶板采用预应力钢筋混凝土,顶板翼缘外悬2.5m,则箱梁底板宽为8m。
考虑布置预应力钢束、普通钢筋及承受轮载的需要,箱梁顶板厚度一般为25~~30cm左右,本设计取为28cm。
根据其它设计材料数据,设置防撞护拦时,箱梁顶板翼缘端部厚度为15~~20cm左右,本设计取15cm,翼缘根部厚度为45cm。
腹板与顶板相接处做成90cm×
30cm的承托,腹板与底版相接处做成25cm×
25cm的承托,以利脱模并减弱转角处的应力集中。
主梁支点及跨中横截面构造如图2-3。
图2-3横断面构造图单位:
cm
三、箱梁底板缘曲线方程
箱底缘曲线可设置为圆曲线、半立方抛物线、二次抛物线等线形,本设计采用二次抛物线。
梁底曲线发方程为:
y=
(x-
)x(2-4-1)
式中:
f---梁底曲线失高,本桥为3m;
---梁底曲线跨径,如100m跨为100m-5cm=95m。
其中为布置支座,特设置5m(支承中线每侧2.5m)的水平段。
梁底曲线局部坐标系如图2-4所示:
图2-4梁底曲线局部坐标系单位:
cm
底板、腹板宽度采用台阶式:
底板分别为0.70m、0.45m、0.25m,腹板分别为0.5m、0.45m、0.4m。
具体见主梁一般构造图。
四、横隔梁设置
箱形截面梁的抗弯及抗扭刚度较大,除在支点处设置横隔梁以满足支座布置及承受支座反力需要外,可设置少量中横隔梁。
箱梁横隔梁的主要作用是增加截面的横向刚度,限制畸变应力。
本桥在支座处设置厚度为120cm的横隔梁。
在主跨跨中设置厚度为20cm的横隔梁,结构简图见图2-5。
图2-5横隔梁设置简图
五、箱梁控制截面几何要素
本桥段共5孔,100m跨每孔为8个控制截面,边跨控制截面划分稍有不同。
控制截面划分如简图2-6。
由于全桥对称,故只列出部分数据如表2-1。
图2-6控制截面划分简图
控制截面几何要素(单位:
m)表2--1
截面
项目
1-1
2
3
4
5
2-2
L2/8
L2/4
3L2/8
L2/2
高(H)
2.5
2.71
3.33
4.37
5.5
底板厚(
)
0.25
0.45
0.7
腹板宽(W)
0.4
0.5
第五节毛截面几何特性计算
本设计中的毛截面几何特性计算采用三角形法进行计算,且采用FORTRAN程序计算。
毛截面分块如图,计算结果见表2-2。
其计算图式如图2-7。
图2-7三角形分块示意图
截面特性计算结果表表2-2
截面号
A
HX
HS
I
WX
WS
EA
EI
14.1925
2.5917
2.8333
67.1169
25.8965
23.6889
234.9092
49.6738
1
13.885
2.4481
2.6694
58.5581
23.9195
21.937
204.9533
48.5975
13.5942
2.3127
2.514
51.0655
22.08
20.3128
178.7292
47.5797
13.3266
2.1864
2.366
44.548
20.3749
18.8286
155.918
46.643
13.0623
2.0663
2.228
38.8318
18.7932
17.4248
135.9113
45.7188
6
12.8213
1.9551
2.0987
33.8982
17.3382
16.1521
118.6436
44.8745
7
10.5295
2.0571
1.7723
26.0911
12.6834
14.7217
91.3188
36.8531
8
10.3425
1.9501
1.6716
22.9418
11.7642
13.7246
80.2961
36.1989
9
10.1705
1.8515
1.579
20.2397
10.9312
12.8184
70.8389
35.5966
10
10.0134
1.7615
1.4945
17.9357
10.1822
12.001
62.7751
35.0469
11
9.8713
1.6799
1.4182
15.9823
9.5138
11.2695
55.9381
34.5495
12
9.7442
1.6069
1.35
14.3397
8.9238
10.622
50.1889
34.1047
13
7.9743
1.7562
1.076
10.4946
5.9756
9.7536
36.7311
27.9099
续上表
14
7.8879
1.6924
1.0318
9.5971
5.6708
9.3011
33.5897
27.6075
15
7.8417
1.6382
0.9946
8.8723
5.416
8.9201
31.0529
27.3516
16
7.8147
1.6023
0.9384
8.3548
5.2143
8.9036
29.2418
27.4458
17
7.7083
1.559
0.9408
7.8737
5.0505
8.3691
27.5579
26.9792
18
7.6751
1.5342
0.924
7.5749
4.9375
8.1976
26.5121
26.8627
19
7.6551
1.5193
0.914
7.399
4.8701
8.0951
25.8968
26.793
20
7.6485
1.5143
0.9107
7.341
4.8477
8.0609
25.6934
26.7698
注:
A――为截面面积(m2);
I――为截面惯矩(m4);
HS――为截面形心至上缘之距离(
);
HX――为截面形心至下缘之距离(
WS――为截面上缘模量(m3);
WX――为截面下缘模量(m3);
EA――为截面抗压刚度(107kN);
EI――为截面抗弯刚度(107kN•m2)。
第三章主梁内力计算
第一节结构体系转换过程分析
本桥为5跨连续梁桥,跨径为65m+3×
100m+65m,采用悬臂拼装施工,如图3-1图所示,合龙次序为由边孔向中孔依次进行。
本桥的施工工序及相应的内力分析如下:
1.悬拼完毕,吊机拆除
首先在所有桥墩内预埋铁件,安装扇形支架,浇筑墩顶阶段。
永久支座为钢辊轴,临时支座为混凝土块,设在永久支座两侧,用直径32mm的钢筋将墩顶节段临时锚固在桥墩上,以保证从墩顶向墩两侧对称悬臂拼装的稳定性。
悬拼完毕时的恒载内力如图3-1a所示。
2.现浇边跨部分
因为边跨长度大于悬臂拼装长度,所有需要在边跨内另立排架,现浇部分节段与边跨的悬臂拼装段相接。
此时为一端固定,一端简支的梁式结构,在现浇段自重作用下的恒载内力如图3-1b所示。
3.拆除2号墩、5号墩上的临时支座,计算由一端固定一端简支的梁式结构转换成两端简支的单悬臂结构的内力,即计算临时支座所释放的不平衡弯矩在两端简支的单悬臂上所产生的内力如图3-1c所示。
4.边跨合龙
将边跨的单悬臂梁与3号墩(4号墩)的T构通过现浇合龙段合龙。
计算单悬臂梁和
T构在支架、模板重力及合龙段自重作用下的内力如图3-1d所示。
5.合龙段支架模板拆除后,考虑合龙段的上述重力从相反方向加在已合龙的结构体系上产生的内力如图3-1e所示。
6.拆除3号墩(4号墩)的临时支座,计算因拆除临时支座所产生的内力如图3-1f所示。
7.中跨合龙
把左半跨合龙成5跨连续梁。
计算合龙段两侧悬臂端在支架、模板重力、合龙段自重作用下的内力如图3-1g所示。
8.合龙段支架模板拆除后,考虑上述重力以相反的方向加在连续梁上产生的内力如图3-1h所示。
9.连续梁最终的恒载内力如图3-1i所示。
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