T形箱梁桥梁毕业设计.doc
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兰州交通大学毕业设计(论文)
摘要
本设计为西双版纳植物园新大桥主桥上部结构,设计荷载为城—B级,抗震烈度为Ⅷ度;无通航要求。
结合桥址处地形、地貌、地质、水文等情况,拟定出三个比选方案,分别是预应力混凝土V形墩连续刚构桥、预应力混凝土斜拉桥及钢管混凝拱桥;依据安全、适用、经济、美观的原则确定预应力混凝土V形墩连续刚构桥为推荐方案,跨径布置为45m+75m+45m=165m,截面为单箱单室。
采用悬臂浇注施工方法。
拟定主梁纵、横断面尺寸;采用MIDAS/CIVIL6.71结构分析程序计算施工阶段和成桥后的主梁各控制截面的恒载内力、活载内力、温度内力及基础沉降引起的内力,分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合;估算预应力钢束数量并确定束数;布置钢束位置;对各控制截面进行强度、应力验算,各项验算均满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求。
此外,还进行了桥面板设计。
【关键词】:
预应力混凝土连续刚构桥;悬臂浇注施工;作用效应组合;有限单元法;方案比选
79
Abstract
ThisdesignissuperstructureofXishuangbannaArboretumNewBridge.Thedesignloadiscity—Bclass,andtheseismicIntensityfordesignisⅧdegrees.Nonavigationrequest.
Accordingtoterrain,geologyandhydrologyofthebridgesite,threeschemesareproposed.ThefirstschemeisprestressedconcreteV-shapedpiercontinuousrigidframebridge.Thesecondschemeisprestressedconcretecable-stayedbridge.ThethirdschemeisConcrete-filledTubearchbridge.PrestressedconcreteV-shapedpiercontinuousrigidframebridgeisproposedastheschemeaftercarefullycomparisonwithsafety,serviceability,economy,andaesthetic.TheSpanis45m+75m+45m.andthesectionissingle-box.ThecantileverbridgeusedBalancedCantileverconstruction
Thesizeofverticalandcrosssectionofgirderisdetermined.TheinternalforceofconstructionandoperationalphaseofthecontrolsectioniscalculatedusingMIDAS/CIVIL6.71structure-analysis,whichincludethedeadload,theliveload,temperatureinternalforcesandinfrastructurecausedbytheinternalforcesofthesettlement.TheintensityandstressofControlsectioniscomputedrespectivelyaccordingtotheultimatelimitstateofbearingcapacityandtheultimatelimitstateofnormalusagetheCombinationforactioneffects.Thenumberofprestressedbondisestimationandarrangedthem.Checkingsatisfytherequirementof"Highwayofreinforcedconcreteandprestressedconcretebridgedesigncode".Inaddition,thebridgedeckisdesigned.
Keywords:
prestressedconcreterigidframebridge;balancedcantileverconstruction;combinationforactioneffects;finiteelementmethod;schemechoice
目录
摘要 1
ABSTRACT 2
第一章绪论 1
第二章方案比选 2
第一节概述 2
第二节方案比选 2
一、方案的提出 2
二、方案点评 5
第三章细部尺寸拟定 7
一、跨径布置:
7
二、箱梁尺寸拟定 7
第四章结构内力计算 9
第一节有限元模型的建立 9
一、有限元原理 9
二、桥梁有限元模型的建立 9
第二节恒载内力计算 10
一、自重内力的计算 10
二、二期恒载内力 14
第三节活载内力计算 15
一、冲击系数计算 15
二、车道折减系数 16
三、荷载取值 16
四、车辆活载内力计算 16
第四节人群荷载内力计算 23
一、荷载取值 23
二、影响线及荷载布置 23
第五节温度变化引起的内力计算 27
一、均匀温度变化引起的内力计算 27
二、日照温度影响的计算 30
第六节基础变位引起的内力计算 32
一、基础变位引起的弯矩及剪力图 33
二、基础变位内力结果汇总 34
第七节荷载组合 35
一、基本组合 35
二、荷载组合数据 37
三、内力组合包络图 45
第五章截面配束计算 48
第一节估束原理 48
一、按正常使用极限状态的应力要求估筋 48
第二节 预应力钢束估算 50
第三节预应力钢束布置原则 51
第六章截面检算 52
第一节承载力计算 52
一、正截面承载力计算 52
二、斜截面抗剪承载力计算 56
第二节持久状况应力验算 57
一、截面几何特征计算 57
二、跨中截面混凝土法向正应力验算 58
三、中跨1/4截面混凝土法向正应力验算 59
四、边跨跨中截面混凝土法向正应力验算 59
五、墩顶19号截面混凝土法向正应力验算 59
六、斜截面主应力验算 60
七、挠度验算 63
第三节 短暂状态应力验算 63
第七章桥面板计算 65
第一节内力计算 65
一、悬臂板内力计算 65
二、箱梁顶板内力计算 66
第二节配筋及验算 69
一、悬臂部分普通钢筋计算 69
二、箱梁梁轴线处普通钢筋的计算 70
三、弯矩截面的受弯构件抗剪截面的检算 70
致谢 73
参考文献 74
附录1截面配筋程序 75
附录2SAP90文件格式转换器 79
第一章绪论
交通是一个国家的经济命脉,随着‘十一五’计划的有序进行,市场经济的进一步发展,交通已是我国制约经济发展的桎梏,大力发展交通是经济发展的需要,人民日益提高的生活水平的需要。
我国地域辽阔,地形复杂,湖泊众多,东面临海,海湾、岛屿众多,山脉纵横,想要发展交通,就需要大力加强基础设施建设,修建大量的公路、铁路和桥梁。
对于加强全国各族人民的团结,促进文化交流和巩固国防等方面,具有非常重要的作用。
设计题目是西双版纳植物园新大桥上部结构设计——预应力混凝土V形墩连续刚构桥。
桥址处场地上部地层为河流冲击相的粘性土层及碎石类土,中下部为侏罗系和平乡组的风化岩,根据土成因、物理力学性质差异及其工程特性分为5个主层及1个亚层:
包括粉质粘土,红褐色、可塑、稍湿、中压缩性,厚2.5~5.7m;卵石层,灰色、中密低含水量、平均粒径24mm,层厚1.71~10.5m;粉土,红褐色、稍密、很湿,层厚1.60m;残积土,红褐色、稍湿、低压缩性0.8~11.4m;侏罗纪强风化砂岩,黄褐~红褐色,夹泥岩,原岩结构大部分被破坏、分化裂隙发育、岩体破碎,层厚2.00~19.80m;侏罗纪中风化砂岩,黄褐~红褐色,原岩结构大部分被破坏、节理面有次生矿物,分化裂隙发育、岩体破碎。
此次设计的内容包括:
1、方案比选;
2、细部尺寸拟定及毛截面几何特性计算;
3、采用MIDAS/CIVIL程序进行恒载内力、活载内力、温度影响力和基础变位影响力计算及内力组合;
4、配筋计算以及钢束布置;
5、承载能力验算、持久状况应力验算、短暂状况应力验算等;
6、桥面板配筋检算;
7、绘出施工图纸。
第二章方案比选
第一节概述
预应力钢筋混凝土连续刚构桥是钢筋混凝土结构的一种结构类型,它具有钢筋混凝土结构的所有特点,即混凝土集料可以就地取材,因而成本低;耐久性好,维修费用少;材料可塑性强,可以按照设计意图做成各种形状的结构,可以采用装配式结构,工业化程度高,既提高了工程质量又加快了施工速度;整体性好,结构刚度大,变形小;噪声小等。
预应力混凝土连续刚构桥的主要特点是:
(1)预应力混凝土结构,由于能够充分利用高强度材料,所以构件的截面小,自重的弯矩占总弯矩的比例大大下降,桥梁的跨越能力得到提高。
(2)与钢筋混凝土梁桥相比,一般可节省钢材30%~40%,跨径越大节省越多。
(3)全预应力混凝土梁桥在使用阶段不出现裂缝,即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也不出现裂缝,鉴于全截面参加工作,梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。
因此,预应力混凝土梁可以显著减小建筑高度,使大跨径桥梁做得轻柔美观。
由于能消除裂缝,这就扩大了对多种桥型得适应性,并提高了结构的耐久性。
(4)预应力技术的采用,不但使钢桥采用的一些施工方法在预应力混凝土梁桥中得到了新的发展与应用,如悬臂拼装、顶推法和旋转施工法;而且为现代预制装配式结构提供最有效的接合和拼装手段。
可根据需要在结构纵断面和竖向任意分段,施加预应力,既可集成理想的整体。
此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。
方案比选基本原则:
安全、适用、经济、美观。
根据自然条件和技术条件,因地制宜,设计时应尽量考虑采用新技术、新材料、新工艺。
桥梁必须实用,要有足够的承载能力,能保证行车的畅通、舒适和安全;既满足当前的需要,又考虑到未来交通的发展;城市桥梁建筑不仅是交通工程中的重点建筑物,而且也是美化环境的点缀品,所以设计必须精心方案比选、精心设计、精心施工,以期求得在增加投资不多的条件下,最大程度的取得桥梁美观的效果。
第二节方案比选
一方案的提出
(一)预应力混凝土V形墩连续刚构桥(推荐方案)
1、立面布置
初步取边跨与中跨之比为0.6,则其分跨为45m+75m+45m=165m,其河槽平缓,年平均流量为106,流速较小,由于此桥的景观性要求较高将其设计成V形墩连续刚构桥,受力较直柱式连续刚构桥好。
2、构造特点
刚架桥是桥跨结构和墩台相连的桥梁结构类别,由于两者之间是刚性连接,在竖向荷载下,将在主梁端部产生负弯矩,因而减小了跨中的正弯矩,跨间截面尺寸也相应减小。
单跨刚架桥分为直柱式和斜柱式,单跨的刚架桥一般要产生较大的水平反力,为了抵
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