桥梁工程连续梁连续钢构毕业设计计算书及桥梁工程方案比选.docx
- 文档编号:2342366
- 上传时间:2022-10-28
- 格式:DOCX
- 页数:69
- 大小:462.92KB
桥梁工程连续梁连续钢构毕业设计计算书及桥梁工程方案比选.docx
《桥梁工程连续梁连续钢构毕业设计计算书及桥梁工程方案比选.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《桥梁工程连续梁连续钢构毕业设计计算书及桥梁工程方案比选.docx(69页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
桥梁工程连续梁连续钢构毕业设计计算书及桥梁工程方案比选
第一章概述
1.1预应力混凝土连续梁桥概述
预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。
本章简介其发展:
由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:
如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。
为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。
这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。
自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。
预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的,当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下,为节省钢材,各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。
50年代,预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米,到80年代则达到440米。
虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好,但是,在实际工程中,跨径小于400米时,预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。
我国的预应力混凝土结构起步晚,但近年来得到了飞速发展。
现在,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。
虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。
但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展,预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。
连续梁和悬臂梁作比较:
在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩与同跨悬臂梁相差不大;但是,在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布优于悬臂梁。
虽然连续梁有很多优点,但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者,因为限于当时施工主要采用满堂支架法,采用连续梁费工费时。
到后来,由于悬臂施工方法的应用,连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。
60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中,应用了逐跨架设法与顶推法;在较大跨连续梁中,则应用更完善的悬臂施工方法,这就使连续梁方案重新获得了竞争力,并逐步在40—200米范围内占主要地位。
无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥,还是跨河大桥,预应力混凝土连续梁都发挥了其优势,成为优胜方案。
目前,连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。
然而,当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。
因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续—刚构体系。
这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。
另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。
在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。
在我国,预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展,然而,想要在本世纪末赶超国际先进水平,就必须解决好下面几个课题:
1.发展大吨位的锚固张拉体系,避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,否则混凝土保护层难以保证,密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。
2.在一切适宜的桥址,设计与修建墩梁固结的连续—刚构体系,尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。
3.充分发挥三向预应力的优点,采用长悬臂顶板的单箱截面,既可节约材料减轻结构自重,又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。
另外,在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也是一个很关键的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志。
目前,各国都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指标。
但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,例如:
桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。
同时,一座桥的设计方案完成后,造价指针不能仅仅反应了投资额的大小,而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。
通过连续梁、T型刚构、连续—刚构等箱形截面上部结构的比较可见:
连续—刚构体系的技术经济指针较高。
因此,从这个角度来看,连续—刚构也是未来连续体系的发展方向。
总而言之,一座桥的设计包含许多考虑因素,在具体设计中,要求设计人员综合各种因素,作分析、判断,得出可行的最佳方案。
本次设计为(70+125+70)m预应力混凝土连续梁,桥宽为12.25m,分为两幅,设计时只考虑单幅的设计。
梁体采用单箱单室箱型截面,全梁共分80个单元,单元长度分别有4.6m、4.5m、4m、3.5m、2m、1.25m、0.75m。
由于多跨连续梁桥的受力特点,支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。
这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。
由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构,手算工作量比较大,且准确性难以保证,所以采用桥梁博士软件进行,这样不仅提高了效率,而且准确度也得以提高。
1.2技术标准
1、设计桥梁的桥位地型及地质图一份。
2、设计荷载:
公路—Ⅰ级
3、桥面宽度:
:
2×(0.5+净—11.25+0.5)
4、抗震烈度:
7级烈度设防
5.风荷载:
500Pa
6、通航要求:
无
7、温度:
最高月平均温度34º最低月平均温度-3º施工温度10º
8.纵坡:
2%横坡:
2%
10.桥头引道填土高度:
<=4米
1.3地质条件
该处地质条件较好,地面上为黄土,再往下为碎石,再往下为中砂,再往下为粉砂岩。
图1.1地形图
1.4采用材料
混凝土:
C50混凝土
混凝土桥面铺装材料:
C40混凝土
预应力钢筋:
270级钢绞线(15.24)
非预应力钢筋:
直径≥12mm的用Ⅱ级螺纹钢筋,直径<12mm的用Ⅰ级光圆钢筋;
锚具:
XM锚或OVM锚
1.5采用规范
JTGD60-2004《公路桥涵设计通用规范》
JTJ022-85《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》
JTGD62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
JTGD62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
第二章方案比选
2.1构思宗旨
(1)符合城市发展规划,满足交通功能需要。
(2)桥梁结构造型简洁,轻巧,反映新科技成就,体现人民智慧。
(3)设计方案力求结构新颖,保证结构受力合理,技术可靠,施工方便。
(4)与高速公路的等级和周边环境相宜。
(5)学习变截面梁桥的设计过程。
2.2比选标准
在我国,安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素,安全尤为重要。
2.3设计方案
2.3.1设计方案一
变截面预应力混凝土连续梁桥(桥型布置图见第三章)
(1)孔径布置:
70m+125m+70m,全长265m,宽25m,分两幅布置。
箱梁根部梁高6.5m,跨中梁高3m,从一号块到跨中按二次抛物线变化。
由桥面设有2%的横坡,2%的纵坡,其中中间标高高于两侧标高。
(2)主梁结构构造:
上部结构为变截面箱梁。
采用双幅分离的的单箱单室形式。
主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。
(3)下部结构:
桥墩基础是连成整体的,全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩,桥墩为柱式墩。
(4)施工方法:
全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法,两端桥台处使用整体现浇法。
2.3.2设计方案二
中承式拱桥
图2.1中承式拱桥立面图
1)孔径布置:
跨径50m+170m+50m,全长270m。
桥面设有2%的纵坡,护栏采用金属制桥梁护栏。
(2)结构构造:
主桥采用劲性骨架钢管混凝土结构,主跨170m,拱圈高42.5m,矢跨比为1/4,主梁采用单箱双室。
拱肋截面形式采用四肢拱肋形式,这种形式强度高、质量轻、塑性好、耐疲劳。
钢管采用16Mn钢,即可采用成品无缝钢管,也可由钢板卷制加工而成。
横撑钢管采用D60*12mm与D80*12mm钢管。
(3)主梁施工:
主梁采用加劲骨架下的挂篮现浇施工。
(4)下部构造:
全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩。
(5)施工方案:
岸跨及边跨采用有支架施工,主拱圈建成后,进行进行骨架下吊篮现浇施工。
2.3.3设计方案三
双塔三跨式斜拉桥
图2.2双塔斜拉桥立面图
(1)孔径布置:
跨径47.5m+170m+47.5m,全长265m。
桥面设有2%纵坡。
主梁为连续体系,两侧边跨设有辅助墩。
(2)结构构造:
桥塔采用混凝土浇筑,采用H形桥塔,高63m,塔墩固接,塔梁间为半漂浮体系。
主桥采用钢箱梁,单箱三室,内设U形肋、加劲肋。
拉索采用双索面扇形布置,类型为PE防护的平行钢丝索。
(3)下部结构:
基础采用钻孔灌注群桩基础。
(4)施工方案:
主梁采用顶推施工,桥塔采用整体模板逐段提升法,拉索采用分步牵引法安装。
2.4方案比选
(1)根据设计构思宗旨,桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工方便、造价合理的原则。
以上三种方案基本都满足着一要求。
(2)方案一的预应力混凝土连续梁桥与方案二的拱桥、方案三的斜拉桥相比,具有很多优点:
1.预应力混凝土结构,由于能够充分利用高强度材料(高强度混凝土、高强度钢筋),所以构件截面小,自重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,一般可以节省钢材30~40%,跨径愈大,节省愈多。
3.全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝,即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝,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,预应力梁可显著减少建筑高度,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的适应性,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,如:
悬臂拼装、顶推法和旋转施工法在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用,而且为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。
根据需要可在结构纵、横和竖向任意分段,施加预应力,即可集成理想的整体。
此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。
5.预应力混凝土连续梁桥结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。
在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小。
6.造价低。
2.5方案确定
综上所述,根据安全、经济、适用、美观的原则,变截面预应力混凝土连续梁桥最终选定为本次设计的推荐方案。
第三章预应力混凝土连续梁桥总体布置
3.1桥型布置
本设计推荐方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构,桥全长265m。
3.1.1孔径布置
连续梁跨径布置一般以采用不等跨形式。
以三跨连续梁为例,若为三孔等跨连续梁,其中孔跨中活载正弯矩与活载负弯矩的绝对值之和(即弯矩变化峰值)与同跨简支梁弯矩相同。
如果减小边跨长度,则边跨和中跨的跨中弯矩都将减小。
一般边跨长度可取为中跨长度的(0.5~0.8)倍,这样可使中跨跨中弯矩不致产生异号弯矩。
由于某些因素的影响,连续梁的分跨问题不能够按最理想的跨长来选择,以致有些跨度过长,有些跨度过短,这时可根据不同情况灵活处理。
例如,对于城市桥梁或跨线桥,有时为了增大中跨跨径,使边跨跨长与中跨跨长之比小于或等于0.3,此时边跨端支点上将出现较大的负应力,为此就要设计专门的能抵抗拉力的支座,或者在跨端部分设置巨大的平衡重来消除负应力。
从结构受力性能分析,等跨连续梁要比不等跨的连续梁差一些。
但在某些条件下,特别由于
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 桥梁工程 连续 毕业设计 计算 方案