20米预应力混凝土简支t形梁桥毕业设计说明.docx
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20米预应力混凝土简支t形梁桥毕业设计说明
摘要2
前言5
第一章桥型方案比选6
1.1概述6
1.2主要技术指标6
1.3桥型方案比较6
第二章设计资料和结构尺寸9
2.1设计资料9
1.中华人民国交通部部标准:
《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)10
7.玲森:
《桥梁工程》,人民交通,198510
9.公路桥涵设计手册:
《基本资料》,人民交通,199110
2.2结构尺寸10
2.3、毛截面几何特性11
第三章力计算12
3.1恒载作用力计算12
3.2活载作用力计算13
第四章预应力钢筋设计22
4.1预应力钢筋数量的确定及布置22
4.2换算截面几何特性计算23
4.3预应力损失计算24
第五章截面强度与应力计算28
5.1、按极限状态承载能力的计算28
5.2、正常使用极限状态计算29
5.3、持久状况应力验算35
5.4、短暂状态应力验算38
第六章墩柱桩设计资料40
8).玲森:
《桥梁工程》,人民交通,198541
10)公路桥涵设计手册:
《桥梁附属构造与支座》,人民交通,199141
12).公路桥涵设计手册:
《基本资料》,人民交通,199141
第七章盖梁计算
7.1荷载计算41
7.2力计算51
7.3截面配筋设计及承载力校核54
第八章桥墩墩柱计算58
8.1荷载计算58
8.2截面配筋计算及应力验算60
第九章钻孔灌注桩计算63
9.1荷载计算63
9.2桩长计算65
9.3桩的力计算(m法)66
9.4桩身截面配筋与强度验算69
9.5墩顶纵向水平位移验算71
第十章埋置式桥台计算73
10.1设计资料73
10.2尺寸拟定73
10.3荷载计算74
10.4荷载组合80
10.5地基承载力验算80
10.6基底偏心距验算82
10.7基础稳定性验算82
结论83
总结与体会84
辞错误!
未定义书签。
主要参考文献86
1.中华人民国交通部部标准:
《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)86
9.玲森:
《桥梁工程》,人民交通,198586
11.公路桥涵设计手册:
《桥梁附属构造与支座》,人民交通,199186
13.公路桥涵设计手册:
《基本资料》,人民交通,199186
16、立础、顾安邦:
《桥梁工程》(上、下册)人民交通,200486
附录英文翻译错误!
未定义书签。
摘要
本设计根据毕业设计任务书给定的设计资料和地质资料,按照有关规和资料选择
2X20m装配式预应力混凝土空心板桥的方案进行设计。
桥址区处于构造强烈剥蚀地貌的斜坡地带,地形起伏较大。
本设计对该桥梁进行了完整的上部、下部结构计算、验算和施工图设计。
关键词:
预应力混凝土,空心板,桥墩,桥台,计算
Abstract
Inthepaper,Ichoosetheschemeof2*20massemblingtypeconcretehollowboardbridgeofprestressingforcetodesign,accordingtodesignmaterialswithdesignateddesignspecificationsofgraduationandgeologicalmaterialsThelocationdistrictofthebridgeisinthestructureanddegradeintheslopeareaofthegroundformstrongly,thetopographyrisesandfallsrelativelylargly.thetopographyrisesandfallsrelativelylargly.Inthedesign,Icarryontheintacttoptobridgethisoriginally,underpartstructurecalculate,checkingcomputationsanddesignedtheconstrctiondrawing.
Keyword:
Theconcreteofprestressingforce,hollowboard,thepier,thebidgeabutment,calculate
、八、亠
前言
本次毕业设计的目的在于培养学生综合运用所学知识,解决一般桥梁工程设计问题的能力。
要求做到以下三点:
(1)符合现行有关设计规;
(2)设计尽量采用新技术、新规;(3)根据方案比较和技术经济计算来确定桥梁结构,使所选方案达到安全、经济、美观。
本次毕业设计题目:
预应力钢筋混凝土空心板桥设计。
该桥单跨20米,共两跨。
本设计共分四大部分阐述设计过程和容。
第一部分为桥型方案比选;第二部分为桥梁上部结构计算、设计和验算;第三部分为下部结构的桥墩计算和设计和验算;第四部分为下部结构的桥台计算、设计和验算。
通过本次毕业设计,加深了桥梁工程、结构设计原理等基本理论和重要概念的理解,熟悉具体工程设计的计算容、步骤与方法等等,使理论和实践有了一个有机的结合。
在此次毕业设计中,与同学互相交流从他们那得到很大的帮助,在这里表示感。
由于本人接触实际工程少,无论理论或经验上都很欠缺,设计水平十分有限,设计中还存在不少缺点和错误,恳请各位老师及同学批评指正。
2006年6月
第I部分桥型方案比选
第一章桥型方案比选
1.1概述
该桥位于地区,处于某三级公路上桥面净宽7m.。
该桥为斜坡旱桥,桥址区峰峦重迭,谷深坡陡,属构造侵蚀的澜沧江“V”字型峡谷地貌形态,桥址区处于构造强烈剥蚀地貌的斜坡地带,地形起伏较大。
桥址区上覆为残坡积碎石土,松散〜稍密,厚一般为0.00〜10米,容许承载力
fk=300〜350kPa,岩土工程等级U〜川级。
覆盖层与下伏地层呈不整合接触。
桥址区下伏为古生界崇山群(P/h)地层,岩性为片岩夹变粒岩。
强风化片岩夹变粒岩,节理裂隙很发育,具差异风化,容许承载力fk=400〜450kPa,岩土工程等级川〜W级;弱风化片岩夹变粒岩,节理裂隙发育,RQD=2〜36%岩石单轴饱和抗压强度9.9MPa,岩土工程等级W〜V级。
桥址区地下水以松散岩类孔隙水为主,基岩裂隙水次之,富水性弱〜中等,且地下水位埋藏较深,地下水对墩台基础影响不大。
1.2主要技术指标
1)设计荷载:
公路U级
2)道路等级:
三级公路
3)桥面宽度:
净一7m,不设人行道,设50cm宽防撞护栏
6)地震烈度:
按8度设防
7)纵坡:
0.4%
8)横坡:
双向坡,2%。
1.3桥型方案比较
桥式方案比较是初步设计阶段的工作重点
1构思宗旨
(1).符合交通发展规划,满足交通功能要求,分孔跨径符合标准跨径•同时满足地基要求。
(2).设计方案力求简洁,力求做到经济.又要保证结构受力合理,技术可靠,施工方便。
2方案对比
方案一:
20米预应力混凝土简支T形梁桥
1)孔径布置
本方案选用2跨孔径,单跨标准跨径为20m
2)上部构造横向布置图
主梁选用T形梁
3)墩台基础
选用埋置式重力式桥台,桥墩采用钻孔灌注桩基础
4)施工方案
采用整体吊装。
预应力钢筋用后法拉工艺进行施工方案二:
20米预应力混凝土简支空心板桥
1)孔径布置
本方案选用2跨孔径,单跨标准跨径为20m
2)上部构造横向布置图
主梁选用空心板
800/2
3)墩台基础
选用埋置式重力式桥台,桥墩采用钻孔灌注桩。
4)施工方案
采用整体吊装。
空心板采用先法制造工艺进行预制施工。
3方案点评
(1)、从结构的外型看,方案一为梁式结构,方案二为板式结构。
(2)、根据构思宗旨,桥型方案应满足结构简单明了、受力合理、技术可靠、施工方便。
以上两个方案基本都满足这一要求。
(3)、方案二外形比较简单,制作方便,做成装配式的预制构件,重力小,架设方便,又经济。
该方案较好的体现了设计构思的思想,结构合理、工艺成熟。
方案一虽然也满足结构合理、工艺成熟,但造价较高。
(4)从施工难度看,两种方案的差别不大,都是充分利用当地材料,搭设少量支架,进行预制拼装。
结语:
这两个方案都符合安全、功能、美观的要求,但是方案二工期短、造价低。
因此以方案二作为推荐方案,进行设计。
第U部分公路预应力混凝土空心板桥设计书
第二章设计资料和结构尺寸
2.1设计资料
1)标准跨径:
20.00m
2)计算跨径:
19.60m
3)设计荷载:
汽车荷载:
公路U级
4)桥面净空:
净宽7m,本桥为直线桥,路拱横坡坡度为2.0%。
5)桥面纵坡:
桥面纵坡取0.4%
6)主要材料
1、混凝土:
空心板、铰接缝,桥面混凝土铺装层C40;防撞护墙为C25;桥面
面层为沥青混凝土。
混凝土技术指标表表2—1
种类
设计强度
标准强度
弹性摸量
轴心抗
压
轴心抗
拉
轴心抗
压
轴心抗
拉
C25(MPa)
11.5
1.23
16.7
1.78
2.80104
C40(MPa)
18.4
1.65
26.8
2.40
4
3.2510
2、预应力钢绞线:
预应力钢绞线技术指标表表2—2
种类
直径
弹性模量
抗拉设计强
度
抗压设计强
度
标准强
度
j15.2(75)
)15.2mm
11.95105M
Pa
1260MPa
390MPa
1860M
Pa
7)、计算方法:
极限状态法
8)、设计依据
1•中华人民国交通部部标准:
《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
2.中华人民国交通部部标准:
《公路桥涵设计通用规》(JTGD60—2004)
3.中华人民国交通部部标准:
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》
(JTDD62—2004)
4.中华人民国交通部部标准:
《公路桥位勘测设计规》(JTJ62-91)
5.中华人民国交通部部标准:
《公路抗震设计规》(JTJ004-98)
6.中华人民国交通部部标准:
《公路工程勘测桥涵施工技术规》(JTJ041—2000)
7.玲森:
《桥梁工程》,人民交通,1985
8.公路桥涵设计手册:
《梁桥》(上、下册),人民交通,1991
9.公路桥涵设计手册:
《基本资料》,人民交通,1991
10.易建国:
《桥梁计算示例集》,1991
11.叶见曙:
《结构设计原理》,人民交通,1997
2.2结构尺寸
本桥按三级公路桥梁设计,桥面净宽7米,两侧为防撞护墙。
全桥采用8块预制的预应力混凝土空心板,每块板的宽度为0.99米,采用先法施工。
桥梁横断面布置如下图2—1。
6讯倚:
10M0IUU
图2—1桥梁横断面(尺寸单位:
cm)
2.3、毛截面几何特性
1)、毛截面面积
板横断面如图2—2所示
AA'
2(A1
A2AA4)A5
1
A
9985
8415(cm2)
A
1
-5
2
2
512.5(cm)
A2
570
2
350(cm)
其中:
A3
丄5
2
2
65162.5(cm)
A4
丄5
2
1025(cm2)
A5
1
4
62.523068(cm2)
所以得
A
8415
2(12.5350162.525)30684247(cm2)
2))毛截面重心位置
求全断面对1/2板高处的静距:
S!
A2.52[A(2542.5
5)A(42.535)A3(1651542.5)A4
1042.5)]9128.33(cm2)
则毛截面重心距板高1/2处的距离为
dhS1/A2.15(cm)向下)
2
3)、毛截面对重心的惯距
1D.D
J
图2—2板断面尺寸单位:
cm
99853'262.52
IhA2.152[
1264
55312
2[A1(42.52.155)2
363
3
565严565
236
1053
Ai(42.52.15
(42.52.15
A3
A4.652]
5703
12
(42.52.15
I655
5066531.25
36…35)2
38898.338(191.74866337.83)2(
A4(42.52.1510
17.36123094.587142916.6673252.87538142.361
2204.62834.72218247.507)
4583078.59(cm4)
吕g
c
a
第三章力计算
3.1恒载作用力计算
1、桥面铺装及护拦重力
护栏的重力取用两侧共计15KN/m
桥面铺装:
0.067230.172426.46KN/m
为简化计算将护栏和桥面铺装的重力平均分配给每块桥板,得:
g1(1526.46)/85.18KN/m
2、铰和接缝重力
铰的面积:
2(AiA2A3A4)1100(cm2)
接缝面积:
1.08585(cm2)
得:
g2(110085)104242.84kN/m
3、行车道板重力
g342471042510.62kN/m
恒载总重力:
gg1g2g35.182.8410.6218.64kN/m
根据恒载集度计算所得恒载力见表3—1
恒载力表表3—1
何载
g
(kN/m)
L
(m)
M(kN.m)
Q(kN)
跨中^gL2
8
1/4跨
3.2—gL32
Q支点
丄gL
2
Q1/4点
4gL
单块板重
10.62
19.60
509.97
382.48
104.08
52.04
全部恒载
18.64
19.60
895.09
671.32
182.67
91.34
3.2活载作用力计算
对于用现浇混凝土众向企口缝铰接的装配式板桥,可利用交接板法来计算跨中的荷载横向分布,其支点处的荷载横向分布可利用杠杆原理法进行计算。
1、计算刚度参数丫
式中:
It为板截面的抗扭刚度,板的截面简化如图3—1所示。
按单箱截面计算It:
It
4b12h2
112h
3()
t1t2t3
bi
99t380.75(cm)
8513.758.7573.75(cm)
其中:
It
480.75273.7524、
611913845(cm)11、273.75
80.75()
8.7513.7518.25
厂c458307859/99、2c“一
5.8()20.0111
6119138451960
图3—1板断面尺寸简化单位:
cm
2、荷载横向分布影响线
根据横向共8块板,0.0111,由梁桥(上册)附表
(二)“铰接板桥荷载横向
分布系数表”,梁8—1至梁8—4,得到1号至4号各块板的横向影响线坐标值如表3—2,并据以绘制成0.0111的横向分布影响图如图3—2。
横向影响线坐标
板
号
载位
1号
2号
3号
4号
5号
6号
7号
8号
0.010
0.19
0.17
0.14
0.12
0.10
0.09
0.08
0.08
1
0.020
4
0
2
1
6
5
8
4
号
0.0111
0.24
0.19
0.15
0.11
0.09
0.07
0.06
0.06
3
8
0
6
2
5
5
0
0.19
0.17
0.14
0.12
0.10
0.09
0.08
0.08
9
3
3
0
4
3
5
1
2
0.010
0.17
0.16
0.14
0.12
0.11
0.09
0.09
0.08
号
0.020
0
7
9
7
0
9
1
8
0.0111
0.19
0.19
0.16
0.12
0.10
0.08
0.07
0.06
8
5
4
6
0
2
0
5
0.17
0.17
0.15
0.12
0.10
0.09
0.08
0.08
3
0
1
7
9
7
9
5
3
0.010
0.14
0.14
0.15
0.13
0.12
0.10
0.09
0.09
号
0.020
2
9
1
8
0
7
9
5
0.0111
0.15
0.16
0.17
0.14
0.11
0.09
0.08
0.07
0
4
1
8
6
5
2
5
0.14
0.15
0.15
0.13
0.12
0.10
0.09
0.09
3
1
3
9
0
6
7
3
4
0.010
0.12
0.12
0.13
0.14
0.13
0.12
0.11
0.10
号
0.020
1
7
8
4
4
0
0
6
0.0111
0.11
0.12
0.14
0.16
0.14
0.11
0.10
0.09
6
6
8
0
3
6
0
2
0.12
0.12
0.13
0.14
0.13
0.12
0.10
0.10
0
7
9
6
5
0
9
4
180180
3、计算车道荷载横向分布系数
按照《公路桥涵设计通用规》规定沿横向确定最不利荷载位置后,就可计算各板
跨中横向分布系数。
车道荷载横向分布系数按设计车道数,
其中mq1
布置车辆荷载进行计算,
本桥净宽
7米,按规定考虑两车道加载。
计算如下:
板号
1:
m2q
1丄(0.186
2
0.135
0.110
0.089)
0.26
板号
2:
m2q
1丄(0.172
2
0.144
0.115
0.093)
0.262
板号
3:
m2q
1
1(0.148
2
0.150
0.127
0.102)
0.264
板号
4:
m2q
1
1(0.123
2
0.143
0.141
0.115)
0.261
由计算结果可得,
板号3车道荷载横向分布系数最大,m
O
和施工方便,将各块板设计成同一规格,即以3号板进行设计
■Oqi
2q
0.264。
为了设计
4、支点处荷载横向分布系数
1.000.500。
将3
支点处荷载横向分布系数按杠杆法进行计算,算得m2q
号板的荷载横向分布系数汇总如表3—3
图3—33号板支点荷载横向分布影响线(尺寸单位:
cm)
何载
跨中一四分点mc
支点m0
两行车
0.264
0.500
3号板荷载横向分布系数表
表3—3
计算图见图3—3:
荷载横向分布系数沿桥跨的变化按跨中到四分点处保持不变的me,从四分点到
—__
|±:
1<
图3—4沿桥纵向m值的变化(尺寸单位:
cm)
5、活载作用力计算
(1)弯矩
车道荷载作用在一块板上的力数值,可以按截面力一般公式计算,即:
M
(1)miPyi
式中:
①为冲击系数;由《公路桥涵设计通用规》计算得
EIc
3.5Hz因
i13.2510410634734091.51432108
此1.5Hz
2l2:
mc219.62l18.6481000/9.81
13.5Hz14Hz,故0.1761nf0.01570.206;
2是多车道桥涵的车道荷载横向折减系数,按《桥规》规定横向布置设计
车道数为2条时取1.00;
3mi是沿桥跨纵向与荷载位置对应的横向分布系数;
4Pi为车道荷载的值;
5yi沿桥跨纵向与荷载位置对应的力影响线坐标值。
跨中弯矩计算:
-出
图3—5跨中弯矩计算(尺寸单位:
cm)
1.206(231.5575.0832.53)
1.206339.16
409.03kN.m
1/4跨弯矩计算:
M
(1)miP>yi1.206(0.2641793.6750.264247.90.343
1
—4.93.6757.9
2
1
0.343-
2
4.9
湮7.9)
3
1.206(173.6750.0524.408.13)
1.206256.25
309.04kN.m
(2)、剪力
由车道荷载作用而产生的力仍可按截面力的一般公式进行,即
Q
(1)miRyi
跨中剪力:
川」
L
川门
J
1
•;kMm
IJnJL
JJ.I
———————_…_S
_■—1~1
98〕
图3—7跨中剪力计算(尺寸单位:
cm)
Q
(1)miPiyi1.206(0.2642150.50.2643.6757.920.3430.61257.9)
1.206(28.387.663.32)
1.20639.36
47.47kN
1/4跨处的剪力:
1
H7']
图3—81/4跨剪力计算(尺寸单位:
cm)
训I鬥
Q
(1)miPiyi1.206(0.2642150.750.2644.97.920.3430.61257.9)
1.206(42.5710.223.32)
1.20656.11
67.67kN
支点处的剪力:
-y*
删it
序
号
何载类别
弯矩(KN•m)
剪力(KN)
跨中
L/4点
支点
跨中
L/4点
(1)
恒载
895.09
671.
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