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文檔簡介
1、1 西北農(nóng)林科技大學 North West Agriculture and Forestry University 畢業(yè)設計答辯畢業(yè)設計答辯柞小高速老莊河大橋結(jié)構(gòu)設計柞小高速老莊河大橋結(jié)構(gòu)設計 柞小高速老莊河大橋結(jié)構(gòu)設計初步設計為柞小高速老莊河大橋結(jié)構(gòu)設計初步設計為69m+120m+69m的預應力混凝土箱形連續(xù)梁橋。的預應力混凝土箱形連續(xù)梁橋。該橋采用并列雙幅布置,左、右幅橋等長。該橋采用并列雙幅布置,左、右幅橋等長。 上部結(jié)構(gòu)為預應力鋼筋混凝土單箱雙室梁。上部結(jié)構(gòu)為預應力鋼筋混凝土單箱雙室梁。邊跨支點處梁高邊跨支點處梁高1.8m,中跨支點中跨支點7.0m,跨中截面跨中截面2.7m。為降低主梁
2、高度,減少預應力引起的上拱。為降低主梁高度,減少預應力引起的上拱度,該橋按全預應力混凝土構(gòu)件設計,主梁配筋度,該橋按全預應力混凝土構(gòu)件設計,主梁配筋采用預應力筋和非預應力筋混合配筋。預制件在采用預應力筋和非預應力筋混合配筋。預制件在張拉鋼絞線時混凝土的強度應達到張拉鋼絞線時混凝土的強度應達到85%以上張拉。以上張拉。 下部橋墩為鋼筋混凝土圓形雙柱式墩,下部橋墩為鋼筋混凝土圓形雙柱式墩,墩柱上墩柱上直徑直徑2.4m;下直徑;下直徑3m,橋墩基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基橋墩基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ),樁徑礎(chǔ),樁徑1.5m,樁基為單排樁形式,采用正循環(huán)樁基為單排樁形式,采用正循環(huán)泥漿護壁成孔。泥漿護壁成孔。設計概況
3、設計概況橋橋梁梁資資料料u設計荷載:公路級 ,車道荷載10.5kN/m、 車輛荷載360kN車、群荷載2.5 kN/m u橋面寬度:凈11.25m2+1.52m(人行 道)+2m中央隔離帶) +20.5m(護欄)u上部結(jié)構(gòu):預應力鋼筋混凝土箱行連續(xù)梁u下部結(jié)構(gòu):雙柱式橋墩(墩柱高3.5m) 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)(樁身高38.0m)u橋面鋪裝:采用C40防水混凝土為10cm 混凝土墊層平均厚度20cmu坡度: 橫坡2%、縱坡2.5%u材料: 預應力鋼筋采用7j15.2鋼絞線 非預應力鋼筋采用直徑12mm的用 級螺紋鋼 筋 ,直徑12mm的用級光圓鋼筋 主梁采用C50混凝土,墩臺采用C30混凝土設計依據(jù)
4、 u (1)公路橋涵設計通用規(guī)范(JTGD60-2004)u (2)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTGD62-2004)u (3)公路橋涵施工技術(shù)設計規(guī)范(JTJ041-89)u (4)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設計規(guī)范(JTJ024-85)u (5)公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范(JTJ022-85) 本設計選取了三個不同類型的橋型方案進行比選圖,如下:u 方案一:280m獨塔雙跨式斜拉橋,采用單箱三室等高度箱梁。u 方案二:69m+120m+69m預應力混凝土連續(xù)梁橋,采用單箱雙室變高度箱梁。u 方案三:270m中承式拱橋,采用等截面肋拱。方案比選方案比選方案二細部尺寸方案二細部尺寸
5、本設計采用變高度的直線梁。根據(jù)橋梁設計常用數(shù)據(jù)手冊第 481、482 頁關(guān)于截面細部尺寸的規(guī)定:支點處:H=(1/151/20 ) L,跨中 H=( 1/301/5)L,箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力,一般來講:變截面的底板厚度也隨梁高變化,底板一般為 25-100cm(變厚),頂板 25-30cm(等厚),腹板一般為 30-80cm(變厚)。綜上所述:確定邊跨支點處梁高1.8m,中跨支點7.0m,跨中截面2.7m,頂板30cm,支點處底板60cm,跨中處底板25cm,腹板60cm。預應力混凝土箱梁
6、內(nèi)力計算: (1)永久荷載內(nèi)力計算 (2)可變荷載內(nèi)力計算; (3)內(nèi)力組合; (4)預應力筋的計算與布置 (5)預應力損失計算 (6)主梁截面幾何特性計算; (7)主梁截面驗算;上部結(jié)構(gòu)計算上部結(jié)構(gòu)計算下部結(jié)構(gòu)計算下部結(jié)構(gòu)計算(1)支座設計(2)墩身設計與驗算(3)樁基礎(chǔ)設計永久荷載計算永久荷載計算 本設計計算的永久荷載有:一期恒載、二期恒本設計計算的永久荷載有:一期恒載、二期恒載、基礎(chǔ)變位引起內(nèi)力。載、基礎(chǔ)變位引起內(nèi)力。(1)一期恒載計算:用)一期恒載計算:用CAD面域命令和面域命令和massprop 計計算出截面面積或使用算出截面面積或使用midas中截面特性編輯器計算。中截面特性編輯器
7、計算。(2)基礎(chǔ)變位引起內(nèi)力:計算方法是三跨連續(xù)梁的)基礎(chǔ)變位引起內(nèi)力:計算方法是三跨連續(xù)梁的四個支點中的每個支點分別下沉,其余的支點不動,四個支點中的每個支點分別下沉,其余的支點不動,所得到的內(nèi)力進行疊加,繪制彎矩、剪力包絡圖,所得到的內(nèi)力進行疊加,繪制彎矩、剪力包絡圖,取最不利的內(nèi)力范圍。取最不利的內(nèi)力范圍。 可變荷載計算可變荷載計算 本設計計算的可變荷載有:汽車荷載、人群荷載、溫差本設計計算的可變荷載有:汽車荷載、人群荷載、溫差應力。應力。(1)汽車荷載內(nèi)力計算:)汽車荷載內(nèi)力計算: a 沖擊系數(shù):用沖擊系數(shù):用橋通規(guī)橋通規(guī)4.3.2,連續(xù)梁結(jié)構(gòu)基頻公式計,連續(xù)梁結(jié)構(gòu)基頻公式計算。算。
8、b 橫向折減系數(shù)、縱向折減系數(shù)橫向折減系數(shù)、縱向折減系數(shù):橋梁工程橋梁工程課本第課本第39頁頁 c 橫向分布系數(shù):方法一:采用增大系數(shù)乘以車道折減系橫向分布系數(shù):方法一:采用增大系數(shù)乘以車道折減系數(shù),方法二:采用等剛度原則,將連續(xù)梁的某一跨等代為等數(shù),方法二:采用等剛度原則,將連續(xù)梁的某一跨等代為等跨徑等截面簡支梁來計算荷載的橫向分布系數(shù)跨徑等截面簡支梁來計算荷載的橫向分布系數(shù) ,本設計采,本設計采用方法一用方法一可變荷載計算可變荷載計算(2)人群荷載:同汽車荷載計算方法人群荷載:同汽車荷載計算方法(3)溫差應力計算:使用)溫差應力計算:使用midas計算溫度應力,本橋橋面采用計算溫度應力,本
9、橋橋面采用10cm瀝青混凝土鋪裝。根據(jù)瀝青混凝土鋪裝。根據(jù)橋通規(guī)橋通規(guī)表表4.3.10-3規(guī)定差基規(guī)定差基數(shù)為:數(shù)為:,14度到度到5.5度線性變化階段厚度線性變化階段厚10cm,5.5度到度到0度的線性變化階段厚度的線性變化階段厚30cm,計算簡圖如下,取跨中截面進,計算簡圖如下,取跨中截面進行計算把截面單元劃分為四份:行計算把截面單元劃分為四份:溫度效應計算簡圖 荷載效應組合荷載效應組合 荷載效應組合包括:承載能力極限狀態(tài)組合荷載效應組合包括:承載能力極限狀態(tài)組合 ;正常使;正常使用極限狀態(tài)組合用極限狀態(tài)組合 。而正常使用極狀態(tài)組合包括:短期作用。而正常使用極狀態(tài)組合包括:短期作用組合;長
10、期作用組合。組合;長期作用組合。 在組合過程中注意:結(jié)構(gòu)的重要系數(shù);各種荷載的分在組合過程中注意:結(jié)構(gòu)的重要系數(shù);各種荷載的分項系數(shù)項系數(shù)預應力筋的計算與布置預應力筋的計算與布置(1)計算原理:)計算原理:spepM /WN=e10.85+AW (荷載短期效應彎矩組合設計值) con(1-20%)peppNnA(預應力損失,按20%的控制應力計) (2)配筋表:按短期效應最大組合)配筋表:按短期效應最大組合 ,按短期效應最小組合,按短期效應最小組合 ,然后去兩種配筋表的最大鋼絞線根數(shù)。然后去兩種配筋表的最大鋼絞線根數(shù)。預應力筋的計算與布置預應力筋的計算與布置(3)鋼束的布置:)鋼束的布置: a
11、 注意混凝土保護層厚度 b錨具的間距不應小于2倍的波紋管直徑 c留有一定數(shù)量的備用管道,一般占總數(shù)的1%d 具體布置詳看布置原則,布置構(gòu)造要求(4)配筋表:按短期效應最大組合)配筋表:按短期效應最大組合 ,按短期效應最小組合,按短期效應最小組合 ,然后去兩種配筋表的最大鋼絞線根數(shù)。然后去兩種配筋表的最大鋼絞線根數(shù)。預應力損失的計算預應力損失的計算公預規(guī)規(guī)定,預應力混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)計算中,后張法應考慮下列因素引起的預應力損失值。預應力筋束與管道壁之間的摩擦 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮 混凝土的彈性壓縮 預應力筋束的應力松弛 混凝土的收縮和徐變 1l2ll4l5l6主梁截面特性計算主梁截面特性計算 主梁截面特性計算包括:凈截面計算和換算截面計算兩部分。 凈截面幾何性質(zhì)為毛截面去除預應力孔道后截面的性質(zhì);換算截面幾何性質(zhì)為孔道壓漿后鋼束與混凝土梁形成的整體后的截面性質(zhì)。前者用于施工階段的內(nèi)力計算,后者用于使用階段。 凈截面和換算截面幾何性質(zhì)主要計算截面形心、截面積和截面慣性矩。主梁截面驗算主梁截面驗算 主梁截面驗
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