计算书30m预应力简支T型梁桥设计.docx
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1、目录摘要IABSTRACTII第1章设计内容及构造布置11.1设计内容11.2方案比选21.3横截面布置41.4横截面沿跨长的变化71.5横隔梁的设置7第2章主梁内力计算72.1恒载内力计算72.2活载内力计算102.3主梁内力组合18第3章预应力钢束的估算以及布置193.1跨中截面钢束的估算与确定193.2预应力钢束布置193.3非预应力钢筋截面积估算及布置24第4章计算主梁截面几何特性244.1主梁预制并张拉预应力钢筋254.2灌浆封锚,主梁吊装就位并现浇300mm湿接缝254.3桥面、栏杆施工和运营阶段26第5章钢束预应力损失计算275.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失27
2、5.2由锚具变形、钢束回缩引起的损失285.3混凝土弹性压缩引起的损失295.4由钢束应力松弛引起的损失305.5混凝土收缩和徐变引起的损失315.6预应力内力计算及钢束预应力损失汇总32第6章主梁截面验算326.1截面应力验算336.2抗裂性验算37第7章锚固区局部承压验算39第8章主梁变形验算418.1荷载短期效应作用下主梁挠度验算418.2预加力引起的上拱度计算428.3预拱度的设置43第9章横隔梁计算439.1确定作用在跨中横隔梁上的计算荷载439.2跨中横隔梁的内力影响44第10章行车道板计算4710.1悬臂板荷载效应计算(边梁)4710.2铰接悬臂板荷载效应计算(中梁)48参考文献
3、52致谢5330m预应力简支T型梁桥设计专业年级: 姓名: 指导教师: 摘要:目前,预应力混凝土被广泛的使用于各种中小跨度的桥梁中,而且大量采用预应力混凝土将是未来桥梁发展的趋势。在本次毕业设计中,对目前在公路桥梁中经常使用的预应力混凝土简支T型梁桥的设计做了全面的介绍,其中包括调研,外文资料的翻译,方案设计,结构计算以及施工图的绘制,并对预应力混凝土梁桥的特点做了详细的介绍。在确定方案时,根据调研及查阅大量的资料,在此桥位上布置了钢管混凝土桥,钢筋混凝土箱型拱桥及预应力混凝土简支T型梁桥三种设计方案,根据“安全,功能,经济,美观”的原则,对各种桥型的优缺点进行了比选,而预应力混凝土简支T型梁
4、桥在此桥位上更具有竞争力,反映在工程造价比较低,施工工期短,施工技术成熟,因此,最终选择了预应力混凝土简支T梁桥为设计方案。 结构计算着重进行了上部结构的计算,包括截面尺寸的拟定,内力计算(恒载内力,活载内力和附加内力的计算,内力组合以及影响线),配筋设计,施工阶段和使用阶段的应力验算,承载能力极限状态强度验算,刚度验算,变形验算。通过本次毕业设计,进一步加深了我对桥梁以及预应力混凝土的认识。关键词: 预应力混凝土 T型梁桥 结构计算 设计方案 施工图 30m prestressed simply supported T-beam bridge designProfessional Grade
5、: Name:Teachers:Abstract: Nowdays, the pre-stressed concrete is extensively used in various kinds of bridges of medium and small span ,and it will be development trend of the bridge in the future to adopt the bridge of the pre-stressed concrete in a large amount in this graduation design ,overall in
6、troduction of the pre-stressed T-section concretebeam bridge among highway bridge often used at presentis made,includinginvestigationandresearch,translation,conceptualdesign ,calculation of structure and drawing, and make detailed introduction to the characteristicofpre-stressedconcretebridge.whilec
7、onfirmingthescheme ,according to investigation, research and information. the concrete-filled steel tubular arch bridge , the rigid bridge, cable-stayed bridge of three spans, suspension bridge .cable-stayed bridge of twospans,the pre-stressed T-section concrete beam bridge ,according to the princip
8、le of the design of the scheme , introduction to the advantage and disadvantage of the various bridges is made , but the pre-stressed T-section concrete beam bridge is in conformity with this location ,and the projection fabrication cost is lower, the time for a projection is very short ,constructio
9、n technology is ripe so , I choose the pre-stressed T-section concrete beam bridge on the location finally .The calculation of structure mainly includes the superstructure such as studying out size of section ,calculating the internal force (the calculation of the internal force under constant load,
10、 mobile load and additional load );the design of reinforcing;thechecking computation of the stress in the construction stage andwhenthebridges broughttouse;thechecking computation of the intensity under the limit state of carrying capacity.Through this graduation design, my understanding of the pre-
11、stressed concrete are strengthened further .Keywords: thepre-stressedconcrete T-sectionbeambridge calculation of structure design Projection draw第1章 设计内容及构造布置1.1 设计内容1.1.1 设计标准桥梁全长:34m标准跨径:30.00m 主梁全长:29.96m计算跨径:29.30m设计车速:100 km/h 桥面净空:高速公路,分离式,半幅桥全宽12.75m0.75+1+7.5+3+0.512.75m设计荷载:公路I级 两侧栏杆的总重:10.
12、65kN/m1.1.2 设计资料1、上部结构普通受力钢筋:采用R235和HRB335级钢筋;预应力钢筋:采用抗拉强度标准值pk=1860Mpa,公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线;混凝土:预制T梁、横隔梁、湿接缝、封锚端及桥面现浇混凝土均用C50,Ec=3.45桥面铺装采用沥青混凝土;锚具:预制T梁正弯矩钢束采用158型,159型和1510型系列锚具及其配件,预应力管道采用圆形金属波纹管。2、水文条件:水位随季节变化,不通航;两岸为微风化砂岩3、其他: 洪水频率 1/100,地震峰值加速度:0.05g。1.1.3 设计依据1、公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)2、公路钢筋
13、混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)3、公路桥涵设计手册(桥梁上册)(人民交通出版社2004.3)基本计算数据表 表1名称项目符号单位数据混凝土立方强度弹性模量轴心抗压标准强度抗拉标准强度轴心抗压设计强度抗拉设计强度fEcfckftkfcdftdMPaMPaMPaMPaMPaMPa503.4510432.42.6522.41.83预应力钢筋标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力con使用荷载作用阶段极限应力:荷载组合I荷载组合IIIfpkEpfpd0.75fpk0.65 fpk0.70 fpkMPaMPaMPaMPaMPaMPa18601.951051260139512
14、091302材料容重钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线123kN/m3kN/m3kN/m326.024.078.5钢束与混凝土的弹性模量比ny无量纲5.431.2 方案比选1.2.1 比选的标准比选的标准只要依据安全、功能、经济、与美观。其中以安全与经济为重。至于桥梁美观,要视经济与环境而定。1、安全安全的标准可以从行车安全、基础地质条件的安全与安全施工等几个方面考虑。行车安全主要通过桥面设置的布置来实现。基础地质条件应当真实,不要有虚假数据。2、功能桥梁的功能无非就是两个方面:一是跨越障碍(河流、山谷或线路),二是承受荷载。在方安中,应选择传力路线直接、简捷的结构形式,以保障结构功能的施工3、经济评
15、价一坐桥梁可以从一下几个方面进行:造价、工期和养护维修。造价包括材料费、人工费和机械设备费。工期:一座桥梁建设工期的长短与造价有很大的关系,上下部构造的类型的桥梁,要求特种设备的新体系的工期也长;非就地取材的桥型,不仅造价高,而且工期长;采用脚手架施工的工期长。而且有水毁之虞。都需一一加以考虑。在桥梁规定使用期限内经常维修费用的多少需要考虑,混凝土桥的养护和维护费用要比刚桥低的多。4、美观桥梁建筑是技术与艺术的结晶。一座美丽的桥梁,实际必须考虑本身造型的美观,还须与周遍环境相协调,使能成为当地优美的景点,受到人们的的欣赏。也可以成为当地的典型建筑标志。5、施工选择的桥型要能采用先进的施工方法。
16、并考虑施工单位的施工能力和机械设备。在一般的情况下选择简便熟悉可靠的施工方案。有时如需要用新的技术,应对其优点和不足之处进行比较。1.2.2 方案根据已知材料,可以初步拟定以下几种方案。方案一:钢筋混凝土箱型拱桥拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱桥与梁桥的区别不仅在于外形不同,更重要的是两者受力性能有较大的差别。由力学知,梁式桥结构在竖向荷载作用下,支撑处仅产生竖向支撑反力,而拱式结构在竖向荷载作用下,两端支撑处除了有竖向支撑反力外,还有水平推力,使拱内产生轴向压力,从而大大减小了拱圈的截面弯矩,使之成为偏心受压构件,截面上的应力分布与受弯的应力相比,较为均匀。因此拱式结构可以充分利用主
17、孔截面材料强度,使跨越能力增大。拱桥上部结构由主孔圈和拱上建筑组成,主拱圈是拱桥的主要承重结构,拱桥的下部结构由桥墩、桥台及基础组成,用以支承桥跨结构,将桥跨结构的荷载传至地基。钢筋混凝土箱型拱桥虽然造价最低,但是需要使用大量的木材,劳动力,工期也较长。拱的承载潜力大。但是伸缩缝多,养护较麻烦,纵坡较大,土方量较大。方案二:钢管混凝土桥钢管混凝土拱桥的受力特点:由于钢材在弹性工作阶段时,他的泊松比s变动很小,在0.250.30之间,而混凝土的泊松比c随着纵向力的增加从低应力的0.167左右逐渐增加到0.5接近破坏时,将超出0.5。因此内填混凝土型圆钢管混凝土随着轴向力N的增大。混凝土的泊松比c
18、迅速超过钢管的泊松比s使的混凝土的径向变形受到钢管的约束而处于三向受力状态,其承载力大大提高。同时钢管的套箍作用大大提高了混凝土的塑性性能,使得混凝土,特别是高强混凝土脆性的弱点得到了克服。另一方面。混凝土填于钢管之内,增强了钢管的管壁稳定性刚度也远大于钢结构,使其整体稳定性也有了极大的提高。在施工方面,钢管混凝土中的钢管可作为劲性骨架甚至是模板,施工吊装轻,进度快,施工用钢量省,具有强度大、抗变形能力强的优点,结构轻巧、造型美观,但是这种结构的桥梁的施工技术复杂,制造和安装的精度要求高,施工,施工要使用一些大型的机械,难度也比较大,因此这里不予采用。方案三:预应力混凝土T型梁预应力混凝土T型
19、梁结构简单,受力明确,上部结构主要采用预制吊装法。构件由于是工厂生产,质量好。有利于保证构件的质量和尺寸的精度,并可能多的采用机械化施工;上下部可以平行施工作业。可以缩短现场工期;有效的利用了劳动力,这样就可以节约降低工程造价;施工速度快。由于构件制成后要存放一段时间,因此在安装是已经有了一定的期龄。可以减少预应力的收缩、徐变引起的变形。而且这种桥型与当地的环境、地理相适合,有可以就地取材,施工设备也可以容易实现,所以应当采取这种桥型,较为适宜。从以上三种方案比较来看,综合“安全、经济、美观、适用”的原则, 由于此桥是高速公路,对桥梁的承载能力要求较高,施工进度也要尽快完成,所以我选择了做单跨
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