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高速公路(64+2×113+64)m连续梁桥设计

添加时间:2020/08/01 来源:西南交通大学 作者:未知
本设计主要采用桥梁博士3.0分析软件来进行结构内力分析计算,期间也用了Autocad 和Excel进行辅助设计。全桥上部结构共分为112个梁单元,定义有51个施工阶段。
以下为本篇论文正文:

摘    要

  本设计为高速公路(64+2×113+64)m连续梁桥设计。本设计的桥梁为单室,三车道,四跨公路连续梁桥,桥面宽度为12.75m,桥底宽7m.支座处梁高为7m,跨中处为 3m,按1.6次抛物线变化;底板厚度支座处为0.8m,跨中为0.4m,线性变化;腹板厚度支座处0.7m,跨中处0.4m,线性变化。桥轴线为直线,采用2%的横坡设计,不设置纵坡。设计荷载为公路-Ⅰ级。

  本设计主要采用桥梁博士3.0分析软件来进行结构内力分析计算,期间也用了Autocad 和Excel进行辅助设计。全桥上部结构共分为112个梁单元,定义有51个施工阶段。

  本设计的顺序是在CAD中画好各个截面,导入桥梁博士完成桥梁建模。并把每个毛截面的特性和内力以文本的形式输出。对荷载进行简单组合,把自重内力与移动活载内力进行组合用来初步估算纵向预应力钢筋束量。运行桥梁博士数据计算,根据估算的预应力钢筋束在桥梁博士中调束,最后以文本的形式输出桥梁的预应力损失和各个次内力的数据。接着进行各项验算,若验算通过则设计成功,否则返回进行调束,进行验算,直至验算通过。最后出图并编写计算书。

  关键词:预应力混凝土;梁桥;悬臂浇筑施工;设计;

高速公路

 Abstract

  The design for the highway (64 +2 × 113 +64) m continuous girder bridge design. The design of the bridge is a single room, three-lane, four-span continuous girder road bridge deck width 12.75m, bridge bottom width 7m. Bearing beam at a height of 7m, at midspan is 3m, by 1.6 times parabola; backplane thickness at the support of 0.8m, cross for 0.4m, linear change; web thickness bearing at 0.7m, at midspan 0.4m, linear. Bridge axis is a straight line, using a 2% cross slope design, do not set the longitudinal slope. Design load for the highway -1.

  This design uses Dr. Bridges 3.0 analysis software for structural analysis and calculation of internal forces, also used during the Autocad and Excel aided design. Ministry of full bridge girder structure is pided into 112 units, there are 51 definitions construction phase.

  The design is in the order of the CAD drawing the various sections, the import is completed, Dr. bridge bridge modeling. And the characteristics and internal forces the output of each section of the hair in the form of text. For simple load combination, the weight of internal forces and moving live load force combined to preliminary estimates the amount of longitudinal prestressing tendons. Dr. Run bridge data calculation, based on estimates of prestressing tendons, Dr. bridge beam tuning in, the final form of text output bridge prestressing loss of secondary forces and various data. Followed by the checking, checking through the design if successful otherwise returns be adjusted beam, checking, checking up through. Finally, a map and written calculations.

  Keywords: prestressed concrete; bridge; cantilever casting construction; design;

目 录

  第1章 绪论

  1.1  预应力混凝土连续梁桥概述

  由于高速公路比普通公路速度高很多,所以其设计规范比较严格。高速公路桥梁主要以桥梁刚度以及整体性为主。因为此特殊原因,高速公路桥梁的施工造价也很高。设计时也要重点考虑。连续梁桥是适合跨径介于20-300m之间的桥型,也是目前应用广泛的公路和铁路桥梁形式。

  本设计采用箱型截面,箱型截面具有较好的抗弯和抗扭特性。预应力混凝土连续箱梁桥受力极其复杂,其箱型截面腹板的主拉应力极其重要,如果腹板上的主拉应力超限,会使腹板出现裂缝,如果设计不当,会造成裂缝过多,进而导致桥梁跨中挠度过大,一来桥梁美观受到影响;二来对桥梁的整体刚度也有很大影响。

  1.2  毕业设计的目的和意义

  本次设计的具体内容是(64+2×113+64)m公路预应力混凝土连续梁桥设计,桥宽为26.5m,单幅设计。全桥上部结构共分为112个梁单元,定义有51个施工阶段。本设计中主要利用的软件主要有桥梁博士、Excel编程计算、CAD软件。

  1.3  施工工艺

  1.3.1 施工特点

  主要部分0号块,是整个预应力混凝土连续桥梁的核心,0号块最先被浇筑,然后以0号块为操作平台,在上面安装施工器械、挂篮。然后对称浇筑1、2、3、4号块等等。由于0号块的特殊作用。其跨度一般为12m.0号块内部结构复杂,普通钢筋和预应力钢筋交错,中间需要增设刚性横隔板以传递荷载。0号块中间设有过人小洞。由于在施工过程中昼夜温差大、混凝土收缩徐变等问题导致合拢段两侧桥梁变形不一致,进而出现内力传递出现问题。

  1.3.2 施工顺序

  下面是施工顺序及所需的天数:

  1.0#块浇筑。由于是悬臂施工,合龙之前0#块通过固定支座固定在桥墩上(30天)

  2. 等0#块强度达到一定要求,进行预应力张拉(1天)

  3.1#块挂篮安装。(2天)

  4.1#块安装。(8天)

  5.重复前面步骤,直至合龙段前三个施工阶段开始用满堂支架施工边跨现浇段。(28天)

  6.继续施工,至合龙段,进行边跨合龙。(8天)

  7.边跨顶、底板束张拉。(2天)

  8.中跨合龙。(8天)

  9. 中跨顶、底板束张拉。(2天)

  10.改变约束条件。(2天)

  11.桥面铺装。(30天)

  12.收缩徐变。(1000天)

  1.3.3 设计流程

  1. 根据经验公式拟定桥梁的截面尺寸。

  2. 利用桥博软件建立桥梁模型,并确定施工阶段,使用阶段阶段。

  3. 利用桥博软件计算内力,并进行组合。按照组合情况计算配筋情况。并确定预应力筋的布置。

  4. 将算好的钢筋画到CAD中,并导入桥梁博士中。

  5. 计算由不均温差、支座沉降、收缩徐变产生的次内力。

  6. 进行承载力极限状态和正常使用极限状态下的强度、应力和变形验算。若验算不合格,修改截面或调整配束直至验算合格为止。

  7. 当一切都通过时,绘制施工图,编写计算书。



  第2章 整体设计说明
  2.1  设计的基本资料
  2.1.1 主要技术指标
  2.1.2 所用材料规格
  2.2 截面尺寸的拟定
  2.2.1 梁高的拟定
  2.2.2 腹板总厚度的拟定
  2.2.3 底板厚度的拟定
  2.2.4 截面尺寸的最后拟定
  2.2.5 截面尺寸图
  2.3 主梁的施工分段

  第3章 桥梁建模
  3.1 桥梁博士3.0的简介
  3.2  利用桥梁博士建模
  3.2.1输入单元信息
  3.2.2 输入施工阶段信息
  3.2.3 输入使用阶段信息

  第4章 主梁结构内力计算
  4.1  主梁恒载内力计算
  4.1.1 分段截面的几何特性
  4.1.2施工时的荷载
  4.1.3 所用二期恒载
  4.1.4 桥博计算模型
  4.1.5 恒载计算结果
  4.2 活载内力计算结果

  第5章 预应力筋的估束和布置
  5.1  预应力筋的估算原理
  5.2  预应力筋的估算
  5.2.1组合最不利荷载
  5.2.2 估算预应力钢筋
  5.3 预应力筋的布置
  5.3.1 CAD模型中钢筋图的布置
  5.3.2 桥梁博士模型中钢筋图的布置

  第6章 预应力损失及有效预应力计算
  6.1  预应力损失计算原理
  6.1.1 管道摩阻损失计算
  6.1.2 锚头变形损失计算
  6.1.3 温差损失计算
  6.1.4弹性压缩损失计算
  6.1.5 钢筋松弛损失计算
  6.1.6 混凝土收缩徐变损失计算
  6.2  有效预应力值计算

  第7章 次内力的计算
  7.1  收缩、徐变次内力
  7.2  温度次内力
  7.3  支座不均匀沉降引起的次内力
  第8章 结构验算
  8.1  内力组合与验算
  8.1.1 承载能力极限状态基本组合
  8.1.2正常使用极限状态短期效应组合
  8.1.3正常使用极限状态长期效应组合
  8.2 承载能力极限状态下的正截面验算
  8.3  正常使用极限状态计算
  8.3.1 正常使用极限状态计算理论
  8.3.2使用阶段正截面应力验算
  8.4 挠度验算

  第9章 主要工程量
  9.1  混凝土用量
  9.2  预应力钢绞线用量
  9.3  锚具用量估算

毕业设计总结

  在做毕业设计这段时间内,我时刻严格要求自己,认真地查阅资料,仔细地进行分析计算。在遇到不懂的问题时,能找同学帮忙的,先找同学互相讨论。其他不能定论的问题就去请教老师。

  首先,通过这次毕业设计,我对大学四年所学的知识有了更深的认识。毕业设计不考察了我们对所学课程的综合应用,同时,也锻炼了我们在面对实际问题时,如何去考虑问题,同时分析问题,最后解决问题的能力。在过去三个月里,在老师辛勤的指导下,我独立系统地完成了此次设计,同时也基本掌握了高速公路桥梁工程设计的整个过程。

  其次,毕业设计也让我学到了许多新的东西。在本次设计中,主要采用桥梁博士3.0来进行连续梁桥的计算和设计。通过本次毕业设计,基本上掌握了桥梁博士的使用方法,同时,通过毕业设计,我对一些土木常用的软件如Office、AutoCAD也更加熟练。并且我对高速公路连续梁桥设计的一般要求和原则有了进一步掌握,对公路桥梁规范也有了一定的了解。

  最后,在做本次毕业设计的过程中,本人也表现出以下不足:截面设计比较保守,造成材料的浪费;对于新软件(桥梁博士)的适应能力差,导致前面费了好多时间都在熟悉软件;自己的打字速度有点慢,特别是编辑公式时。这些对于我以后的工作都是致命的弱点,所以今后我必须认真改进。

  通过此次毕业设计,我有以下体会:第一、对于我们搞土木工程的人来说,我们必须有以严谨的态度对待自己的工作,切不可疏忽大意!第二、通过毕业设计的系统学习,我发现桥梁结构的复杂程度远超过我们的想象,计算量也特别大,这就要求我们必须要掌握扎实的基本功。第三、软件的学习与应运对于我们搞设计的尤为重要,我们应该抽时间学习这方面的知识。第四、在毕业设计设计的过程中,有好多地方自己不甚了解,找同学帮忙之后,豁然开朗,感觉从同学身上学习到了很多。

  总之,通过本次毕业设计,我真正的感觉到自己在各个方面都有了很大提高。

致谢

  经过近三个月紧张的努力,我终于顺利完成了桥梁毕业设计。在这段时间期间有我自己的辛勤努力,但也得到了很多人的帮助,正是由于他们的帮忙,才使我能顺利完成毕业设计。

  首先,感谢我成熟的摇篮---西南交通大学,严格遵循精勤求学,敦笃励志,果毅力行,忠恕任事的校训,使我获益匪浅。四年间,我的土木工程理论知识和实践经验都有了很大提高,为今后的学习工作打下坚实的基础。

  其次,我要感谢大学四年教过我的各位老师,特别是力学和专业课,以及英语老师。是他们帮我奠定了坚实的基础,能够把外文翻译以及毕业设计继续下去。

  然后,要特别感谢我的导师副教授,以及杨永清教授、李晓斌、陈远久老师,是他们让我在毕业设计中找到了方向,让我学到了很多课本上没有的经验,并且给了我许多建设性的建议。老师知识渊博、治学严谨、认真负责,在整个毕业设计过程中给予了我很多帮助,让我获益匪浅,对此,我表示诚挚的感谢和崇高的敬意。

  在论文完成过程中,肖国良同学,化苏文同学,以及何平同学等,都给予我很大帮助,在此一并表示感谢。

  眨眼之间,即将离开大学校园;眨眼之间,即将踏上工作岗位,步入社会。但是毕业设计的这段时光我会牢记在心,在毕业设计中我所学到的,包括知识和做人的道理,都将会是我今后的资本。再次谢谢大家!

  参考文献
  【1】 中交公路规划设计院。JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范。北京。人民交通出版社。2004;
  【2】 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);
  【3】 李乔。混凝土结构设计原理。第2版。北京:中国铁道出版社,2009;
  【4】 彭伟。钢结构设计原理。成都。西南交通大学出版社。2004;
  【5】 中交公路规划设计院。 JTG TD60-2001公路桥梁抗风设计规范。北京。人民交通出版社。2004
  【6】 李亚东 桥梁工程概论 西南交通大学出版社 2000;
  【7】 杨高中 桥梁学术论文集 人民交通出版社 2007.1;

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