桥梁工程专业本科毕业设计论文VIP

本科毕业设计330m连续刚构桥设计Design of 330m Continuous Rigid-Frame Bridge学 院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2018 年 6 月学士论文版权使用授权书本学士论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学士论文的规定。特授权北京交通大学可以将学士论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日北京交通大学毕业设计（论文） 中文摘要i中文摘要摘要：连续刚构的结构特点是将连续梁的桥墩与梁部固结, 从而减小支座处的负弯矩和增强结构的整体性。由于桥墩一般属于小偏压构件, 故与连续梁结构的桥墩相比配筋不会增加很多, 而梁体受力则更为合理 , 因而在同等条件下连续刚构要比连续梁在经济性上更为合理。此外, 墩梁固结在一定程度上避免了大吨位支座设计与制造的困难。本课设以茅以升公益桥项目为背景，完成 330m 连续刚构设计。主要研究内容包括： (1) 通过参考国内外城市公路规范及类似跨度桥梁设计方案，初步拟定所研究和设计的刚构桥的主梁截面尺寸。(2) 应用桥梁有限元分析软件 MIDAS 建立素混凝土桥梁模型，进行荷载组合并对其进行内力分析。根据分析结果估算各截面所需预应力钢筋的数目，同时结合一定的工程实际,对其进行初步布置。(3) 应用 MIDAS 软件按悬臂法施工步骤建立包含预应力钢束的施工阶段桥梁模型，对各阶段进行强度检算，调试通过后得到最终合拢后的桥梁模型。(4) 依据设计规范对主梁关键截面进行强度检算和抗裂性检算，并绘制相关图纸。关键词：城市公路；预应力混凝土刚构桥； MIDAS；配筋计算北京交通大学毕业设计（论文） 英文摘要iiABSTRACTABSTRACT: Continuous rigid frame is a continuous beam with bridge pier and girder consolidated together, to reduce the negative bending moment of the support and strengthen the integrity of the structure. Due to the bridge pier is a small eccentric compression member, therefore, compared with continuous beam bridge pier reinforcement does not increase a lot, and the beam body stress is more reasonable, thus under the same conditions of continuous rigid frame continuous beam is more than the economy. In addition, the pier girder consolidation is also to a certain extent, overcome the difficulties of large tonnage bearing design and manufacture, also saves pier beam in the process of continuous beam construction temporary rigid fixity, meeting again after adjusting the construction process This subject set by the Mao Yishen Public-benefit bridge as the background, completes 3 x 30m continuous rigid frame design. The main research contents include: (1) by reference to design of urban high way bridges specification and bridges of similar span at home and abroad, the research of prestressed concrete continuous girder bridge of girder cross section size is proposed. (2) the application of bridge finite element analysis software MIDAS plain concrete bridge model is established, the load combination and carries on the internal force analysis. According to the analysis results to estimate the cross section required the number of prestressed reinforcement, and carries on the preliminary layout. (3) the application of MIDAS software according to the method of cantilever construction steps include construction of the prestressed steel beam bridge model is established, the intensity is checked, for each phase to be finally closed after debugging through the bridge model. (4) according to the design specifications of main girder strength and crack resistance is checked on the key section is checked, and draw the relevant drawings. Key words: high speed railway; Prestressed concrete continuous girder bridge; The cantilever method; MIDAS. Reinforcement calculationKEYWORDS：urban high way bridge ; continuous rigid frame bridge; the cantilever method; MIDAS; reinforcement calculation北京交通大学毕业设计（论文） 目录iii目 录中文摘要 .IABSTRACT.II目 录 .III1 引言 .12 设计基本资料 .32.1 工程概况 .32.1.1 主要技术指标 .32.1.2 材料规格 .32.2 设计标准和规范 .33 方案比选 .43.1 桥型方案拟定 .43.2 连续刚构桥方案 .53.3 连续梁桥方案 .63.4 梁拱组合体系桥方案 .63.5 方案比较和最优方案确定 .74 结构尺寸拟定 .104.1 截面形式 .104.2 主梁截面高度 .104.3 箱梁截面细部尺寸 .104.3.1 箱梁腹板厚度 .104.3.2 箱梁底板厚度 .114.3.3 箱梁顶板厚度 .115 MIDAS 模型建立及主梁内力分析 .135.1 模型建立 .135.1.1 划分节点和单元 .135.1.2 定义材料和截面特性 .145.1.3 定义边界条件 .155.2 荷载定义与添加 .165.2.1 结构自重、二期恒载 .165.2.2 整体升降温 .175.2.3 支座沉降 .185.2.4 移动荷载 .195.3 荷载工况组合 .205.4 运行分析 .21北京交通大学毕业设计（论文） 目录iv6 预应力钢筋计算及布置 .236.1 控制截面选取及截面特性计算 .236.2 预应力筋配筋计算和布置 .246.2.1 钢预应力配筋计算 .246.2.2 预应力钢束布置 .276.3 预应力损失计算 .287 梁体验算 .347.1 承载能力极限状态验算 .347.1.1 正截面抗弯验算 .347.1.2 斜截面抗剪验算 .367.2 正常使用极限状态验算 .387.2.1 抗裂验算 .387.2.2 受 拉 区 钢 绞 线 最 大 拉 应 力 验 算 .407.2.3 正 截 面 混 凝 土 最 大 压 应 力 验 算 .428 施工方法流程简要介绍 .469 结论 .47参考文献 .48致 谢 .49声 明 .50附 录 .51北京交通大学毕业设计（论文） 正文11 引言桥梁是交通的重要设施之一,是跨越山沟、河流、道路、海峡和海湾的大型结构工程，在公路、铁路、城市和农村道路以及水利等工程建设中，往往成为全线通车的关键。熟话说要致富，先修路。随着公路和铁路建设的发展，桥梁建设在道路工程中所占比重越来越大。尤其对于山岭地区，桥梁建设的发展，将会极大地推动该地区经济的发展。2011 年时值茅以升先生诞辰 115 周年和基金会成立 20 周年,基金会决定启动茅以升公益桥“小桥工程”项目，为我国西部少数民族偏远贫困地区的少年儿童架设安全求学之桥，为高校土木工程专业的学子搭建社会实践和社会服务的平台。这一善举，得到教育部、住房和城乡建设部、交通运输部、铁道部、清华大学等高校和企业、科研院所的热情支持,而本课题正是在此背景下所提出的。桥梁的分类方式有很多，如按结构体系分类、按用途不同分类、按桥梁跨径分类、按建造材料分类、按跨越障碍分类、按平面布置分类等，最常见的是按结构体系分类，由于本课题的设计对象是 330m 的连续刚构桥，所以后面将着重对中等跨度的刚构桥进行介绍和分析，后面的施工方法和方案比选主要介绍的对象也是刚构桥。刚架桥是一种介于梁桥与拱桥之前的结构体系，它是由桥跨结构和墩台结构整体相连的桥梁。其桥墩与主梁共同参与抵抗外荷载，受力特点是桥墩与主梁刚性连接，因而在主梁端部存在负弯矩，从而减少了跨中截面出的正弯矩，此时支座不仅提供竖向力同时还承担一部分弯矩。由于梁与柱的刚性连接、梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系不仅成为压弯结构，同时也是推力结构。刚架桥的所使用的材料主要为钢筋混凝土，比较适合作为于中、小跨度的桥梁的建筑方案，在设计要求中需要较大的桥下净空和建筑高度时，刚构桥也是一种比较有竞争力的桥下方案。对于连续刚构桥的施工方法，常用的有悬臂施工和满堂支架两种。由于刚构桥的结构特点，悬臂施工法在刚构桥施工中的使用率较高。悬臂浇筑法一般的顺序是先浇筑完桥墩部分，再从桥墩开始，两侧对称进行现浇梁段。由于这种施工方式不需要跨间支架的设置，从而使用少量机具设备，因此可以很方便的在跨越深谷和河流，以及大跨径连续梁桥施工等施工条件下使用。但结合本设计课题的具体情况来看，满堂支架的施工方法更加适合。因为对于 330m 的桥跨布置来说，由于跨度较小，而且又是等跨的桥梁，使用悬臂施工的方法反而在具体施工操作上会有很多不方便的地方。相比之下，满堂支架的施工方式能够保证桥梁受力结构在施工阶段与成桥阶段上的一致。对于小跨度的桥，支架的架设工作也相对比较简单方便。毕业设计的目的在于培养学生的综合能力,它是土木工程专业本科培养环节最后的北京交通大学毕业设计（论文） 正文2一个主要教学环节,也是最重要的综合性实践教学环节,和其他教学环节不同,毕业设计要求学生关注学术动态,充分了解国内外桥梁设计的发展现状和趋势,并灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识,结合相关设计规范,在指导老师的指导下,独立完成一个专业课题的设计工作,解决与之有关的所有问题,熟悉相关设计规范、手册、标准图集以及工程实践中常用的方法。具有实践性、综合性强的特点。在毕业设计中，学生独立系统地完成一项工程设计，因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和创新能力具有其他教学环节无法取代的重要作用。通过毕业设计这一时间较长的教学环节，学生独立分析问题、解决问题的能力以及实践动手能力都会有很大的提高，还可以培养土木工程专业本科毕业生综合应用所学基础课、技术基础课及专业课知识和相关技能，解决具体问题的能力。以达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。北京交通大学毕业设计（论文） 正文32 设计基本资料2.1 工程概况2.1.1 主要技术指标（1）设计活载等级：公路-I 级；（2）设计速度：80km/h；（3）双向六车道（左、右两幅分离式） ；（4）设计安全等级：一级；（5）环境类别：I 类；（6）桥涵设计洪水频率：1/100；（7）抗震设防标准：地震动峰值加速度为 0.10g（相当于地震基本烈度 7 度） 。2.1.2 材料规格（1）梁体混凝土：C55 混凝土；（2）桥面铺装及栏杆混凝土：C40 级混凝土；（3）桥墩、桥台及地基基础混凝土：C30 混凝土（4）预应力钢筋及锚具: 主梁纵向预应力钢筋选用 高强度低松弛钢绞195.24j线( 15.j公称断面面积为 2140.m)， 860MPabyR，对应锚具为 OVM15-19。2.2 设计标准和规范（1)中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)（2)中华人民共