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月溪桥施工图设计

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月溪桥施工图设计.zip
200718030402 覃晶
施工图
覃晶 电算程序
连续箱梁
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月溪桥施工图设计,月溪桥,施工图,设计
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录目1 绪论.11.1 预应力混凝土连续梁桥的特点.11.2 先简支后连续预应力混凝土连续梁桥的发展.21.3 桥梁博士简介.31.4 毕业设计简介.42 设计说明.52.1 主要技术指标.52.2 材料规格.52.3 采用的规范.72.4 施工方式73 方案比选.83.1 方案比选原则.83.2 桥梁备选方案介绍.83.2.1 方案一:空心板简支梁桥.83.2.2 方案二:等截面预应力连续梁桥.103.2.3 方案三:变截面预应力连续梁桥.113.3 方案比选.133.4 推荐方案.143.5 上部结构尺寸拟定.143.5.1 顺桥向尺寸的拟定.143.5.2 横桥向尺寸的拟定.153.5.3 细部尺寸.164 上部结构内力计算.184.1 截面几何特性计算.184.2 主梁分段与施工流程的确定.194.2.1 主梁分段.194.2.2 施工流程.204.3 恒载内力计算.224.3.1 恒载内力.224.3.2 恒载内力图.254.4 活载内力计算.254.4.1 冲击系数和车道折减系数.264.4.2 计算活载内力.274.5 温度内力计算.304.5.1 我国公路桥梁设计规范中温度应力计算公式.314.6 支座沉降内力计算.344.7 荷载组合内力计算.374.7.1 正常使用极限状态下的效应组合.374.7.2 承载能力极限状态下的效应组合.405 钢束预应力筋的设计与布置.445.1 计算原理.445.2 预应力筋的估算结果.445.3 预应力钢束布置原则.495.4 预应力钢束布置情况.505.5 预应力损失计算.515.5.1 预应力筋与孔道之间的摩擦损失.515.5.2 锚具变形、预应力筋回缩和接缝压密引起的应力损失.515.5.3 混凝土加热养护时,预应力筋和台座之间温差引起的应力损失.525.5.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失525.5.5 预 应 力 筋 松 弛 引 起 的 应 力 损失525.5.6 混 凝 土 收 缩 和 徐 变 引 起 的 应 力 损失536 普通钢筋的设计计算.567 主梁截面验算.577.1 持久状态承载能力极限状态验算.577.1.1 正截面抗弯承载力验算578 应力、变形计算.608.1 持久状态正常使用极限状态应力验算.608.2 挠度的计算与验算预拱度的设计.639 下部结构设计.659.1 墩身截面尺寸的拟定.659.1.1 钢筋和混凝土的选取659.1.2 盖梁截面尺寸的拟定659.1.3 墩身截面及纵向尺寸的拟定659.2 墩身钢筋的布置.6510 施工图设计.6610.1 概述.6610.2 总体布置图.6610.3 主梁一般构造图.6710.4 主梁的预应力钢束构造图.67参考文献.68致谢.69绪论月溪桥施工图设计11.1 预应力混凝土连续梁桥的特点连续梁桥结构体系具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震能力强等优点。因而常常成为高速公路桥梁建设中首选的方案。连续梁桥是具有两跨或两跨以上连续的梁桥,属于超静定体系。连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下,主梁的跨中截面承受正弯矩,中间支点截面承受负弯矩,通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大,而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用,使内力状态比较均匀合理,因而梁高可以减小,节省材料,且刚度大,整体性好,超载能力大,安全度大,桥面伸缩缝少。连续梁桥通常是将 35 孔做成一联,在一联内没有桥面接缝,行车较为顺适。连续梁桥施工时,可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。近几十年,在设计预应力混凝土连续梁时,成功地采用了先简支后连续的施工方法,即先期预制并简支安装具有半成品意义的箱梁段,预制箱梁时完成正弯矩预应力施加,并在箱梁顶板内预留负弯距预应力束孔道;架设安装完成之后,后浇筑钢筋混凝土连续湿接头,达到强度后施加负弯矩预应力,然后解除临时支座,达到整联桥梁连续的目的。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩及存在体系转换,所以构造比较复杂。此外,连续梁桥的主梁是超静定结构,墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此,连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式,由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂,能充分发挥高强材料的特性,促使结构轻型化,预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力,它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点,在 30120m 跨度内常是桥型方案比选的优胜者。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在 150m 以内,上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。第 1页共 69 页月溪桥施工图设计1.2 先简支后连续预应力混凝土连续梁桥的发展简支转连续是连续梁桥施工中较为常见的一种方法。一般先架设预制主梁,形成简支梁状态;进而再将主梁在墩顶连成整体,最终形成连续梁体系。该施工方法的主要特点是施工方法简单可行,施工质量可靠,实现了桥梁施工的工厂化、标准化和装配化。概括地讲简支转连续施工法是采用简支梁的施工工艺,却可达到建造连续梁桥的目的。目前随着高等级公路的发展,为改善桥梁行车的舒适性,简支转连续梁桥在中、小跨径的连续梁桥中得到了广泛的应用。在简支转连续连续梁桥中由简支状态转化为连续梁状态的常见方法有以下几种:(1)将主梁内的普通钢筋在墩顶连续;(2)将主梁内纵向预应力钢束在墩顶采用特殊的连接器进行连续;(3)在墩顶两侧一定范围内的主梁上部布设局部预应力短束来实现连续。第一种方法虽然简单易行,但常在墩顶负弯矩区内发生横向裂缝,影响桥梁的正常使用。方法二的效果最好,但施工很困难,故一般不采用。第三种方法不仅施工可行,并且具有方法二的优点,同时又克服了仅采用普通钢筋连续的开裂问题。所以一般简支转连续梁桥多采用墩顶短束与普通钢筋连续这样的构造处理来实现简支转连续。由于简支转连续梁桥在施工过程中常存在体系转换,那么必须依据具体的施工过程来分析结构的受力。施工的第一阶段是形成简支梁,此阶段主梁承受一期横载自重产生的内力及在简支梁上施加的预应力;第二阶段首先浇筑墩顶连续段混凝土,待混凝土达到要求的强度后张拉墩顶负弯矩束(局部短束),最终形成连续梁。连续梁成桥状态主要承受二期横载、活载、温度、支座沉降产生的内力以及负弯矩束的预加力、预加力的二次矩、徐变二次矩等。由上面的分析可知,简支转连续梁桥跨中正弯矩要比现浇一次落架大,而支点负弯矩要比现浇一次落架小。因此,在主梁内要配置足够数量的正弯矩束筋,以满足连续梁状态的承载要求和简支状态下承受结构自重和施工荷载的要求。简支转连续梁桥施工程序对结构内力也有一定影响。目前施工有两种做法:一种是先将每片简支梁转换为连续梁后,再进行横向整体化;另外一种做法是先将简支梁横向整体化后,再进行结构的体系转换。前者按平面结构进行计算分析较为合理;而第 2页共 69 页月溪桥施工图设计后者体系转换后已属空间结构,要进行较为精确分析,较为复杂。1.3 桥梁博士简介桥梁博士系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。系统的编制完全按照桥梁设计与施工过程进行,密切结合桥梁设计规范,充分利用现代计算机技术,完全符合设计人员的习惯。对结构的计算是宁繁勿简,充分考虑了各种结构的复杂组成与施工情况,使用更方便,计算更精确;同时在数据输入的容错性方面作了大量的工作,使用户不会因一时的失误而造成不必要的工作损失。下面简要介绍一下此次用桥梁博士建立连续梁模型的步骤和方法:(1)新建项目组文件;(2)输入总体信息;(3)定义节点、单元,建好基本模型;(4)定义施工阶段;(5)输入使用阶段数据:温度效应、支座沉降、移动荷载、横向分布等内容;(6)运行结构分析;(7)查看钢筋估算结果,配筋调束;(8)PSC 设计(预应力混凝土梁):PSC 设计参数确定,运行设计,查看设计结果表格和图形、是否通过验算。具体参数输入:(1)使用的材料混凝土:主梁采用中交 04 规范的 C50 混凝土,钢材:采用同样规范,在列表中选 HRB335,在钢束信息选择“中交新预应力筋:270k 级钢绞线(15.24)”。(2)荷载恒荷载:自重,在程序中按自重输入,由程序自动计算。预应力:钢束(15.2mm19),截面面积:A=7854mm2,孔道直径:90mm,钢筋松弛系数(开),选择 JTG04 和 0.3(低松弛),超张拉(关),预应力钢筋抗拉强度标准值(fpk):1860N/mm2,预应力钢筋与管道壁的摩擦系数:0.25,管道每米局部偏差对摩擦的影响第 3页共 69 页=80%。月溪桥施工图设计系数:0.0025(1/mm),锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值:开始点:6mm、结束点:6mm,张拉力:抗拉强度标准值的 75%,张拉控制应力 1395MPa。(3)徐变和收缩相对湿度:RH徐变系数:程序计算混凝土收缩变形率: 程序计算(4)构件理论厚度:程序计算(5)适用规范:中国规范(JTGD62-2004)(6)移动荷载适用规范:中国规范(JTGD62-2004)荷载种类:公路级,不计挂车恒载与人群恒载,车道数为 31.4 毕业设计简介邵怀高速公路是国家重点建设项目上瑞高速公路的一部分,起于潭邵高速公路终点隆回县周旺镇,途经我市隆回县、洞口县,在洞口县江口镇穿越雪峰山脉,于怀化安江镇南面跨沅水,穿过鸡公界,止于中方县的竹田,与即将开工的怀化至新晃高速公路相接,主线长 155.69 公里,连接线长 18.38 公里。该桥的起点桩号为 K17+665,终点桩号为 K17+770。本设计为湖南省邵怀高速公路月溪桥的施工图设计,采用 335m 等截面预应力混凝土先简支后连续梁桥。图 1.4.1 桥跨结构计算简图(单位:cm)桥长 105m,宽 212.75m。设计施工方案为预制吊装施工。第 4页共 69 页设计说明材料规格月溪桥施工图设计22.1 主要技术指标桥型布置:335m 等截面连续梁桥上部结构:预应力混凝土箱梁,先简支后连续结构下部结构:肋板式桥台扩大基础:双柱式墩,桩基础设计荷载:汽车荷载:公路级;人群荷载:无桥面宽度:桥梁为上下行分离式梁桥,单幅桥面宽度 12.75m,净-11.5m(行车道)+0.5m+0.75m,防撞护栏宽 0.5m 和 0.75m。桥面纵坡:-2%桥面横坡:2%地震基本烈度为度,地震动峰值加速度为 0.05g。2.21混凝土:混凝土的标号是混凝土强度的主要标志。它决定混凝土的其它物理力学性能。选用合适的混凝土标号除根据结构构造特征外,还需与钢材的级别相适应,由于预应力钢材的强度均较高,所以一般均选用较高标号的混凝土。这不仅会减小结构混凝土的用量、减轻自重,且因高标号混凝土比较密致,徐变较小,也有利于减小应力损失。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定:公路桥梁预应力混凝土构件的混凝土标号不宜低于 C30,主要承重构件用碳素钢丝、钢绞线的构件不宜低于 C40。本设计主梁体采用 C50 级混凝土,盖梁和桥墩采用 C30 级混凝土,桥面铺装采用 8cm 厚沥青混凝土加 C50 级混凝土现浇层。2钢筋:预应力混凝土桥梁用的钢材就其使用状况可分为非预应力钢材和预应力钢材两大类。前者与钢筋混凝土桥梁的钢材完全一样;目前使用的预应力钢材主要第 5页共 69 页2 =0.75fpk=1395MPa,两端“双控”张拉,张拉时混凝土强度要达到 80%的设1.95105MPa,张拉控月溪桥施工图设计有高强钢丝、钢绞线和高强粗钢筋三大类。按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定,预应力混凝土构件中的预应力钢筋宜采用冷拉 II 级、冷拉 III 级、冷拉 IV 级钢筋、冷拉 5 号钢筋、热处理钢筋(V 级钢筋)、冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。本设计预应力钢绞线采用 =1860MPa、符合 ASTM4162004 的规定,单根钢绞线直径 s 15.24mm,截面面积139mm ,弹性模量Ep=制应力计强度,普通钢筋采用 HRB335 热轧螺纹钢筋与 R235 热轧光圆钢筋。3锚具:预应力结构成败的关键是混凝土内部必须具有永久存在的预应力。在先张法构件中主要依靠混凝土与预应力钢材间的握裹力来产生这种永存预应力。大量的后张法构件在预制时都是通过采用可靠的锚夹具使结构产生预应力。由于受到自身结构和构造特征的限制,预应力混凝土连续梁桥的绝大多数是采用后张法施工的。因此,选用一种锚固性能良好、成本低廉、使用简便且又与预应力混凝土连续梁桥修建工艺相适应的锚固体系是很重要的。对锚具的基本要求是:锚固可靠,预应力损失小施工方便,成本低廉,机具简单,且与预应力混凝土连续梁梁桥施工工艺相适应。本设计选用的锚具为:OVM15-19 型及其配套设备。4预应力管道:钢波纹圆、扁管成型。5支座:GYZ 圆板式橡胶支座和 GYZF4 滑板支座。6伸缩缝:SSF-80 型伸缩缝。第 6页共 69 页采用的规范施工方式月溪桥施工图设计2.31公路工程技术标准(JTJB01-2003)。2公路桥涵通用规范(JTGD60-2004),以下简称通规。3公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004),以下简称公预规。2.4采用先简支后连续的施工方法,预制吊装的方法拼装箱梁节段。第 7页共 69 页设计方案月溪桥施工图设计33.1 方案比选原则桥梁方案比选中,要注意四项基本原则:安全、适用、经济和美观,其中以安全和经济为重。过去对桥下的功能重视不够,现在由于航运事业的发展,需要十分重视桥下的通航净空。至于桥梁美观,主要在城市桥梁和景观桥梁上多做考虑。3.2 桥梁备选方案介绍比选方案主要采用预应力混凝土连续梁和简支梁桥形式。根据以上四个原则,我初步拟定了 3 个方案。3.2.1 方案一:空心板简支梁桥(1)孔跨布置:520m。(2)上部结构:主桥为上下行分离式梁桥,每幅主梁采用 8 个预制空心板湿接而成,具体布置如图 3.2.3。(3)下部结构:左右桥台均为分离式钢筋混凝土肋板式桥台,1-4 号桥墩为双柱式竖直圆柱体墩,每根墩下为独柱桩基。具体布置见图 3.2.1。(4)施工方案:满堂支架施工。 图 3.2.1 方案一立面布置示意图第 8页共 69 页月溪桥施工图设计图 3.2.2 方案一平面布置示意图图 3.2.3 方案一横断面示意图第 9页共 69 页月溪桥施工图设计3.2.2 方案二:等截面预应力连续梁桥(1)孔跨布置:335m。(2)上部结构:主桥为上下行分离式梁桥,每幅主梁采用单箱单室箱形截面,具体布置如图 3.2.6。(3)下部结构:左右桥台均为分离式钢筋混凝土肋板式桥台,1 号和 2 号桥墩为双柱式竖直圆柱体墩,每根墩下为独柱桩基。具体布置见图 3.2.4。(4)施工方案:先简支后连续施工,箱梁节段采用预制吊装的方式施工。图 3.2.4 方案二立面布置示意图图 3.2.5 方案二平面布置示意图第 10页共 69 页月溪桥施工图设计图 3.2.6 方案二横断面示意图3.2.3 方案三:变截面预应力连续梁桥(1)孔跨布置:30m+45m+30m。(2)上部结构:主桥为分离式连续梁桥,每幅主梁采用单箱单室箱形截面,梁底采用二次抛物线,具体布置如图 3.2.9。(3)下部结构:左右桥台均为分离式钢筋混凝土重力式桥台,1 号和 2 号桥墩为竖直矩形空心墩,每根墩下为独柱桩基。具体布置见图 3.2.7。(4)施工方案:选用满堂支架现浇施工。第 11页共 69 页月溪桥施工图设计图 3.2.7 方案三立面布置示意图图 3.2.8 方案三平面布置示意图第 12页共 69 页方案一空心板简支梁桥小,上部结构造价较少,备不大,较为经济节约1、主桥桥跨较多,桥下1、主桥桥跨较少,桥下净空较大,对车辆和行人的通行均较为方便,桥墩防撞要求较低;2、连续梁伸缩缝少,箱梁整体性好且抗弯抗扭性能较好支座方案二等截面预应力连续梁桥桥墩不高,采用的吊装设度,因此造价相对较高1、桥面连续,行车平顺;2、采用箱形截面,桥梁的整体刚度大,抗震能力强;3、支座数少,后期营运费用较少,但需经常更换方案三变截面预应力连续梁桥施工中线型的控制非常重要,加大了施工难月溪桥施工图设计图 3.2.9 方案三横断面示意图3.3 方案比较表 3-13-13-13-1各桥型主要优缺点比较表名称桥型跨 数 较 多 , 跨 径 较经济性但下部结构造价相对较高,总体造价中等适用性净空较小,对车辆和行人的通行均较为不便,桥墩防撞要求较高;2、简支空心板伸缩缝多,空心板下侧的裂缝较多易开裂第 13页共 69 页方案一1、主梁采用箱梁断面,刚度大,施工安全;2、主桥后期营运养护费用较2、主桥后期营运养护费3、采用预制构件,混凝土的收缩徐变对梁的挠度和次内力影响不大主桥线条简洁明快,外形上部结构尺寸拟定方案二1、具有等截面连续梁桥少,伸缩缝更换少,维修频率较低;2、要严格控制对称施工主桥线条简洁明快,外形一般方案三的特点,且抗弯矩更为合理线型顺畅,与环境协调,外形较为美观月溪桥施工图设计续表 3-13-13-13-1名称1、主桥跨度较小,空心板式结构施工方便,工期较短;安全性用较多,伸缩缝须经常更换,维修频率较高;3、预制施工快捷方便美观性一般3.4 推荐方案本设计方案采用方案二:335m 的预应力混凝土等截面连续箱梁结构,全桥为一联。该方案采用简支变连续的施工方法,具有造价低、整体性好、桥面接缝少、施工方便、工期较短等特点,现在已在高速公路上广泛使用。近年来,由于预应力体系的不断更新、新技术的应用、新施工工艺的完善、吊装能力的不断提高,使该类型结构连续梁桥更加经济适用。方案一的施工虽然最简单方便,但其行车不够平顺,伸缩缝要经常更换,这对高速公路来说是不可忽视的,故不采用。方案三的桥型受力最为合理,但对线型的控制要求较高,加大了施工难度和延长了施工周期,对高速公路的尽快顺利通车相对不利,故采用较为适用合理的方案二。3.53.5.1 顺桥向尺寸的拟定连续梁桥有做成三跨或者四跨一联的,也有做成多跨一联的,但一般不超过六跨。对于桥孔分跨,往往要受到如下因素的影响:桥址地形、地质与水文条件,通航要求第 14页共 69 页全桥孔径(单位:m)月溪桥施工图设计以及墩台、基础及支座构造,力学要求,美学要求等。但是若采用简支转连续施工法,则适用于等跨布置,且高跨比一般为 1/151/25。本设计跨度,主要根据设计任务书来确定,其跨度组合为:335m。基本符合以上原理要求。桥跨布置见图 3.5.1。图 3.5.13.5.2 横桥向尺寸的拟定截面的选择遇到的问题是箱型截面与 T 型截面的选择问题。由于 T 形截面有利于承受单向弯矩(正弯矩),不利于承受双向弯矩(正负弯矩)。箱型截面是一种闭口薄壁截面,其抗扭刚度大,并具有较 T 形截面高的截面效率指标,同时它的顶底板面积均比较大,能够有效地承担正负弯矩,并满足配筋的要求,所以在次选择箱型截面作为设计截面。接着就遇到了箱型截面是选择单箱单室、单箱多室、多箱单室还是多箱多室。单箱截面整体性好,施工方便,材料用量经济,当桥面不大时采用单箱截面为好,当桥面较宽时,采用多箱截面。本桥宽为 11.5m+0.5m+0.75m,所以选择单箱单室截面形式。梁高:根据高跨比 1/151/25 计算得梁高为 1.42.33m,取 1.75m 梁高。底板厚度:对于预应力混凝土连续箱梁底板中需配置一定数量的预应力束筋与普通钢筋,底板厚度一般为 200250mm,这里拟取 250mm。悬臂长度:悬臂长度一般采用 25m,当长度超过 3m 后,一般需要布置横向预应力钢束,我们这里悬臂长度取 2.45m。顶板厚度:确定箱形截面顶板厚度通常主要考虑两个因素:桥面板横向弯矩的受力要求和纵向预应力钢束和横向受力钢筋(或横向预应力钢束)的构造要求。腹板间距大约为 7m,这里拟取顶板厚度为 280mm。第 15页共 69 页3.51803.5 5.0180200 2002505.02007.02803007.0280月溪桥施工图设计表 3-23-23-23-2顶板参考尺寸腹板间距(m)顶板厚度(mm)3.5.3 细部尺寸(1)顶板与底板箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。支墩处底板还要承受很大的压应力,一般来讲:变截面的底板厚度也随梁高变化,墩顶处底板为梁高的 1/101/12,跨中处底板一般为 200250mm。底板厚最小应有 120mm。梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求。在配筋的混凝土桥面板中,顶板的厚度与腹板间距见表 3-3。表 3-33-33-33-3腹板和顶板参考尺寸腹板间距(m)顶板厚度(mm)本设计中顶板均厚 25cm,底板厚 28cm。(2)腹板和其它细部结构箱梁腹板厚度腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中,因为弯束对外剪力的抵消作用,所以剪应力和主拉应力的值比较小,腹板不必设得太大;同时,腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求,其设计经验为:(a)腹板内无预应力筋时,采用 200mm。(b)腹板内有预应力筋管道时,采用 250300mm。(c)腹板内有锚头时,采用 250300mm。大跨度预应力混凝土箱梁桥,腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽,以承受支点处较大的剪力,一般采用 300600mm,甚至可达到 1m 左右。本设计腹板厚取 40cm。梗腋在顶板和腹板接头处须设置梗腋。梗腋的形式一般为 1:2、1:1、1:3、1:4第 16页共 69 页月溪桥施工图设计等。梗腋的作用是:提高截面的抗扭刚度和抗弯刚度,减少扭转剪应力和畸变应力。此外,梗腋使力线过渡比较平缓,减弱了应力的集中程度。本设计中,根据箱室的外形设置了宽 75cm,高 25cm 的上部梗腋;宽 20cm,长20cm 的下部梗腋。横隔梁横隔梁可以增强桥梁的整体性和良好的横向分布,同时还可以限制畸变;支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭刚度很大,一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁,甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置支承横隔梁。因此本设计没有加以考虑,而且由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小,在内力计算中也可不作考虑。第 17页共 69 页基准弹性模量(MPa)3.45104面积 A 抗弯惯性矩 I(m2) (m4)8.15625 3.356775截面高度(m)1.75中性轴高度(m)1.037月溪桥施工图设计4 上部结构内力计算4.1 截面几何特性计算图 4.1.1 连续梁桥计算示意图图 4.1.2 截面计算示意图表 4-14-14-14-1截面几何特性表节点177第 18页共 69 页号单元结构单元划分简图(单位:cm)X坐标(m)0.000.400.802.303.805.306.808.309.0311.0313.0315.0317.6619.6621.6623.6625.6626.29号单元节点号212223242526272829303132333435363738X坐标(m) 节点号30.79 4132.29 4233.79 4334.32 4434.72 4534.92 4635.12 4735.52 4836.62 4938.12 5039.62 5141.12 5242.62 5343.67 5445.67 5547.67 5649.67 5751.67 58X坐标(m)55.1757.1759.1761.1762.2263.7265.2266.7268.2269.3269.7269.9270.1270.5271.0572.5574.0575.55节点号6162636465666768697071727374757677X 坐标(m)79.1881.1883.1885.1887.1889.8191.8193.8195.8196.5498.0499.54101.04102.54104.04104.44104.84月溪桥施工图设计4.2 主梁分段与施工流程的确定4.2.1 主梁分段主梁采用先简支后连续的施工方法。将预制的三片预应力混凝土梁架设后,现浇墩顶混凝土湿接头,再应用预应力筋使结构在支点上连续,将简支梁转换为连续梁。左右两边跨梁长 34.52m,中间跨梁长 35m。全桥共设 2 个湿接缝,均为 0.8m。桥梁整体结构简图见图 4-2-1,每跨 L/43L/4 节段划分为 2m 一个单元,其余节段划分为1.5m 一个单元,而且,在横隔板、临时支承、永久支承处均要划分节点。将全桥划分为 76 个单元、77 个节点,如图 4.2.1 所示。号单元图 4.2.1各节点的总体坐标见表 4-2。表 4-24-24-24-2节点坐标表节点号123456789101112131415161718续表 4-24-24-24-2第 19页共 69 页X坐标(m)27.7929.29节点号29131824262834394450525460656976节点号3940X 坐标(m)0.409.0317.6626.2934.3234.9235.5243.6752.4261.1769.3269.9270.5278.5587.1895.81104.44X坐标(m)52.4253.17节点号5960X坐标(m)77.0578.55节点号 X 坐标(m)月溪桥施工图设计节点号1920节点号与控制截面对应关系见表 4-3。表 4-34-34-34-3节点号与控制截面对应表截面位置0#桥台支点左边跨 L/4左边跨 L/2左边跨 3L/4临时支点1#桥墩支点临时支点中跨 L/4中跨 L/2中跨 3L/4临时支点2#桥墩支点临时支点右边跨 L/4右边跨 L/2右边跨 3L/43#桥台支点4.2.2 施工流程第一施工阶段为预制主梁,待混凝土达到设计强度的 100%后张拉正弯矩区预应力钢束,并压注水泥浆,再将各跨预制箱梁安装就位,形成由临时支座支承的简支梁状态。施工周期为 30 天。第二施工阶段首先浇筑第、跨及第、跨连续段接头混凝土,达到设计强度后,张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆,此阶段形成了一联连续梁,且每联为3 跨连续。施工周期为 2 天。第三施工阶段是跨间连续段接头混凝土达到设计强度后,再张拉负弯矩区预应力钢束并压注水泥浆,此阶段形成了五跨连续梁(三大跨两小跨)。施工周期为 10 天。第四施工阶段拆除全桥的临时支座,主梁支承在永久支座上,完成体系转换,再第 20页共 69 页24 28224 28224 28250 54350 54350 543767676月溪桥施工图设计完成主梁横向接缝,最终形成三跨连续梁。施工周期为 10 天。第五施工阶段进行防护栏及桥面铺装施工。施工周期为 10 天。第六阶段收缩徐变完成。周期为 3650 天。施工阶段见图 4.2.2。21第 1 施工阶段21第 2 施工阶段21第 3 施工阶段第 21页共 69 页262262施工阶段示意图恒载内力计算3 5235232 7676月溪桥施工图设计21第 4 施工阶段21第 5 施工阶段图 4.2.24.34.3.1 恒载内力主梁恒载内力包括自重引起的主梁自重(一期恒载)内力和二期恒载(如铺装、栏杆等)引起的主梁后期恒载内力。由于该桥为分离式梁桥,故选用单幅主梁作为计算对象。(1)一期恒载:桥博程序按截面尺寸和所用材料自动计入。(2)桥面系恒载:桥面系恒载集度为桥面铺装集度和防撞护栏集度之和,即:桥面铺装集度+防撞护栏集度:q=q1+q2=0.1811.5240.61732565.1125kN/m本设计桥面铺装采用 8cm 厚的沥青混凝土加 C50 级现浇混凝土铺装,且铺装层宽 11.5m,混凝土容重按 24kN/m 计;护栏两侧每延米按 0.6173m 混凝土计,混凝第 22页共 69 页3 .695250.8.695250.4=116.95KN.695250.15轴力(kN)-7.74E-11-7.74E-113.17E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-10=233.90KN=43.86KN剪力(kN)1.86E-092.17E+023.90E+033.69E+033.33E+032.98E+032.63E+032.28E+031.92E+031.75E+03弯矩(kNm)-1.11E-11-4.34E+01-4.34E+011.47E+036.74E+031.15E+041.57E+041.94E+042.25E+042.39E+04月溪桥施工图设计土容重按 25kN/m 计。将二期恒载以均布荷载的形式布置在主梁上。(3)横隔板重:每个桥墩支点处设有一道 0.4m 厚的箱内永久横隔板,距该板中心的 0.6m 处,各设有一道 0.15m 厚的临时箱内横隔板,它们均以集中荷载的形式计入主梁自重中。永久横隔板与其过人孔的布置如图 4.3.1。图 4.3.1 横隔板的细部尺寸图(单位:cm)在 CAD 中查得横隔板面积:S=11.695m2桥台处横隔板重:11桥墩处横隔板重:11临时支点处横隔板重:11由桥梁博士得各截面恒载内力见表 4-4。表 4-44-44-44-4恒载内力表节点号12 左2 右3456789第 23页共 69 页轴力(kN)3.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-103.60E-102.68E-10-5.25E-10-5.25E-10-5.10E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10-5.09E-10剪力(kN)1.28E+038.11E+023.41E+02-2.77E+02-7.47E+02-1.22E+03-1.69E+03-2.16E+03-2.31E+03-2.66E+03-3.01E+03-3.36E+03-3.72E+03-4.07E+03-4.19E+03-4.29E+034.17E+03-4.07E+034.07E+033.97E+033.71E+033.36E+033.01E+032.66E+032.30E+032.06E+031.59E+031.12E+036.46E+021.76E+022.44E-08弯矩(kNm)2.69E+042.90E+043.01E+043.02E+042.92E+042.72E+042.43E+042.05E+041.91E+041.54E+041.11E+046.32E+031.01E+03-4.83E+03-7.02E+03-8.72E+03-9.58E+03-8.76E+03-8.76E+03-7.15E+03-2.93E+032.38E+037.16E+031.14E+041.51E+041.74E+042.11E+042.38E+042.55E+042.63E+042.64E+04月溪桥施工图设计续表 4-44-44-44-4节点号101112131415161718192021222324252627 左27 右282930313233343536373839注:由于结构对称,仅取一半结构进行分析。第 24页共 69 页2节点号071012 17 222027 32 37 423047 52 574062 67 725077607080月溪桥施工图设计4.3.2 恒载内力图恒载弯矩图-1.50E+04-1.00E+04-5.00E+03-30.00E+005.00E+031.00E+041.50E+042.00E+042.50E+043.00E+043.50E+04图 4.3.2 结构自重弯矩图恒载剪力图6.00E+034.00E+032.00E+030.00E+00-2.00E+03-4.00E+03-6.00E+03节点号图 4.3.3 结构自重剪力图4.4 活载内力计算第 25页共 69 页(4-1)(4-2)2 2 / 。13.61623.4510103.35677534.5234.5220806.7602=4.179Hz月溪桥施工图设计4.4.1 冲击系数和车道折减系数本设计为公路 I 级汽车荷载,不计挂车荷载。汽车冲击系数计算结构基频:见公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)第 4.3.2 条的条文说明,桥梁的自振频率(基频)宜采用有限元方法计算,对于连续梁结构,当无更精确方法计算时,也可采用下列公式估算:13.616 EI c 2 23.651 EI c 2 l m 2 (4-3)式中:/ 2 4 / 单位应为:/ 9.81( / ) 2 计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时,采用击力引起的负弯矩效应时,采用因边跨跨度小,按照最不利效应计算法则 取l34.52m,查得 Ic=3.356775m4mc=(8.1262525103)/9.8=20806.7602kg/m=第 26页共 69 页23.6512=0.05=0.1767ln f -0.0157=0.45120.781.15=2.691最大弯矩(KNm) 最小弯矩(KNm)0.00E+00 0.00E+000.00E+00 -3.25E+024.84E+02 -3.40E+022.18E+03 -3.97E+023.67E+03 -4.54E+024.99E+03 -5.68E+026.19E+03 -7.43E+023.4510103.3562534.5234.52=0.237=0.334最大剪力(KN)0.00E+001.37E+031.34E+031.25E+031.16E+031.07E+039.86E+0220806.7602最小剪力(KN)-9.69E+02-1.29E+02-1.29E+02-1.29E+02-1.68E+02-2.26E+02-2.85E+02=7.236Hz月溪桥施工图设计=值可按下式计算:当当 1.5Hz当式中求得:正弯矩效应:负弯矩效应:(2)车道横向折减系数在本设计中,去掉对应的栏杆宽度后,W 符合单向三车道宽度,按通规4.3.1条。车道折减系数为=0.78。(3)车道纵向折减系数计算跨径 30m 1600 (50 ) 2 35.8 5 35.8 2 纵桥向钢筋净距:S n = = 1400 (50 ) 2 35.8 6 35.8 2 横桥向钢筋净距:S n = = 第 65页共 69 页月溪桥施工图10 施工图设计10.1 概述桥梁的施工图设计是以上毕业设计各节设计计算结构的具体而翔实的工程描述。施工图的绘制应符合中华人民共和国交通部主编的国家标准道路工程制图标准(GB50162-92)。桥梁设计图依工程规模的大小及重要程度可分为一阶段设计和梁阶段设计。其中,将初步设计与施工图设计两者合并进行的称为一阶段设计;二者分开进行设计者称为两阶段设计。一阶段设计与两阶段设计的施工图设计内容基本相同,主要包括设计说明、材料数量汇总表、桥型总体设计、上(下)部结构一般构造图、上(下)部结构钢筋构造图(含预应力钢筋构造及普通钢筋构造)、伸缩缝布置与构造图及支座布置图、护栏、人行道、照明设施等。材料数量汇总表是全桥设计图中各材料明细表的统计集成,主要用于编制概预算及材料采购。设计材料数量汇总表时,应将上、下部材料分开,同时将混凝土和钢筋按不同标号和强度等级统计,各材料的统计单位与概预算定额单位相配。10.2 总体布置图总体布置图是桥梁的概括体现。连续梁不管采用何种施工方法,其总体布置图的内容原则上是相同的,一般包括立面、平面、横截面三大部分,主要展示桥梁方位与路线的平、纵、横的衔接关系;桥孔布置与水位、地质、地形、通航(或通车)的相互关系;并展示出桥梁的空间几何形状及各部分的轮廓尺寸。其中,立面图包括桥梁全长、起(终)点桩号、各孔跨径、基底(顶)标高、桥面设计标高、桥台形式、设计洪水位(或通航净空)及地质剖面图等;横截面应给出桥梁上下部结构的主要构造尺寸;平面图主要示出桥宽、行车道宽、分隔带、护栏及下部结构平面尺寸、锥坡及引道边坡构造形式等。详见施工图布置中的总体布置图。66月溪桥施工图10.3 主梁一般构造图本桥主梁为等截面箱形梁,其一般构造图主要表示顶(底)板、腹板、中横隔板及支点横隔梁的详细构造尺寸及位置,梁高及梁底线型变化规律等,并给出主梁材料用量(包括混凝土方量、预应力钢筋及普通钢筋与其他材料用量),以便模
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