桥梁设计钢筋混凝土框架结构毕业设计.doc

山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 I 桥梁设计钢筋混凝土框架结构毕业设计桥梁设计钢筋混凝土框架结构毕业设计 1 桥梁设计概况 1 1 1 工程概况 1 1 2 设计依据及主要设计规范 1 1 3 设计技术标准 1 2 桥梁方案比选 2 2 1 设计原则 2 2 2 方案比选 2 2 2 1 预应力空心板桥 2 2 2 2 预应力混凝土简支 T 梁桥 2 2 2 3 钢筋混凝土空腹拱桥 2 2 3 技术经济指标比较和最优方案拟定 2 3 预应力混凝土 T 型梁桥结构设计 4 3 1 设计资料及构造布置 4 3 1 1 设计资料 4 3 1 2 主梁纵横截面布置 5 3 1 3 横截面沿跨长的变化 10 3 1 4 横隔梁的布置 10 3 1 5 基本计算数据 10 3 2 主梁作用效应 10 3 2 1 永久作用效应计算 10 3 2 2 可变作用效应计算 修正偏心压力法 13 3 2 3 主梁作用效应组合汇总 25 3 3 预应力钢束的估算极其布置 27 3 3 1 跨中截面的钢束的估算和确定 27 3 3 2 预应力钢束位置 28 3 4 计算主梁截面几何特性 33 3 4 1 截面面积及惯性矩计算 33 3 4 2 截面静矩计算 36 3 4 3 截面几何特性汇总 38 3 5 钢束预应力损失计算 39 目目 录录 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 II 3 5 1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦损失引起的预应力损失 39 3 5 2 由锚具变形 钢束回缩引起的预应力损失 39 3 5 3 混凝土弹性压缩引起的损失 41 3 5 4 由钢束预应力松弛引起的预应力损失 42 3 5 5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 42 3 5 6 成桥后张拉 N6 号钢束混凝土弹性压缩引起的预应力损失 54 3 5 7 预加力计算及钢束预应力损失汇总 54 3 6 主梁截面承载力与应力验算 55 3 6 1 持久状态承载能力极限状态承载力验算 55 3 6 2 持久状况正常使用极限状态抗裂验算 61 3 6 3 持久状态构件的应力验算 68 3 6 4 短暂状况构件的应力验算 74 3 7 主梁局部抗压承载力验算 78 3 7 1 局部承压区的截面尺寸验算 78 3 7 2 局部抗压承载力验算 80 3 8 行车道板计算 81 3 8 1 悬臂板荷载效应计算 81 3 8 2 连续板荷载效应计算 82 3 8 3 截面设计 配筋与承载力验算 87 4 专题研究 横隔梁作用效应计算与截面设计 88 4 1 确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 88 4 2 跨中横隔梁作用效应影响线 89 4 3 截面效应计算 91 4 4 截面配筋计算 92 参考文献 93 致 谢 词 94 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 1 1 桥梁设计概况桥梁设计概况 1 1 工程概况工程概况 该桥是国道 218 线清水河至伊宁高速公路第一合同段内的一座大桥 起点桩号为 K2 417 中心桩号为 K2 510 终点桩号为 K2 603 全桥长 180m 该桥为跨越季节性河流大东沟而建 设计流量为 235 立方米每秒 设计流速 2 72 米每秒 设计水位为 717 60m 地表水对混凝土无腐蚀 气象地质情况 新建桥址处地质情况通过钻探挖探查明 持力层主要 为圆砾 所处区域为温带干旱型气候 夏季温和湿润 秋季天高气爽 降 温迅速 昼夜温差较大 冬季漫长寒冷 夏季炎热 在公路自然区划中属 VI4b 区 伊利河谷副区 平均气温为 9 极端最低气温 41 6 极端 最高气温 39 1 最大冻土深度 1 2m 年平均降水量 214mm 年平均蒸发 量 1410mm 地震基本烈度为 度 地震动峰值加速度 0 15g 要求新建桥梁的荷载等级为公路 I 级 1 2 设计依据及主要设计规范设计依据及主要设计规范 1 公路工程技术标准 JTG B01 2003 2 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 简称 桥规 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 简称 公预规 4 桥梁计算示例丛书 混凝土简支梁 板 桥 第三版 易建国 著 人民交通出版社 5 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 条文应用算例 袁伦一 鲍卫刚著 人民交通出版社 6 桥梁工程 刘嘉玲著 人民交通出版社 7 结构设计原理计算示例 赵志蒙著 人民交通出版社 8 公路圬工桥涵设计规范 JTG D61 2005 简称 圬工规范 9 桥梁设计常用手册 人民交通出版社 1 3 设计技术标准设计技术标准 1 线路等级 高速公路 2 桥面净空 0 5m 防撞栏 净 12 5m 行车道 0 5m 护栏 1 0m 分隔 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 2 带 0 5m 护栏 净 12 5m 行车道 0 5m 防撞栏 总宽 28m 3 车道荷载标准 公路 级荷载 4 设计坡度 纵坡 imax 2 5 横坡度 1 5 5 抗震设防等级 按地震烈度 级设防 6 线路及其他相关标准符合高速公路设计规范 2 桥梁方案比选桥梁方案比选 2 1 设计原则设计原则 结合 G218 线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥的桥位水文地质情况 本着 安全 适用 经济 美观 和有利环保 的基本原则 从主要材料 用量 劳动力数量 全桥总造价 工期 养护费用 运营条件 有无困难 工程 是否需要特种机具 美观等 综合权衡技术因素和使用要求 初拟 2 3 个可行性方案 2 2 方案比选方案比选 2 2 1 预应力空心板桥预应力空心板桥 孔径布置 标准跨径 20m 9 20m 全长 180m 结构构造 桥梁上部采用预应力钢筋混凝土空心板 桥面连续 下部 采用柱式墩 肋板式桥台和埋置式桥台 基础为条形基础 2 2 2 预应力混凝土简支预应力混凝土简支 T 梁桥梁桥 孔径布置 标准跨径 30m 6 30m 全长 180m 结构构造 主梁间距为 2 25m 高 2 30m 采用梁肋下部加宽为马蹄形 以便钢束的布置和满足承载预压力的需要 2 2 3 钢筋混凝土空腹拱桥钢筋混凝土空腹拱桥 本方案为钢筋混凝土等截面悬链线无铰拱桥 全桥分 4 跨 每跨均采 用标准跨径 40m 采用矩形截面的拱圈 桥墩为重力式桥墩 桥台为 U 型 桥台 尺寸拟定 本桥拟用拱轴系数 m 2 24 净跨径为 40 0m 矢跨比为 1 8 桥面行车道宽 28 0m 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 3 2 3 技术经济指标比较和最优方案拟定技术经济指标比较和最优方案拟定 经济指标对比分析如下 1 主要材料用量 第一 二方案较第三方案在水泥 钢材等方面用量较大 而第二方案 在材料即砌筑工程材料上较前二者方案严格 且用量相当大 由该桥位置 看 材料供给比较方便 2 劳动需求量方面 第一方案总用工日约为 2 万工日左右 第二方案则约为 2 2 万左右 而第三方案用工日量高达 25 万日左右 几乎为前两者的 10 倍之多 3 全桥造价 第一 二方案约在 1000 万左右 第三方案约在 750 万左右 较前两 者可节约造价约为 1 4 4 施工工期 第一 二方案 梁板桥 约在 220 天左右 而第三方案约在 400 天左 右 其施工工期较长 相对机械 人工等不可避免而造成的误工 窝工等 现象发生的几率较大 当施工工期要求较短时就会跟不上节拍 无法及时 竣工 5 养护费用方面 在这一方面 梁桥与拱桥相差不多 梁 板 桥部分构件出现损坏容 易维修与更换 拱桥损坏修复较梁桥困难 再则该桥为高速公路跨河而建 其交通量大 不宜中断交通修复 故选用梁桥较为适宜 6 各种材料运输方面 在材料运输方面较为方便 省级干线公路运营条件也比较好 为各种 材料运输提供较大的便利 综合上述几点评比 虽然第一 二方案在总造价上较第三方案大 但 在其它几个方面相对后者则有明显的优势 加之施工现场的施工条件等方 面 经过认真比选决定采用第二方案即预应力混凝土装配式简支 T 型梁桥 详见方案比选表 2 1 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 4 表表 2 12 1 G218G218 线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥方案比较表线清水河至伊宁高速公路大东沟大桥方案比较表 第一方案第二方案第三方案 序 号 比较 内容 预应力空心板桥预应力简支 T 型梁 上承式空腹 钢筋混凝土 拱桥 1 桥高 10m10m10m 2 桥长 180m180m190m 3 特点 建筑高度较小 外形 轻巧 美观 但因该 桥角较长支座数量较 多 后期养护工作量 大 以较少采用 技术较先进工艺要求较严 格 采用后张法施工 二 次灌注法灌注 且在近几 年来有了较成熟的施工经 验和施工技术 传统的砌筑 工艺 人工 用量较大 施工机械用 俩少难以采 用机械化施 工 4 使用 效果 评价 伸缩缝较多 行车舒 适度差 板块之间的 横向连接构造容易 产生损坏 属于静定结构 受力较好 桥面连续 行车条件好 使用阶段易于养护且经费 很低阅微阁小说 自重较大 对于地基承 载力要求较 高 水平推 力大 拱桥 建筑高度较 大 但养护 费用较低 3 预应力混凝土预应力混凝土 T 型梁桥型梁桥结构设计结构设计 3 1 设计资料及构造布置设计资料及构造布置 3 1 1 设计资料设计资料 1 桥梁跨径及桥宽 标准跨径 30m 墩中心距 全桥共 180 米 分 6 跨 主梁全长 29 96m 桥面净空 0 5m 防撞栏 净 12 5m 行车道 0 5m 护栏 1 0m 分隔带 0 5m 护栏 净 12 5m 行车道 0 5m 防撞栏 总宽 28m 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 5 计算跨径 29 00m 2 设计荷载 公路 级荷载 3 材料及工艺 本桥为预应力钢筋混凝土 T 型梁桥 锥形锚具 混凝土 主梁采用 C50 防撞护栏及桥面铺装用 C30 号 预应力钢筋 采用 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 的钢绞线 每束 6 根 全梁共配 6 束 15 2 s f pk 1860MPaf 普通钢筋直径大于和等于 12mm 的采用 HRB335 钢筋 直径小于 12mm 的均用 R235 钢筋 按后张法施工工艺制作主梁 采用内径 70mm 外径 77mm 的预埋波 纹管和夹片锚具 4 桥面铺装和线型确定 桥面铺装 选用 8cm 厚的防水混凝土作为铺装层 上加 5cm 厚的沥青 混凝土磨耗层 共计 13cm 桥面横坡 1 5 线型 平曲线的半径 R 可以按直线考虑 3 1 2 主梁纵横截面布置主梁纵横截面布置 1 主梁间距与主梁篇数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济 同时加宽翼板对 提高主梁截面效率指标很有效 故在许可条件下应适当加宽 T 梁翼板 本设计主梁翼板宽度为 2250mm 由于宽度较大 为保证桥梁的整体受力性 能 桥面板采用现浇混凝土刚性接头 因此主梁的工作截面有两种 预施 应力 运输 吊装阶段的小截面 1600mm 和运营阶段的大截面 i b 2250mm 桥宽总共 14 片主梁 桥梁由中间分为分离的两幅 中间 i b 间隔为 1000mm 两边分别由 6 片主梁组成 桥面宽度为 0 5m 防撞栏 净 12m 行车道 0 85m 护栏 1 3m 分隔带 0 85m 护栏 净 12m 行车道 0 5m 防撞 栏 总宽 28m 见图 3 1 所示 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 6 3 1 结构尺寸图 尺寸单位 结构尺寸图 尺寸单位 mmmm 2 主梁跨中截面主要尺寸拟定 主梁高度 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 7 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1 15 至 1 25 标准设计中高跨比约 1 18 至 1 19 当建筑高度不受限制时 增大 梁高往往是较经济的方案 因为增大梁高可以节省预应力钢束的用量 同 时梁高加大一般只是腹板加高 而混凝土用量增加不多 综上所述 本设 计取用 2300mm 的主梁高度是比较合适的 主梁截面细部尺寸 T 梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求 还应考 虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求 本设计预制 T 梁的翼板厚 度取用 150mm 翼板根部加厚到 250mm 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的 根据相关设计资料表 明 马蹄面积占截面总面积的 10 至 20 为合适 本设计考虑到主梁需要 配置较多的钢束 将钢束按三层布置 一层最多排三束 同时还根据 公 预规 9 4 9 条对钢束净距及预留管道的构造要求 初拟马蹄宽度为 550mm 高度 250mm 马蹄与腹板交接处作三角过渡 高度 150mm 以减小 局部应力 因此预制梁的跨中截面见图 3 2 所示 图图 3 23 2 跨中截面尺寸图 尺寸单位 跨中截面尺寸图 尺寸单位 mmmm 3 主梁几何特征计算 将主梁跨中截面划分为五个小单元 截面几何特性见表 3 1 表表 3 1 跨中截面几何特性计算表跨中截面几何特性计算表 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 8 分块面 积 i A 2 cm 分块面 积形心 至上缘 i y cm 分块面 积对上 缘静 iii SA y 3 cm 分块面 积的自 身惯性 矩 i I 4 cm isi dyy cm 分块面积 对截面形 心的惯性 矩 2 xii IAd 4 cm ix III 4 cm 分 块 名 称 1 2 3 1 2 4 5 6 1 5 2 7 4 6 大毛截面 翼板 33757 525312 563281 2578 842097815621041437 三角 承托 50018 3339166 52777 77868 0123124782315256 腹板 380011041800011431667 23 66212721813558885 下三角 262 5200525003281 25 113 6633911303394411 马蹄 1375217 5299062 571614 58 131 162365404123725655 9312 5804041 5 I 6403564 4 小毛截面 翼板 24007 5180004500088 06186109 5318655953 三角承 托 50018 3339166 52777 77877 2329820052984783 腹板 380011041800011431667 14 4479235212224018 下三角 262 5200525003281 25 104 4428632752866556 马蹄 1375217 5299062 571614 58 121 942044537520516990 8337 5796729 I 5724829 9 注 大毛截面形心至上缘距离 i s i 804041 5 86 34 cm 9312 5 S y A 小毛截面形心至上缘距离 i s i 796729 96 56 cm 8337 5 S y A 4 检验截面效率指标 希望在 0 5 以上 上核心距 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 9 s x 64035644 47 87 cm 9312 5 23086 34 I k A y 下核心距 s s 64035644 79 64 cm 9312 5 86 34 I k A y 表表 3 23 2 基本计算数据表基本计算数据表 名 称项 目符 号单 位数 据 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 cu k f c E ck f tk f cd f td f MPa MPa MPa MPa MPa MPa 50 4 103 45 32 4 2 65 22 4 1 83 短暂状态 容许压应力 容许拉应力 ck 0 7 f tk 0 7 f MPa MPa 20 72 1 757 混 凝 土 持久状态 标准荷载组合 容许压应力 容许主压应力 短期效应组合 容许拉应力 容许主拉应力 ck 0 5f ck 0 6 f stpc 0 85 tk 0 6 f MPa MPa MPa MPa 16 2 19 44 0 1 59 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度 最大控制应力 con pk f p E pd f pk 0 75f MPa MPa MPa MPa 1860 5 101 95 1260 1395 2 15 s 钢 绞 线 持久状态应力 标准荷载组合 pk 0 65f MPa1209 材料重度 钢筋混凝土 沥青混凝土 钢绞线 1 2 3 3 kN m 3 kN m 3 kN m 25 0 23 0 78 5 钢束与混凝土的弹性模量比p 无量纲 5 65 注 本示例考虑混凝土强度达到 C45 时开始张拉预应力束 和分别表示钢束张拉时混凝土 ck f tk f 的抗压 抗拉标准强度 则 29 6MPa 2 51MPa ck f tk f 截面效率指标 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 10 5 05545 0 230 64 7987 47 h kk xs 表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的 3 1 3 横截面沿跨长的变化横截面沿跨长的变化 如 3 1 图所示 本设计主梁采用等高形式 横截面的 T 梁翼板厚度 沿跨长不变 梁端部区段由于锚头集中的作用而引起较大的局部应力 也 为布置锚具的需要 在距梁端 1880mm 范围内将腹板加厚到与马蹄同宽 马蹄部分为配合钢束弯起而从四分点附近 第一道横隔梁处 开始向支点 逐渐抬高 在马蹄部分抬高的同时腹板宽度亦开始变化 3 1 4 横隔梁的布置横隔梁的布置 有以往经验 和相关试验结果表明 在荷载作用处的主梁弯矩横向 分布 当该处有横隔梁时比较均匀 否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很 大 为减少对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩 在跨中设置一道中横 隔梁 当跨度较大时 应设置较多的横隔梁 本设计在桥梁中点和四分点 支点处设置五道横隔梁 其间距为 7 25m 端横隔梁的高度 厚度为上部 260mm 下部 240mm 中横隔梁高度为 2050mm 厚度为上部 180mm 下部 160mm 详见 3 1 图所示 3 1 5 基本计算数据基本计算数据 见表 3 2 3 2 主梁作用效应主梁作用效应 根据上述梁跨结构纵横截面的布置 并通过可变作用的梁桥荷载横向 分布计算 可分别求得各主梁的控制截面 一般取跨中 四分点 变化点 截面和支点界面 的永久作用和最大可变作用效应 然后再进行主梁作用 效应组合 3 2 1 永久作用效应计算永久作用效应计算 1 永久作用集度 1 预制梁自重 跨中截面段主梁的自重 四分点截面至跨中截面 长 7 25m 0 83375 25 7 25 151 12 kN 1 G 马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重 长 5 85m 5 85 25 2 166 533 2 G 83375 0443625 1 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 11 支点段梁的自重 长 1 88m 1 443625 25 1 88 67 85 kN 3 G 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积 2 0 17 1 9 0 7 0 5 0 1 0 5 0 5 0 15 0 175 0 4392 3 m 端横隔梁体积 2 0 25 2 15 0 525 0 5 0 065 0 325 0 559 3 m 故半跨内横梁重力为 1 5 0 4396 1 0 559 25 30 44 kN 4 G 预制梁永久作用集度 151 12 166 533 67 85 30 44 1 g 1 G 2 G 3 G 4 G 14 98 27 77 kN m 2 二期永久作用 现浇 T 梁翼板集度 2 0 15 0 65 25 4 88 kN m 5 g 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁 现浇部分 体积 2 0 17 0 325 1 9 0 20995 3 m 一片端横隔梁 现浇部分 体积 2 0 25 0 325 2 15 0 349376 3 m 故 3 0 20995 2 0 349376 25 29 96 1 10865 kN m 6 g 铺装 8cm 混凝土铺装 0 08 12 25 24 00 kN m 5cm 沥青铺装 0 05 12 23 13 80 kN m 若将桥面铺装均摊给六片主梁 则 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 12 24 00 13 80 6 6 3 kN m 7 g 栏杆 一侧防撞栏 6 25 kN m 若将两侧防撞栏均摊给六片主梁 则 6 25 2 6 2 083 kN m 8 g 边梁二期永久作用集度 4 88 1 10865 6 3 2 083 14 3117 kN m 2 g 5 g 6 g 7 g 8 g 2 永久作用效应 如图 3 3 所示 设 x 为计算截面离左支座的距离 并令则主梁 lx 弯矩和剪力的计算公式分别为 V影响线 M影响线 1 a 1 a 1 a l 1 a lx al 29 00m 图图 3 3 永久作用效应计算图永久作用效应计算图 2 1 1 2 Ml g 1 1 2 lg 2 Q 永久作用效应计算见表 3 3 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 13 表表 3 3 各主梁永久作用效应各主梁永久作用效应 跨中四分点N7 锚固点支点 作用效应 0 50 250 弯矩 kN m 2919 3212189 49100 一期 剪力 kN 0201 3325402 665402 665 弯矩 kN m 1504 5171128 38800 二期 剪力 kN 0103 7598207 520207 520 弯矩 kN m 4423 8393317 87900 剪力 kN 0305 0923610 185610 185 3 2 2 可变作用效应计算 修正偏心压力法 可变作用效应计算 修正偏心压力法 1 冲击系数和车道折减系数 按 桥规 4 3 2 条规定 结构的冲击系数与结构的基频有关 因此要 先计算结构的基频 简支梁桥的基频可采用下列公式估算 10 c 22 c 3 14153 45 100 640564 5 700 22 292373 22 EI f lm z H 其中 3 c 0 93125 25 10 2373 22 Kg m 9 81 G m g 根据本桥的基频 可计算出汽车荷载的冲击系数为 292 0 0157 0 ln1767 0 f 按 桥规 4 3 1 条 当车道大于两车道时 需要进行车道折减 三 车道折减 22 四车道折减 33 六车道折减 45 但折减后不得小于用两 行车道布载的计算结果 本设计按六车道设计 因此在计算可变荷载时需 要进行车道折减 2 计算主梁的荷载横向分布系数 1 跨中截面的荷载横向分布系数 c m 如前所述 本桥跨内有三道横隔梁 具有可靠的横向联结 且承重结 构的长宽比为 215 2 5 13 00 29 B l 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 14 所以可选用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法来绘制横向影响线和计算 横向分布系数 c m 计算主梁的抗扭惯性矩 T I 对于 T 梁截面 m 3 Ti i i i 1 Icbt 式中 bi ti 相应为单个矩形截面的宽度和厚度 ci 矩形截面抗扭刚度系数 可查 桥梁工程 主编 刘龄嘉 人民交通出版社 P96 表 5 3 m 梁截面划分成单个矩形截面的个数 对于跨中截面 翼缘板的换算平均厚度 cm 1 225 150 5 10 100 17 22 225 t 梁肋部分宽度 cm 28 180 5 3222 17230 2 b 马蹄部分的换算平均厚度 cm 5 32 2 4025 3 t 的计算图式如图 3 4 的计算见 3 4 表 T I T I 图图 3 4的计算图式 尺寸单位 的计算图式 尺寸单位 mm T I 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 15 表表 3 43 4 计算的表计算的表 T I 分块名称 bititi bici i t I 334 iii 10 m c b t 翼缘板 22517 220 0765330 333333 82963 腹板 180 28200 1109390 292870294 22389 马蹄 5532 50 5909090 209181823 94945 12 00297 计算抗扭修正系数 对于本设计主梁的间距相同 并将主梁近似看成等截面 则得 2 T 1 1 GIL EIB 其中 由 n 6 1 028 可查 桥梁工程 主编 刘龄嘉 人民交通 出版社 P96 表 5 3 G 0 4E IT 12 00297 10 3m4 I 0 64035644m4 15 2 625 2 00 29 B L 965597 0 15 2 64035644 0 1000297 124 0 028 1 1 1 2 3 E E 按修正的偏心压力法计算跨中横向影响线竖标值 i ijn 2 i i 1 1a e n a 式中 n 6 n 22222 i i 1 2 2 252 25 1 125 2 25 1 125 1 125 88 594am 分别求出 1 2 3 号梁在两个边主梁的横向分不影响线竖标值为 计算所得的值列于表 3 5 ij 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 16 表表 3 5 值值 ij 梁号 i1 i2 i3 i4 i5 i6 10 51152 0 373580 235640 09769 0 04025 0 17819 20 37358 0 292240 209120 126000 04287 0 04025 30 23564 0 208050 180460 152870 12528 0 097695 计算荷载横向分布系数 由表 3 5 可得横向影响线和最不利布载如图 3 5 图 3 6 图 3 7 所 示 由图 3 5 图 3 6 图 3 7 可得 1 2 3 号梁的横向分布系数 可变作用 汽车公路 I 级 对于 1 号梁 三车道 1 cqq 1 0 519180 408830 329130 218780 139080 02872 78 2 1 1 64372 87 2 0 6410508 m 图图 3 53 5 1 1 号梁的横向分布系数计算图号梁的横向分布系数计算图 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 17 图图 3 63 6 2 2 号梁的横向分布系数计算图号梁的横向分布系数计算图 图图 3 73 7 3 3 号梁的横向分布系数计算图号梁的横向分布系数计算图 两车道 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 18 1 cqq 1 0 519180 408830 329130 21878 2 1 1 64372 2 0 73796 m 对于 2 号梁 三车道 2 cqq 1 2 0 379980 31349265460 198960 150930 08443 78 1 1 39325 87 2 0 5433675 m 两车道 2 cqq 1 0 379980 31349265460 19896 2 1 1 15789 2 0 578945 m 对于 3 号梁 三车道 3 cqq 1 0 237170 215100 199160 177090 161150 13908 78 2 1 1 12875 87 2 0 440213 m 两车道 3 cqq 1 0 237170 215100 199160 17709 2 1 0 82852 2 0 41426 m 2 支点截面的横向荷载分布系数 0 m 用杠杆原理法计算 绘制荷载横向影响线并进行布载 如图 3 8 所示 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 19 图图 3 83 8 荷载横向影响线并进行布载计算图式荷载横向影响线并进行布载计算图式 可变作用 汽车 1 号梁 11 oqq 11 1 055020 26268 0 65885 22 m 2 号梁 22 oqq 11 0 20000 1 000000 42222 0 81111 22 m 3 号梁 3 oq 0 81111m 故取可变作用 汽车 的横向分布系数为表 3 6 所示 表表 3 63 6 可变作用 汽车 的荷载横向分布系数可变作用 汽车 的荷载横向分布系数 梁号 c m 0 m 10 737960 65885 20 5789450 81111 30 4402130 81111 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 20 3 车道荷载的取值 根据 公路桥涵设计通用规范 4 3 1 条 公路 I 级车道荷载的均布 荷载标准值为10 5kN m 集中荷载标准值按以以下规定选取 桥梁计算 k q 路径小于或等于 5m 时 180kN 桥梁计算路径等于或大于 50m 时 k P 360kN 桥梁计算路径在 5m 50m 之间时 值采用直线内插求得 k P k P 计算剪力效应时 上述集中荷载标准值应乘以 1 2 的系数 可得 k P 10 5kN m k q 计算弯矩时 k 360 180 295 180276 kN 505 P 计算剪力时 k 276 1 2331 2 kN P 4 计算可变作用效应 在可变作用效应计算中 本设计对于横向分布系数的取值作如下考虑 支 点处横向分布系数 从支点至第一根横梁段 横向分布系数从直线 0 m 0 m 过渡到 其余梁段均取 c m c m 1 1 号梁可变作用效应计算 求 1 号梁跨中截面的最大弯矩和最大剪力 计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效应 图 3 9 示出 1 号梁跨中截面作用效应计算图式 计算公式为 qm yPm 1 S k2kk1 式中 S 所求截面的弯矩或剪力 1 汽车荷载冲击系数 按规范规定取值 汽车荷载横向折减系数 可查 桥梁工程 主编 刘龄嘉 人民交通出版社 P34 表 3 10 沿桥跨纵向与车道集中荷载位置对应的横向分布系数 1 m k P 沿桥跨纵向与车道均布荷载所布置的影响线面积中心位置 1 m k q 对应的横向分布系数 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 21 车道集中荷载 k P 车道均布荷载 k q 沿桥跨纵向与位置对应的内力影响线的最大坐标值 k y k P 弯矩 剪力影响线面积 影响线上最大坐标值 y 可变作用 汽车 标准效应 max 1 0 73796 10 5 7 25 29 00 0 737960 65885 7 25 2 10 5 1 20840 73796 276 7 25 2283 950 kN m M max 11 0 73796 10 5 0 5 14 50 0 737960 65885 7 25 22 10 5 0 08330 73796 331 2 0 5 150 044 kN V 可变作用 汽车 冲击效应 max 2283 950 0 292666 913 kN m MM max 150 044 0 29243 813 kN VV 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 22 图图 3 93 9 1 1 号梁跨中截面作用效应计算图式号梁跨中截面作用效应计算图式 求 1 号梁四分点截面的最大弯矩和最大剪力 计算四分点截面的最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效应 图 3 10 示出 1 号梁四分点截面作用效应计算图式 可变作用 汽车 标准效应 max 1 0 73796 10 5 5 4375 29 00 0 737960 65885 7 25 2 1 10 5 1 81250 60417 0 73796 276 5 4375 2 1711 143 kN m M max 11 0 73796 10 5 0 75 21 75 0 737960 65885 7 25 22 10 5 0 08330 73796 331 2 0 75 246 258 kN V 可变作用 汽车 冲击效应 max 1711 144 0 292499 654 kN m MM max 246 258 0 29271 907 kN VV 图图 3 103 10 1 1 号梁四分点截面作用效应计算图式号梁四分点截面作用效应计算图式 求 1 号梁 N6 锚固截面的最大弯矩和最大剪力 计算 N6 锚固截面的最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 23 应 图 3 11 示出 1 号梁 N6 锚固截面作用效应计算图式 可变作用 汽车 标准效应 计算 N6 锚固截面汽车产生的弯矩和剪力时 应特别注意集中荷载 的作用位置 集中荷载若作用在计算截面 虽然影响线纵坐标最大 但 k P 其对应的横向分布系数较小 荷载向跨中方向移动 就出现相反的情况 因此应对两个截面进行比较 即影响线纵坐标最大截面 N6 锚固截面 和 横向分布系数达到最大值的截面 第一根横隔梁处截面 然后取一个最 大的作为所求值 图图 3 113 11 1 1 号梁号梁 N6N6 锚固截面作用效应计算图式锚固截面作用效应计算图式 通过比较 集中荷载作用在第一根横隔梁处为最不利情况 结果如 下 max 11 0 73796 10 5 1 3730 29 000 07422 1 3444 10 5 22 11 1 37070 06444 10 5 5 9062 1 2753 0 737960 65885 10 5 22 7 25 0 60417276 1 1087 0 73796 374 994 kN m M 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 24 max 11 0 73796 10 5 0 9502 29 1 3444 0 06444 10 5 5 9062 22 1 0 8858 0 737960 65885 7 25 10 5 0 08330 73796 331 2 0 75 2 283 098 kN V 可变作用 汽车 冲击效应 max 374 994 0 292109 498 kN m MM max 283 098 0 29282 665 kN VV 求 1 号梁支点截面的最大剪力 图 3 12 示出支点截面最大剪力计算图式 图图 3 123 12 支点截面最大剪力计算图式支点截面最大剪力计算图式 可变作用 汽车 标准效应 max 11 10 5 0 73796 1 000 29 00 0 737960 65885 7 25 22 1 10 5 0 08330 91680 0 73796 331 2 0 75 2 292 6523 kN m V 可变作用 汽车 冲击效应 max 292 6523 0 29285 454 kN VV 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 25 2 同样可得 2 号梁和 3 号梁可变作用效应计算值 3 2 3 主梁作用效应组合汇总主梁作用效应组合汇总 本设计按 桥规 4 1 6 4 1 8 条规定 根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合 短期效应组 合 标准效应组合和承载能力极限状态基本组合 见表 3 7 3 8 3 9 表表 3 73 7 1 1 号主梁作用效应组合号主梁作用效应组合 跨中截面四分点截面N6 锚固点截面支点截面 序号荷载类型 max M max V max M max V max M max V max V 1 第一期永久荷载 2919 3202189 49201 33552 50362 565402 665 2 第二期永久荷载 1504 5201128 39103 76284 74186 854207 52 3 总永久荷载 1 2 4423 8403317 88305 09837 23549 419610 185 4 可变作用 汽车 公路 I 级 2283 95150 041711 14246 26374 99283 098292 652 5 可变作用 汽车 冲击 666 9143 81499 6571 91109 5082 664785 4545 6 标准组合 3 4 5 7374 70193 865528 68623 261321 73915 182988 291 7 短期组合 3 0 7 4 6022 60105 034515 68477 471099 73747 588815 041 8 基本组合 1 2 3 1 4 4 5 9439 82271 407076 57811 541682 971171 371261 57 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 26 表表 3 83 8 2 2 号主梁作用效应组合号主梁作用效应组合 跨中截面四分点截面N6 锚固点截面支点截面 序号荷载类型 max M max V max M max V max M max V max V 1 第一期永久荷载 2919 32 0 00 2189 49 201 33 552 50 362 57 402 67 2 第二期永久荷载1504 52 0 00 1128 39 103 76 284 74 186 85 207 52 3 总永久荷载 1 2 4423 84 0 00 3317 88 305 09 837 23 549 42 610 18 4 可变作用 汽车 公路 I 级1776 17 117 17 1326 79 192 66 291 62 221 48 228 95 5 可变作用 汽车 冲击518 64 34 21 387 42 56 26 85 15 64 67 66 85 6 标准组合 3 4 5 6718 65 151 39 5032 09 554 00 1214 01 835 57 905 99 7 短期组合 3 0 7 4 5667 16 82 02 4246 63 439 95 1041 37 704 45 770 45 8 基本组合 1 2 3 1 4 4 5 8521 34 211 94 6381 35 714 59 1532 17 1059 91 1146 35 表表 3 93 9 3 3 号主梁作用效应组合号主梁作用效应组合 跨中截面四分点截面N6 锚固点截面支点截面 序号荷载类型 max M max V max M max V max M max V max V 1 第一期永久荷载2919 32 0 00 2189 49 201 33 552 50 362 57 402 67 2 第二期永久荷载1504 52 0 00 1128 39 103 76 284 74 186 85 207 52 3 总永久荷载 1 2 4423 84 0 00 3317 88 305 09 837 23 549 42 610 18 4 可变作用 汽车 公路 I 级1332 66 88 48 990 97 145 87 218 80 167 70 173 36 5 可变作用 汽车 冲击389 14 25 84 289 36 42 59 63 89 48 97 50 62 6 标准组合 3 4 5 6145 64 114 31 4598 21 493 56 1119 93 766 08 834 16 7 短期组合 3 0 7 4 5356 70 61 94 4011 55 407 20 990 40 666 81 731 53 8 基本组合 1 2 3 1 4 4 5 7719 12 160 04 5773 91 629 97 1400 45 962 63 1045 79 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 27 3 3 预应力钢束的估算极其布置预应力钢束的估算极其布置 3 3 1 跨中截面的钢束的估算和确定跨中截面的钢束的估算和确定 根据 公预规 规定 预应力梁应满足正常使用极限状态的应力要求 和承载能力极限状态的强度要求 一下就跨中截面在各种作用效应组合下 分别按照上述要求对主梁所需的钢筋束数进行估算 并按照这些估算的钢 筋束数的多少确定主梁的配束 1 按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数 对于简支梁带马蹄的 T 型截面 当截面混凝土不出现拉应力控制时 则得到钢束数 n 的估算公式 k 1ppksp M n CA fke 式中 M 持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值 按主梁作用效 应组合表中值取用 C1 与荷载有关的经验系数 对于公路 I 级 C1 0 51 一股 6 s15 2 钢绞线截面积 一根钢绞线的截面积是 p A 1 4 故 6 1 4 8 4 2 cm p A 2 cm 2 cm 在前已计算出成桥后跨中截面143 66cm ks 47 87cm 15cm x y p a 则钢束偏心距为 143 66 15 128 66 cm pxp eya 1 号梁 24 5 2866 1 4787 0 101860104 851 0 107023 7374 64 3 n 2 号梁 3 46 6718 65 10 4 78 0 51 8 4 101860 100 47871 2866 n 3 号梁 3 46 6145 64 10 4 37 0 51 8 4 101860 100 47871 2866 n 根据极限状态的应力计算图式 受压区混凝土达到极限强度 应 cd f 力图式呈矩形 同时应力钢束也达到设计强度 则钢束数的估算公式 pd f 山东科技大学学生毕业设计 论文 山东科技大学学生毕业设计 论文 28 d pdp M n h fA 式中 按承载能力极限状态的跨中最大弯距 按表取用 d M 经验系数 一般采用 0 75 0 77 本设计取用 0 76 预应力钢绞线的设计强度 见表 为 1260MP pd f 计算得 1 号梁 10 5 104 81012603 276 0 108155 9439 46 3 n 2 号梁 3 64 8521 34 10 4 61 0 762 3 1260 108 4 10 n 3 号梁 3 64 7719 12 10 4 17 0 762 3 1260 108 4 10 n 根据上述两种极限状态 综合考虑预制和施工的方便 取钢束数你 n 6 3 3 2 预应力钢束位置预应力钢束位置 1 确定跨中及锚固截面的钢束位置 1 对于跨中截面 在保证布置预留管道构造要求的前提下 尽可能 使钢束群重心的偏心距大些 本设计采用内径 70mm 外径 77mm 的预埋铁 皮波纹管 根据 公预规 9 4 9 条规定 管道至梁底和梁侧不应小于 3cm 及管道直径的 1 2 根据 公预规 9 4 9 条规定 水平净距不应小于 4cm 及管道直径的 0 6