预应力混凝土连续梁桥设计（本科毕业设计论文）.doc

西 南 交 通 大 学 本科毕业设计 62 104 104 62m 预应力混凝土 连续梁桥设计 二 六年六月 西南交通大学本科毕业设计 第II页 摘 要 本毕业设计主要是关于大跨度预应力混凝土连续梁桥上部结构的设计 预应力 混凝土连续梁桥以结构受力性能好 变形小 伸缩缝少 行车平顺舒适 养护工程 量小 抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一 受时间和个人能力的限 制 本次毕业设计没有具体涉及到下部结构 横向预应力及竖向预应力的设计 设计桥梁跨度为 62m 104m 104m 62m 分为两幅设计 单幅为单箱单室 桥面 总宽 25m 双向 4 车道 上下行 主梁施工采用悬臂挂篮施工 对称平衡浇筑混凝 土 施工分为 21 个阶段 第一阶段 施工临时支座并固结 浇筑墩顶 0 段及边跨 直线段满堂支架施工 第二阶段至第十七阶段 悬臂对称平衡浇筑混凝土至最大悬 臂端 第十八阶段 边跨合拢 第十九阶段 中跨合拢 拆除挂篮设施 加载二期恒 载 第二十施工阶段 预留施工阶段 第二十一阶段 运营阶段 本桥设 5 个支座 其中第 3 个支座为固定铰接支座 其余均为活动铰接支座 本设计中总共有 9 个临 时支座 设计过程如下 首先 确定主梁主要构造及细部尺寸 它必须与桥梁的规定和施工保持一致 考虑到抗弯刚度及抗扭刚度的影响 设计采用箱形梁 主梁的高度呈二次抛物线变 化 因为二次抛物线近似于连续梁桥弯距的变化曲线 墩顶截面通过腹板 底板的 加厚以及设置横隔梁强度得以加强 底板厚度呈二次抛物线变化 底板厚度为 0 7 变为 0 3 腹板厚度呈直线变化 由 0 75 变为 0 4 顶板厚度沿全桥保持不变 均为 0 28m 其次 利用 BSAS 电算软件分析内力结构总的内力 包括恒载和活载的内力计算 用于计算的内力组合结果也由 BSAS 电算软件计算而得 从而估算出纵向预应力筋 的数目 然后再布置预应力钢丝束 再次 计算预应力损失及次内力 次内力包括先期恒载徐变次内力 先期预应 力徐变次内力 后期合拢预应力索产生的弹性次内力 局部温度变化次内力 然后进一步进行截面强度的验算 其中包括承载能力极限状态和正常使用极限 状态 在正常使用极限状态验算中包括计算截面的混凝土法向应力验算 预应力钢 筋中的拉应力验算 截面的主应力计算 西南交通大学本科毕业设计 第III页 关键词 预应力混凝土连续梁桥 次内力 悬臂施工 西南交通大学本科毕业设计 第IV页 Abstract The graduate design is mainly about the design of superstructure of long span pre stressed concrete continuous box Girder Bridge Pre stressed concrete continuous Girder Bridge become one of main bridge types of the most full of competion ability because of subjecting to the dint function with the structure good having the small defomation few of control joint going smoothly comfort protected the amout of engineering small and having the powerfully ability of earthquake proof and so on For time and ability limited the design of the substructure transverse pre stressing and vertical pre stressing is not considered The spans of the bridge are 62m 104m 104m 66m main beam is respective designed each suit has one box one room and four traffic ways of all the width of the bridge surface is 25m The major girder applies cantilever hung basket bearing symmetric equilibrium construction There are twenty one steps in the working The 0 member is worked in the first step then form the second step to the seventeenth the other members is worked before they are jointed except the ones are siuated in the beside or middle of span and the substructure is worked in the steps and then it s jointed in the site of beside spans in the eighteenth step and then mid span is jointed in ninteenth step and remove the hung basket bearing then the second dead loads is in effect in the step the tweentith stage vacant construction stage in the last step the structure is running There are five bearings the third is fixed bearing the left four are expansion bearings In the design there are nine casual bearing The procedure of the design is listed below The first step as to dimension the structural elements and details of which it is composed it can t and certainly should without being fully coordinated with the planning and working phrases of the project 西南交通大学本科毕业设计 第V页 Considering the distorting stiffness and the bending stiffness box birder goes as second parabolic curve for second parabolic curve is generally similar to the change of continuous bridge s bending moments along The sectionat the support is strengthened by the provision of thickened webs bottom slabs and a cross beam the thickness of the bottom slab is changed in second parabolic curve and the thickness of the web is changed in linearity the former varies from 0 7m to 0 3m the latter varies from 0 75m to 0 4m the top slab s thickness is 0 28m The second step is to use BSAS software to analyze internal gross force of the structures including dead load and lived load the internal force composition can be done by using the compute results According to the internal force composited the evaluated amount of longitudinal tendons can be worked out then we can distribute the tendons to the bridge The third steps is to calculate the loss of pre stressing and secondary force due to pre stressing first dead loads and temperature bearing displacement and so on The last steps is checking the main cross section the work includes the load caring capacity ultimate state and the normal service ability ultimate state as well as the main section s being out of shape Key Words Pre stressed concrete continuous girder bridge Secondary force Cantilever constructed 西南交通大学本科毕业设计 第VI页 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 预应力混凝土连续梁桥概述 1 1 2 毕业设计的目的与意义 3 第 2 章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 4 2 1 尺寸拟定 4 2 1 1 桥孔分跨 4 2 1 2 截面形式 4 2 1 3 梁高 5 2 1 4 细部尺寸 6 2 2 主梁分段与施工阶段的划分 7 2 2 1 分段原则 7 2 2 2 具体分段 7 2 2 3 主梁施工方法及注意事项 7 第 3 章 荷载内力计算 9 3 1 恒载内力计算 9 3 2 活载内力计算 11 3 2 1 横向分布系数的考虑 11 3 2 2 活载因子的计算 11 3 2 3 计算结果 13 第 4 章 预应力钢束的估算与布置 15 4 1 力筋估算 15 4 1 1 计算原理 15 4 1 2 预应力钢束的估算 18 4 2 预应力钢束的布置 24 第 5 章 预应力损失及有效应力的计算 26 5 1 预应力损失的计算 26 西南交通大学本科毕业设计 第VII页 5 2 有效预应力的计算 33 第 6 章 次内力的计算 35 6 1 徐变次内力的计算 35 6 1 1 结构重力徐变次内力 35 6 1 2 预加力徐变次内力 38 6 2 预加力引起的二次力矩 40 6 3 温度次内力的计算 43 第 7 章 内力组合 48 7 1 承载能力极限状态下的效应组合 48 7 2 正常使用极限状态下的效应组合 49 第 8 章 主梁截面验算 51 8 1 截面强度验算 51 8 2 截面抗裂验算 54 8 2 1 正截面和斜截面抗裂验算 54 8 2 2 法向拉应力 55 8 2 3 主拉应力和主压应力 56 第 9 章 主要工程数量计算 61 9 1 混凝土总用量计算 61 9 1 1 梁体混凝土 C60 级混凝土 用量计算 61 9 1 2 桥面铺装 C40 级混凝土 混凝土用量计算 61 9 2 钢绞线及锚具总用量计算 62 毕业设计总结 63 致 谢 64 参考文献 65 附录 1 实习报告 66 附录 2 BSAS 数据原文件 68 西南交通大学本科毕业设计 第VIII页 附录 3 包络图及结构简图 106 附录 4 外文文献翻译 111 西南交通大学本科毕业设计 第1页 第 1 章 绪论 1 1 预应力混凝土连续梁桥概述 预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好 变形小 伸缩缝少 行车平顺舒适 造型简洁美观 养护工程量小 抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一 本章简介其发展 由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点 如过早地出现裂缝 使其不能有效地 采用高强度材料 结构自重必然大 从而使其跨越能力差 并且使得材料利用率低 为了解决这些问题 预应力混凝土结构应运而生 所谓预应力混凝土结构 就 是在结构承担荷载之前 预先对混凝土施加压力 这样就可以抵消外荷载作用下混 凝土产生的拉应力 自从预应力结构产生之后 很多普通钢筋混凝土结构被预应力 结构所代替 预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的 当时西欧很多国家在战后缺钢的 情况下 为节省钢材 各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复 战争带来的创伤 50 年代 预应力混凝土桥梁跨径开始突破了 100 米 到 80 年代 则达到 440 米 虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好 但是 在实 际工程中 跨径小于 400 米时 预应力混凝土桥梁常常为优胜方案 我国的预应力混凝土结构起步晚 但近年来得到了飞速发展 现在 我国已经 有了简支梁 带铰或带挂梁的 T 构 连续梁 桁架拱 桁架梁和斜拉桥等预应力混 凝土结构体系 虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到 80 年 但是 在桥梁结构中 随着预应力 理论的不断成熟和实践的不断发展 预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛 连续梁和悬臂梁作比较 在恒载作用下 连续梁在支点处有负弯矩 由于负弯 矩的卸载作用 跨中正弯矩显著减小 其弯矩与同跨悬臂梁相差不大 但是 在活 载作用下 因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用 其弯矩分布优 于悬臂梁 虽然连续梁有很多优点 但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼 者 因为限于当时施工主要采用满堂支架法 采用连续梁费工费时 到后来 由于 西南交通大学本科毕业设计 第2页 悬臂施工方法的应用 连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展 60 年代初期 在中等跨预应力混凝土连续梁中 应用了逐跨架设法与顶推法 在较大跨连续梁中 则应用更完善的悬臂施工方法 这就使连续梁方案重新获得了竞争力 并逐步在 40 200 米范围内占主要地位 无论是城市桥梁 高架道路 山谷高架栈桥 还是 跨河大桥 预应力混凝土连续梁都发挥了其优势 成为优胜方案 目前 连续梁结 构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一 然而 当跨度很大时 连续梁所须的巨型支座无论是在设计制造方面 还是在 养护方面都成为一个难题 而 T 型刚构在这方面具有无支座的优点 因此有人将两 种结构结合起来 形成一种连续 刚构体系 这种综合了上述两种体系各自优点的 体系是连续梁体系的一个重要发展 也是未来连续梁发展的主要方向 另外 由于连续梁体系的发展 预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了 很多不同类型 无论在桥跨布置 梁 墩截面形式 或是在体系上都不断改进 在 城市预应力混凝土连续梁中 为充分利用空间 改善交通的分道行驶 甚至已建成 不少双层桥面形式 在我国 预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展 然而 想要在本世纪末赶 超国际先进水平 就必须解决好下面几个课题 1 发展大吨位的锚固张拉体系 避免配束过多而增大箱梁构造尺寸 否则混凝 土保护层难以保证 密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量 难以提高 2 在一切适宜的桥址 设计与修建墩梁固结的连续 刚构体系 尽可能不采用 养护调换不易的大吨位支座 3 充分发挥三向预应力的优点 采用长悬臂顶板的单箱截面 既可节约材料减 轻结构自重 又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度 另外 在设计预应力连续梁桥时 技术经济指针也是一个很关键的因素 它是 设计方案合理性与经济性的标志 目前 各国都以每平方米桥面的三材 混凝土 预应力钢筋 普通钢筋 用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术 经济指针 但是 桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作 三材 指针和造价指针与很多因素有关 例如 桥址 水文地质 能源供给 材料供应 运输 通航 规划 建筑等地点条件 施工现代化 制品工业化 劳动力和材料价 格 机械工业基础等全国基建条件 同时 一座桥的设计方案完成后 造价指针不 西南交通大学本科毕业设计 第3页 能仅仅反应了投资额的大小 而是还应该包括整个使用期限内的养护 维修等运营 费用在内 通过连续梁 T 型刚构 连续 刚构等箱形截面上部结构的比较可见 连续 刚构体系的技术经济指针较高 因此 从这个角度来看 连续 刚构也是未 来连续体系的发展方向 总而言之 一座桥的设计包含许多考虑因素 在具体设计中 要求设计人员综 合各种因素 作分析 判断 得出可行的最佳方案 1 2 毕业设计的目的与意义 毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力 灵活运用大学所学的各门基础课和 专业课知识 并结合相关设计规范 独立的完成一个专业课题的设计工作 设计过 程中提高学生独立的分析问题 解决问题的能力以及实践动手能力 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 本次设计为 62 104 104 62 m 公路预应力混凝土连续梁桥 桥宽为 25m 分为 两幅 设计时只考虑单幅的设计 梁体采用单箱单室箱型截面 全梁共分 132 个单 元 中支点 0 号块长度 8m 一般单元长度分为 2m 2 5m 3m 边跨合拢段长 2m 中跨合拢段长 2m BSAS 中做了处理分为两段 1m 的单元 边跨直线段长 9m 顶板 厚度不进行变化 底板 腹板厚度均发生变化 由于多跨连续梁桥的受力特点 靠 近中间支点附近承受较大的负弯矩 而跨中则承受正弯矩 则梁高采用变高度梁 按二次抛物线变化 这样不仅使梁体自重得以减轻 还增加了桥梁的美观效果 由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构 手算工作量比较大 且准确性难以 保证 所以采用有限元分析软件 BSASBSAS 进行 这样不仅提高了效率 而且准确度也 得以提高 本次设计的预应力混凝土连续梁桥采用目前比较流行的悬臂灌注法施工 悬臂 灌注施工具有很多优越性 它不需要大型的机械设备 不影响桥下通航 通车 且 施工受河道水位和季节的影响较小 本次设计中得到了唐继舜 郑史雄 成文佳 向天宇 林清阳等几位老师的悉 心指导 在此表示衷心的感谢 由于本人水平有限 且又是第一次从事这方面的设计 难免出现错误 恳请各 位老师批评指正 西南交通大学本科毕业设计 第4页 第 2 章 桥跨总体布置及结构尺寸拟定 2 1 尺寸拟定 本设计方案采用四跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构 全长 332m 设计主 跨为 104m 2 1 1 桥孔分跨 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 航要求以及墩台 基础及支座构造 力学要求 美学要求等 若采用三跨或四跨不 等的桥孔布置 一般边跨长度可取为中跨的 0 5 0 8 倍 这样可使中跨跨中不致产 生异号弯矩 此外 边跨跨长与中跨跨长之比还与施工方法有着密切的联系 对于 采用现场浇筑的桥梁 边跨长度取为中跨长度的 0 8 倍是经济合理的 但是若采用 悬臂施工法 则不然 本设计跨度 主要根据设计任务书来确定 其跨度组合为 62 米 104 米 104 米 62 米 基本符合以上原理要求 2 1 2 截面形式 2 1 2 1 立截面 从预应力混凝土连续梁的受力特点来分析 连续梁的立面应采取 变高度布置为宜 在恒 活载作用下 支点截面将出现较大的负弯矩 从绝对值来 看 支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩 因此 采用变高度梁能较好地 符合梁的内力分布规律 另外 变高度梁使梁体外形和谐 节省材料并增大桥下净 空 但是 在采用顶推法 移动模架法 整孔架设法施工的桥梁 由于施工的需要 一般采用等高度梁 等高度梁的缺点是 在支点上不能利用增加梁高而只能增加预 应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩 材料用量多 但是其优点是结构构造简单 线 形简洁美观 预制定型 施工方便 一般用于如下情况 1 桥梁为中等跨径 以 40 60 米为主 采用等截面布置使桥梁构造简单 施工 迅速 由于跨径不大 梁的各截面内力差异不大 可采用构造措施予以调节 2 等截面布置以等跨布置为宜 由于各种原因需要对个别跨径改变跨长时 也以 等截面为宜 3 采用有支架施工 逐跨架设施工 移动模架法和顶推法施工的连续梁桥较多采 用等截面布置 西南交通大学本科毕业设计 第5页 双层桥梁在无需做大跨径的情况下 选用等截面布置可使结构构造简化 结合以上的叙述 所以本设计中采用悬臂现浇施工方法 变截面的梁 2 1 2 2 横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式 包括主梁截面 形式 主梁间距 主梁各部尺寸 它与梁式桥体系 在立面上布置 建筑高度 施工 方法 美观要求以及经济用料等等因素都有关系 当横截面的核心距较大时 轴向压力的偏心可以愈大 也就是预应力钢筋合力 的力臂愈大 可以充分发挥预应力的作用 箱形截面就是这样的一种截面 此外 箱形截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大 对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有 利 同时 因其都具有较大的面积 所以能够有效地抵抗正负弯矩 并满足配筋要 求 箱形截面具有良好的动力特性 再者它收缩变形数值较小 因而也受到了人们 的重视 总之 箱形截面是大 中跨预应力连续梁最适宜的横截面形式 常见的箱形截面形式有 单箱单室 单箱双室 双箱单室 单箱多室 双箱多 室等等 单箱单室截面的优点是受力明确 施工方便 节省材料用量 拿单箱单室 和单箱双室比较 两者对截面底板的尺寸影响都不大 对腹板的影响也不致改变对 方案的取舍 但是 由框架分析可知 两者对顶板厚度的影响显著不同 双室式顶 板的正负弯矩一般比单室式分别减少 70 和 50 由于双室式腹板总厚度增加 主拉 应力和剪应力数值不大 且布束容易 这是单箱双室的优点 但是双室式也存在一 些缺点 施工比较困难 腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等 本设计是一座 公路连续箱形梁 采用的横截面形式为扁平的单箱单室 2 1 3 梁高 根据经验确定 预应力混凝土连续梁桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在 1 15 1 25 之间 而跨中梁高与主跨之比一般为 1 40 1 50 之间 当建筑高度不 受限制时 增大梁高往往是较经济的方案 因为增大梁高只是增加腹板高度 而混 凝土用量增加不多 却能显著节省预应力钢束用量 连续梁在支点和跨中的梁估算值 等高度梁 H l 常用 H l 15 1 30 1 18 1 20 1 变高度 曲线 梁 支点处 H l 跨中 H l 16 1 20 1 30 1 50 1 西南交通大学本科毕业设计 第6页 变高度 直线 梁 支点处 H l 跨中 H l 16 1 20 1 22 1 28 1 而此设计采用变高度的直线梁 支点处梁高为 6 5 米 跨中梁高为 2 6 米 2 1 4 细部尺寸 2 1 4 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 支墩处底版还要承受很大的压应力 一般来讲 变截面的底版厚度也随梁高变化 墩顶处底板为梁高的 1 10 1 12 跨 中处底板一般为 200 250 底板厚最小应有 120 箱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 参考如下 跨中截面 表表 2 12 1 腹板与顶板尺寸关系腹板与顶板尺寸关系 腹板间距 米 3 55 07 0 顶板厚度 毫米 180200280 本设计中采用双面配筋 且底板由支点处以抛物线的形式向跨中变化 底板在 支点处厚 70cm 在跨中厚 30cm 顶板厚 28cm 2 1 4 2 腹板和其它细部结构 1 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 1 腹板内无预应力筋时 采用 200mm 2 腹板内有预应力筋管道时 采用 250 300mm 3 腹板内有锚头时 采用 250 300mm 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 以承受支点处交 大的剪力 一般采用 300 600mm 甚至可达到 1m 左右 本设计支座处腹板厚取 75cm 跨中腹板厚取 40cm 2 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 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 620mm 长 1240m 的 1 2 的上部梗腋 而 西南交通大学本科毕业设计 第7页 下部采用 1 1 的梗腋 3 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 跨中截面及中支点截面示意图如下所示 单位为 cm 插入图 2 2 主梁分段与施工阶段的划分 2 2 1 分段原则 主梁的分段应该考虑有限元在分析杆件时 分段越细 计算结果的内力越接近 真实值 并且兼顾施工中的实施 本设计分为 132 个单元 2 2 2 具体分段 本桥全长 332 米 全梁共分 132 个单元 中支点 0 号块长度 16 0m BSAS 中为 了方便计算分为 8 2m 单元 一般梁段长度分成 2 0m 2 5 和 3 0m 边跨合拢段 长 2 0m 中跨合拢段长 2 0m 边跨直线段长 9m 2 2 3 主梁施工方法及注意事项 2 2 3 1 主梁施工方法 主梁采用悬臂灌注法施工 墩顶梁段分别在各墩顶灌注 西南交通大学本科毕业设计 第8页 其余梁段用活动挂篮悬臂灌注 挂篮及附属设备重不大于 130t 墩顶 0 梁段开始灌 注之前 正式支座及临时支座 即钢筋混凝土支墩 均先就位 主跨墩支座全部临时 刚接形成固定钢支座 活动支座应给予临时锁定 2 2 3 2 施工程序建议分为三大步骤 1 在墩顶 0 梁段施工完毕之后 两侧对称悬臂灌注至合拢之前的梁段 边跨上 的等高直线段采用满堂支架施工 一次性浇注 边跨 4 号段合拢 形成单悬臂简支 梁 2 拆除主跨跨中挂篮 灌注主跨中跨合拢段 3 拆除全部模板 解除临时约束并将主跨支座的一个改成固定铰支座 其余两个 改成活动铰支座 形成四跨连续梁 张拉全部剩余钢索 2 2 3 3 主意事项 1 各合拢段混凝土灌注 应选择非温度急剧变化日之夜间气温最低时进行 由 于设计中不能事先确定合拢时之温度值 故按合拢温度为 15 设计 为切实保证灌 注质量 在中跨合拢段两端截面间设钢支撑 并于顶 底板上各张拉四根临时钢索 张拉力为 300kN 以锁定合拢段两侧梁部 合拢段混凝土达 85 强度后 拆除临时支 座 放松临时索重新张拉至设计张拉力 2 悬灌施工时 两端施工设备的重量要保持平衡 并注意无左右偏载 两端浇筑 混凝土进度之差不得大于 2 立方米 3 支座形式采用盆式橡胶支座 安装盆式橡胶支座前应注意将支座的相对滑动面 和其他部分用丙酮或酒精擦洗干净 安装支座标高应符合设计要求 其四角高差不 得大于 1mm 活动支座的四氟板必需搁置在盆中 使支座能充分发挥其受力和位移 功能 4 每项施工工序应严格遵守有关施工规范 确保工程质量和人身安全 5 施工中要不断的校对千斤顶 防止超过允许误差 6 施工钢束张拉时 须严格控制张拉应力 7 边跨支架施工时 基础应夯实 确保牢固可靠 防止下沉变形 西南交通大学本科毕业设计 第9页 第 3 章 荷载内力计算 3 1 恒载内力计算 主梁的内力计算可分为设计和施工内力计算两部分 设计内力是强度验算及配筋设计的依据 施工内力是指施工过程中 各施工阶 段的临时施工荷载 如施工机具设备 挂蓝 张拉设备等 模板 施工人员等引起 的内力 主要供施工阶段验算用 由于对施工方面的知识不熟 本设计中对该项设 计内容作了简化 主要考虑了一般恒载内力 活载内力 主梁恒载内力 包括自重引起的主梁自重 一期恒载 内力 Sg1和二期恒载 如 铺装 栏杆等 引起的主梁后期恒载内力 Sg2 主梁的自重内力计算方法可分为两类 在施工过程中结构不发生体系转换 如在满堂支架现浇等 如果主梁为等截面 可按 均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算 在施工过程中有结构体系转换时 应该分 阶段计算内力 本设计采用悬臂施工法 二期恒载 又称后期恒载 集度约为 二期恒载集度 Q 60kN m 2 由 BSAS 系统计算而得的有关结果如下表所示 表表 3 13 1 毛截面几何特性毛截面几何特性 截面类型面积 A m2 惯性矩 I m4 中性轴至 梁顶距离 m 中性轴至 梁底距离 m 梁高 m 底板厚 m 19 3558008 1124700 953028 1 646972 2 6 0 3 29 3579448 1261610 953695 1 647865 2 60156 0 30016 39 3901048 3332550 963712 1 661248 2 62496 0 30256 49 6387168 8910510 994833 1 681607 2 67644 0 30784 59 7552009 6522741 029774 1 726226 2 756 0 316 69 91279610 7446911 077742 1 785898 2 86364 0 32704 710 31834412 3501171 148876 1 850484 2 99936 0 34096 810 57286414 3190091 225100 1 93806 3 16316 0 35776 910 87101616 8575971 316289 2 038751 3 35504 0 37744 1011 40784119 6885631 414380 2 12201 3 53639 0 39604 1111 73795622 9211601 513793 2 223447 3 73724 0 41664 1212 10012126 8199711 624792 2 332798 3 95759 0 43924 1312 80869631 8126451 757753 2 439687 4 19744 0 46384 1413 25823637 4583901 892816 2 563974 4 45679 0 49044 1513 74157644 1708842 040255 2 695385 4 73564 0 51904 1614 64815152 6582972 209140 2 82485 5 03399 0 54964 1715 22761662 1407542 381434 2 970406 5 35184 0 58224 1815 71678470 9105552 528461 3 091699 5 62016 0 60976 西南交通大学本科毕业设计 第10页 1917 16318482 6299222 696741 3 204219 5 90096 0 63856 2017 75049694 1953992 858806 3 335434 6 19424 0 66864 2118 362800107 2726963 028996 3 471034 6 5 0 7 表表 3 23 2 恒载内力计算恒载内力计算 一期恒载计算表 半结构 二期恒载计算表 半结构 截面号M KN m Q KN 截面号M KN m Q KN 102047 221102950 406 25089 1351345 53627528 6902068 721 38073 215643 851312412 3241187 036 48952 239 57 834414650 904305 351 58368 727 525 678514673 762 282 493 65737 116 1228 730612501 706 1165 545 7980 556 1942 31077664 700 2059 125 8 5937 283 2669 5828126 416 2966 397 9 15052 355 3407 1329 10149 100 3883 947 10 26411 753 4165 80010 23208 943 4822 615 11 40084 282 4949 22011 39121 918 5786 035 12 56138 161 5753 36612 57956 242 6770 181 13 71391 843 6449 58013 75939 462 7616 395 14 88419 926 7172 88614 96072 082 8489 701 15 107283 316 7917 82615 118415 009 9384 641 16 128050 881 8696 22716 143037 113 10313 042 17 150809 687 9510 81817 170025 456 11277 633 18 175641 413 10354 56318 199461 719 12271 377 19 202636 792 11241 74119 231436 636 13308 556 20 231058 167 11835 35920 265212 549 14052 174 21 255502 495 12608 96921 294210 507 14945 784 22 281542 432 13430 96822 325044 074 15887 783 23 309277 211 14303 81023 357812 483 16880 625 24 338787 663 15206 64324 392596 565 17903 458 25 370119 089 16124 783 15936 858 25 429441 621 18941 598 18890 390 26 339163 51315018 71826 392698 98017852 250 27 310028 91014115 88527 358017 31116829 418 28 282669 98113243 04328 325351 31715836 576 29 257005 89412421 04429 294620 16414894 577 30 232937 41611647 43430 265724 62014000 967 31 204985 85311053 81631 232076 72512917 349 32 178460 28510166 63732 200229 82612220 170 33 154098 3729322 89333 170921 58011226 426 34 131809 3788508 30234 144061 25510261 834 35 111511 6257729 90135 119567 1699333 434 36 93118 0476984 96136 97352 2598438 494 37 76559 7766261 65537 77347 6577565 188 38 61775 9065565 44138 59492 4556718 974 39 46285 8024761 29539 40811 7525734 828 西南交通大学本科毕业设计 第11页 40 33177 0473977 87540 25052 3994771 408 41 22381 4233219 20741 12146 1773832 740 42 13830 1262481 65742 2024 2822915 190 43 7476 0621754 386435360 3812007 918 44 3283 2761040 8054410043 7651114 338 45 1215 440337 7534512062 200231 286 46 994 648103 8314612146 525 62 636 47 1007 777 130 0914711936 928 356 558 48 2452 627 833 142489542 677 1239 610 49 6022 425 1546 723494483 477 2133 190 50 11753 502 2273 99550 3277 002 3040 462 51 19681 812 3011 54551 13774 713 3958 012 52 29854 448 3770 21352 27056 751 4896 680 53 42340 217 4553 63353 43191 921 5860 100 54 57207 333 5357 77854 62248 440 6844 246 55 71472 047 6053 99355 80416 821 7690 460 56 87511 162 6777 29956 100734 604 8563 766 57 105385 584 7522 23957 123262 694 9458 706 58 125164 181 8300 63958 148069 960 10387 106 59 146934 019 9115 23159 175243 465 11351 698 60 170776 776 9958 97560 204864 891 12345 442 61 196783 188 10846 15461 237024 970 13382 621 62 224215 595 11439 77262 270986 045 14126 239 63 247868 748 12213 38263 300132 133 15019 849 64 273117 511 13035 38164 331113 830 15961 848 65 300061 115 13908 22365 364030 368 16954 690 66 328780 393 14811 05566 398962 581 17977 523 67 359320 643 15729 195 15729 195 67 435955 766 19015 663 19015 663 注 表中的数据只是取结构的一半 3 2 活载内力计算 活载内力计算为基本可变荷载 公路 级 在桥梁使用阶段所产生的结构内力 3 2 1 横向分布系数的考虑 荷载横向分布指的是作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配 或者 说各主梁如何分担车辆荷载 因为截面采用单箱单室时 可直接按平面杆系结构进 行活载内力计算 所以全桥采用同一个横向分配系数 本设计活载为公路 级近似 取横向分布系数 1 08 3 2 2 活载因子的计算 FACTOR 1 n 式中 1 冲击系数 西南交通大学本科毕业设计 第12页 n 车道数 车道折减系数 偏载系数 即横向分布系数本设计近似取 1 08 值可按下式计算 当 1 5Hz 时 0 05f 当 1 5Hz 14Hz 时 0 1767 0 0157fln f 当 14Hz 时 0 45f 式中 结构基频 Hz f 桥梁结构的基频反映了结构的尺寸 类型 建筑材料等动力特性内容 它直接 反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系 不管桥梁的建筑材料 结构类型是否有差 别 也不管结构尺寸与跨径是否有差别 只要桥梁结构的基频相同 在同样条件的 汽车荷载下 就能得到基本相同的冲击系数 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 1 2 13 616 2 c c EI f lm 2 2 23 651 2 c c EI f lm c mG g 式中 结构的计算跨径 lm 结构材料的弹性模量 E 2 N m 结构跨中截面的截面惯矩 c I 4 m 结构跨中处的单位长度质量 当换算为重力计算时 其单位应 c m kg m 为 22 Nsm 结构跨中处延米结构重力 G N m 重力加速度 g 2 9 81 gm s 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 计算连续梁的 1 f 冲击力引起的负弯矩效应时 采用 2 f 西南交通大学本科毕业设计 第13页 本设计计算跨径取 104m 弹性模量 计算得出跨中截面惯矩 4 3 6 10EMPa 估算得到 G 233 9218kN 将数据代入上式 4 8 11247 c Im 233 9218 23 8452 9 81 c mG gkg m 4 3 1 22 13 61613 6163 6 108 11247 100 6957 2210423 8452 c c EI fHz lm 4 3 2 22 23 65123 6513 6 108 11247 101 2175 2210423 8452 c c EI fHz lm 本设计采用 由于 所以 取 0 05 本设计活载因子为 2 f 2 1 5fHz FACTOR 1 n 1 0 05 3 0 78 1 08 2 65356 3 2 3 计算结果 本设计中采用 BSAS 软件进行该内力计算 现仅将对称结构的一半结果列于下 表 表表 3 33 3 活载内力计算结果 公路活载内力计算结果 公路 级 级 截面号 Mmax KN m Mmin KN m Qmax KN Qmin KN 1002252 644 922 115 25313 558 2305 2882078 487 925 498 39991 085 4610 5751911 347 935 633 414041 639 6915 8631752 046 952 455 516400 532 8452 7211650 438 967 327 619441 044 10758 0091505 174 1028 255 721904 321 1306