人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 跨度（50+70+50）m连续刚构公路—Ⅰ级桥宽20m（计算书65页，CAD图16张）
（50+70+50）m连续刚构毕业设计计算书_secret.doc
跨度（50+70+50）m连续刚构公路—Ⅰ级桥宽20m（计算书65页，CAD图16张）
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跨度
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跨度（50+70+50）m连续刚构公路—Ⅰ级桥宽20m（计算书65页，CAD图16张）,跨度,50,70,连续,公路,级桥宽,20,计算,65,cad,16
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业设计 题 目 湖北省仙桃市淅河大桥设计 院 （系） 建筑工程学院 专业班级 土木工程 （普本） 2005级 02班（路桥） 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 _ _ 职称 _ 科生毕业设计 湖北省仙桃市淅河大桥设计 院（系） 建筑工程 学院 专业班级 土木（普本） 052 班（路桥） 学生姓名 指导教师 学生毕业设计原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计 作者（签字）： 科生毕业设计 中 文摘要 I 摘 要 本毕业设计主要是对预应力混凝土连续刚构上部结构进行设计。连续刚构这种桥型结构刚度好、抗震性能好、墩梁固结有利于悬臂施工，减 少了大型支座的养护维修和更换。在近二十余年来，随着预应力技术的发展和悬臂施工法的应用 ,连续刚构桥得到了广泛的应用。 本设计桥梁为跨度 （ 50+70+50） 面形式为单箱双室箱型。桥面宽度为 20m，设计荷载标准为公路 I 级汽车荷载。主梁采用挂篮对称悬臂施工。设计流程如下： 第一步 :确定主梁的主要构造和细部尺寸； 第二步 :根据悬臂施工挂篮的起吊能力对主梁进行施工节段的划分； 第三步 :在 建立计算模型并导入桥梁博士程序中， 完成建模过程； 第四步 :进行施工阶段内力分析，从而估算 出所需纵向预应力筋的数目； 第五步 :计算预应力损失及各项次内力，并进行主要截面验算； 最后：绘制工程图及编制说明书。 关键词 ： 预应力混凝土连续刚构桥 悬臂施工 桥梁博士 验算 科生毕业设计 英文摘要 he is of of of as to At is of to of of of of in 0 is a 0+70+50m. is of 0m. is by of is as to of is AD of to of by we of of 科生毕业设计 目录 目 录 中文摘要 . I 英文摘要 . 工程概况 . 1 计资料 . 1 案比选 . 1 跨结构图式及尺寸拟定 . 3 2 荷载内力计算 . 6 载内力计算 . 6 载内力计算 . 9 度作用荷载计算 . 15 3 预应力钢束设计 . 18 算预应力钢束 . 18 应力钢束的布置 . 21 4 预应力损失及有效预应力计算 . 25 应力损失的计算 . 25 效预应力计算 . 33 5 次内力计算 . 35 变次内力 . 35 缩次内力 . 36 应力次内力 . 37 座不均匀沉降次内力 . 38 6 内力组合 . 40 载能力极限状态下的效应组合 . 40 常使用极限状态下的效应组合 . 42 7 截面验算 . 45 工阶段截面应力验算 . 45 载能力极限截面强度验算 . 47 常使用阶段截面应力验算 . 50 算结论 . 51 8 施工组织设计 . 52 梁分段与施工阶段的划分 . 52 梁施工方法及注意事项 . 53 总结 . 55 致 谢 . 56 科生毕业设计 目录 参考文献 . 57 附录 . 58 科生毕业设计 1 工程概况 1 1 工程概况 计资料 1 设 计 荷 载 ：公路 级，人群荷载 2 桥 梁 宽 度 ：全桥宽 20m=行道及栏杆） +15m（净桥宽） +行道及栏杆） ； 3 设计洪水频率： 1/300； 4 通航标准：通航水位 计通航孔底宽 40m，高 1 混凝土 规格 见表 表 凝土 规格表 混凝土标号 部位 桥箱梁 墩墩身、横梁 座垫石、承台 基 沥青混凝土 桥面铺装 2 钢材 1） 预应力钢绞线：符合美国 98标准， 270K 级高强低松弛钢绞线，标准强度 1860 P a，弹性模量95000称直径 称面积140 2 2） 普通钢筋：钢筋直径 12为 筋，直径 10为 筋。技术条件必须符合有关规定。 3） 其他钢材：钢板、检测管及焊条等，均应符合相应国际规定及满足设计、施工需求。 1 公路桥涵设计通用规范 (60 2 公路桥涵地基与基础设计规范 （ 63 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (62案比 选 本次桥梁设计从功能、安全、经济与美观的角度通过对拱桥、连续刚构和斜 科生毕业设计 1 工程概况 2 拉桥进行对比，从而得出最佳的桥梁设计方案 1： 拱桥：行车平顺、通畅、安全，满足通航要求；在城市景点或旅游地区，为配合当地景观而常采用之； 连续刚构：梁保持连续，无伸缩缝，行车平顺舒适；桥下净空大，可满足通航要求； 斜拉桥：主梁在斜拉索的各点支承作用下，大大增大了其跨越能力，行车性能亦较好，可满足通航要求。 拱桥：对地基基础要求较 高，多孔连续拱桥相互影响，对整体结构不利；建筑高度较高时，对拱桥稳定不利； 连续刚构：采用墩梁固结，提高了结构的刚性；对常年温差、基础变形和日照温度较敏感； 斜拉桥：斜拉桥结构轻巧柔细，在车辆运行、地震和风力作用下，必然会引起桥梁震动，轻则影响行车，行人舒适，重则使桥梁毁坏。 拱桥：有水平推力的拱桥，对地基基础要求较高，修建时需要有较大的墩、台和良好的地基，从而加大了下部结构的工程量，造价较高； 连续刚构：无须设支座；设计技术成熟，施工简便，无须大型施工设备和工具，可充分降低施工成 本； 斜拉桥：属于高次超静定结构，包含着很多设计变量，不仅设计困难，而且施工也较为复杂，并且建成后养护成本高。 拱桥：形式多样，外形美观； 连续刚构：采用墩梁固结，使桥看起来更加轻巧、简洁和美观； 斜拉桥：外形美观，比例协调，现代感较强。 通过以上三种桥型 优缺点的对比：连续刚构为本次最佳设计桥型。 桥型 比选总体布置图 见图 科生毕业设计 1 工程概况 3 图 桥桥型总体布置图 （比选方案） 图 拉桥 桥型总体布置图 （比 选方案） 图 续刚构 桥型总体布置图 （推荐方案） 跨结构图式及尺寸拟定 1 截面形式 为了减小上部结构的自重，达到增加跨度、减少下部结构的工程量、增加截 科生毕业设计 1 工程概况 4 面抗扭刚度的目的，本桥采用单箱双室截面 2。从绝对值来看，支座处的负弯距远大于跨中正弯距，为更好的适应结构内力分布规律，上部结构采用变截面箱形梁。 刚构墩为双薄壁墩 2，利用此墩的柔度形成摆动式支承体系来适应由预加力、荷载、混凝土收缩徐变和温度变化所产生的纵向位移。 墩顶和边跨梁端设置横隔板，墩顶横隔板处设置过人洞。 2 立面形式 本桥为预应力混凝土连续刚构桥。 本桥跨径组成 50+70+50 170m，梁高按二次抛物线变化。 两桥墩取等高，高度为 20m。 要尺寸拟定 1 跨度 桥梁跨度应根据水利部门推荐桥位处主桥主跨径的范围，及主河槽布置桥孔要求，结合桥址处的水文、地质、河道断面、通航要求综合考虑，选出适合于该桥位的跨径。在孔径布置方面，根据国内外已建成的连续刚构桥和 ，边跨跨径与主跨跨径之比 为 0m，即 50m。 连续刚构全长为 50+70+50=170m。 2 主梁高度 支点截面梁高：根据 ，梁高为 1/16 1/20L，取 L/ 跨中截面梁高：根据 2，梁高为 1/30 1/50L，取 L/ 梁底曲线：根据 2， 选用二次抛物线。 以跨中梁底为原点，曲线方程 为： Y = 3 箱梁腹板厚度 根据经验公式：腹板总厚度： t / 5 0 ( 1 + / 5 0 )(m),其中， B 为桥面总宽度 (m)；m)。同时应满足构造要求：单个腹板厚度 本桥既注重上部结构的轻型化，也注重主拉应力的控制，对腹板尺寸的选定参照国内外一些类似桥梁资料。本桥腹板厚度保持不变，为 100臂根部保持不变，为 60肋厚度亦保持不变，为 50 4 箱梁底板厚度 4 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，当采用悬臂施工方法时，梁的下缘特别是靠近桥墩的截面承受很大的压力。箱形截面的底板应提供足够大的承压面积，发挥良好的受力作用。在发生变号弯矩的截面中。顶板和底板上都应各自发挥承压的作用。 1)箱梁支座处：由于 0 号段底板受力十分复杂， 支座处箱梁设置满横隔板， 科生毕业设计 1 工程概况 5 中间预留过人孔道。 2)箱梁根部底板厚度 箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚直至墩顶，以适应受压要求。底板除需符合使用阶段的受压要 求外，在破坏阶段还宜保持在底板以内有适当的富余。 本桥选用 50 3)箱梁跨中底板厚度 大跨度连续箱梁因跨中弯矩要求底板内需配置一定数量的钢束和钢筋，此时跨中底板厚度取为 25 4)其余梁段的底板厚度沿跨径按二次抛物线变化。 5 箱梁顶板厚度 确定箱形截面顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面板横向弯矩的要求，满足布置纵向预应力钢束的要求。 箱梁断面顶板厚在全梁范围内取为 25 科生毕业设计 2 荷载内力计算 6 2 荷载内力计算 桥梁结构是一种复杂的空间结构。要精确分析桥梁结构的真实受力， 非常困难，而它最主要的是结构的纵向受力分析，考虑到桥梁的跨宽比一般较大，所以通常将纵向分析模型近似处理为杆件系统。本设计的内力计算采用的是 载内力计算 恒载内力计算采用桥梁博士提供的有限元方法计算，由于不同的施工方法所计算出来的恒载内力会不一样，所以计算时应该严格考虑施工阶段的划分。 1 计算阶段划分 ： 1） 由中支墩悬臂法施工至最大悬臂； 2） 安装边支座，现浇边跨等高梁段； 3） 边跨合拢 ，拆除边跨临时支座； 4） 合拢中跨； 5） 拆除吊篮； 6） 桥面铺装； 7） 运营阶段。 2 混凝土材料特性的取值 ： 箱梁（ :混凝土容重： =26kN/ 桥墩（ :混凝土容重： =25kN/ 3 二期恒载集度 ： q=75kN/m。 4 计算简图 ： 图 构计算简图 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 科生毕业设计 2 荷载内力计算 7 桥面铺装、栏杆等）引起的主梁后期恒载内力。 由 桥梁博士 程序分析得出 恒载内力 ，由于结构对称， 恒载内力计算结果只取结构 一半 代表单元： 表 载内力计算结果 单元号 节点号 轴力 （ 剪力 （ 弯矩 （ 1 1 0 0 0 2 0 608 4 14 0 912 48055 15 0 8701 17 17 0 8468 18 0 1155 47569 22 22 0 2303 23 0 2971 40357 27 27 0 9956 28 0 4834 26706 32 32 0 1047 33 0 6740 6463 37 37 0 14585 38 0 8695 2 42 0 47109 43 0 10694 7 47 0 86741 48 0 12812 2 52 0 133850 53 0 14964 5 55 0 175280 56 0 16829 1 61 0 283970 62 0 20709 7 67 439 17100 8 439 194710 70 70 439 15205 科生毕业设计 2 荷载内力计算 8 单元号 节点号 轴力（ 剪力（ 弯矩（ 71 439 148260 75 75 439 12880 6 439 101060 80 80 439 10807 1 439 61154 85 85 439 8791 6 439 28372 90 90 439 6822 1 439 2502 95 95 439 4836 13271 96 439 6510 100 100 439 2957 26850 101 439 8790 105 105 439 1129 33957 106 439 4613 108 108 439 250 35117 109 439 9 35176 由桥梁博士绘出一期二期 恒载 弯矩和剪力 包络 图： 图 期恒载弯矩图 图 期 恒载 剪力图 科生毕业设计 2 荷载内力计算 9 图 期 恒载 弯矩图 图 期 恒载 剪力图 载内力计算 活载内力计算为基本可变荷载在桥梁使用阶段所产生的结构内力。 算 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。 1 横向分布系数的计算 5 单箱双室，桥面净宽度 W 根据表 ， 车辆单向行驶，1 4 7 ，桥涵的设计车道数为 4 车道。 用刚性横梁法 计算横向影响线竖标值 ： 1） 抗扭修正系数 ） 计算横向影响线竖标值 对于 1 号边梁的横向影响线竖标值可以通过简化公式计算： 单箱双室计算简化为 3 片梁 肋 ： 科生毕业设计 2 荷载内力计算 10 21111 1 1313 21 汽车荷载布置 见 图 图 车荷载布置图 其中： 2+ 21111 1 1 5 . 7 5 5 . 7 51 . 03 6 6 . 1 3 313 21 1 5 . 7 5 5 . 7 51 . 03 6 6 . 1 3 响线 见图 图 响线图 用刚性横梁法的横向分布影响线为直线，设影响线零点离 1 号梁轴线的距离为 x，则： 5 . 7 5 20 . 8 3 3 0 . 1 6 7 解得： x 计算荷载得横向分布系数 根据 表 ，本设计的桥面净宽度 W 辆单向行驶时在1 4 7 ，桥涵的设计车道数为 4 车道。 科生毕业设计 2 荷载内力计算 11 计算荷载得横向分布系数： 1 一车道加载 时： 图 车道加载 121 1 1( ) ( 0 . 9 4 1 7 0 . 7 8 5 2 )2 2 2c q q q 2 二车道加载 时 ： 图 车道加载 121 1 1( ) ( 0 . 9 4 1 7 0 . 7 8 5 2 0 . 6 7 2 1 0 . 5 1 5 6 )2 2 2c q q q 3 三车道加载 时： 图 车道加载121 1 1( ) ( 0 . 9 4 1 7 0 . 7 8 5 2 0 . 6 7 2 1 0 . 5 1 5 6 0 . 4 0 2 6 0 . 2 4 6 0 )2 2 2c q q q 科生毕业设计 2 荷载内力计算 12 4 四车道加载 时： 图 车道加载 121 1 1( ) ( 0 . 9 4 1 7 0 . 7 8 5 2 0 . 6 7 2 1 0 . 5 1 5 6 0 . 4 0 2 6 0 . 2 4 6 02 2 2c q q q 5 五车道加载 时： 图 车道加载 121 1 1( ) ( 0 . 9 4 1 7 0 . 7 8 5 2 0 . 6 7 2 1 0 . 5 1 5 6 0 . 4 0 2 6 0 . 2 4 6 02 2 2c q q q 计算结果 由 桥梁博士 程序分析得出结构 活 载内力 ，由于结构对称性， 计算结果只取结构一半代表单元，见表 表 载内力计算结果 单元号 内力 轴力 （ 剪力 （ 弯矩 （ 最大轴力 最小轴力 最大剪力 最小剪力 最大弯矩 最小弯矩 1 轴力 0 0 0 0 0 0 剪力 0 0 0 0 弯矩 0 0 0 0 0 0 14 轴力 39 0 0 39 0 39 剪力 2120 870 矩 24100 6680 29100 科生毕业设计 2 荷载内力计算 13 单元号 内力 轴力（ 剪力（ 弯矩（ 最大轴力 最小轴力 最大剪力 最小剪力 最大 弯矩 最小 弯矩 17 轴力 49 0 0 49 0 49 剪力 1810 340 矩 25700 6950 31900 2 轴力 61 0 0 61 0 61 剪力 1470 674 矩 26100 6680 33300 7 轴力 73 0 0 73 0 73 剪力 1210 85 矩 25400 4340 32700 2 轴力 84 0 0 84 0 84 剪力 984 1790 矩 24000 880 30100 7 轴力 96 0 0 96 0 96 剪力 803 604 矩 22300 6400 2 轴力 107 0 0 107 0 107 剪力 658 2000 矩 20600 3200 7 轴力 119 0 0 119 0 119 剪力 546 215 矩 18900 0400 2 轴力 130 0 0 130 0 130 剪力 457 1800 矩 17500 8200 5 轴力 139 0 0 139 0 139 剪力 403 2 矩 16600 7000 1 轴力 158 0 0 158 0 158 剪力 339 87 矩 15400 5400 科生毕业设计 2 荷载内力计算 14 单元号 内力 轴力（ 剪力（ 弯矩（ 最大轴力 最小轴力 最大剪力 最小剪力 最大弯矩 最大轴力 67 轴力 4460 680 2140 2630 剪力 4410 123 5540 428 4720 弯矩 13000 6000 25200 0 轴力 4460 700 2010 2520 剪力 4010 123 5150 271 4150 弯矩 11700 5200 24700 5 轴力 4460 690 1120 2300 剪力 3610 123 4660 250 3480 弯矩 10400 4400 25800 0 轴力 4460 650 775 2010 剪力 3110 123 4230 185 2890 弯矩 9240 6300 27200 5 轴力 4460 570 369 715 剪力 2710 123 3800 184 2040 弯矩 2750 6280 17000 28300 0 轴力 4460 460 31 299 剪力 2310 123 3400 160 1600 弯矩 10500 29 17000 29500 5 轴力 4460 310 01 力 1810 123 3010 387 1160 弯矩 16700 500 17000 30200 00 轴力 4460 130 430 力 1410 123 2640 95 701 弯矩 21600 1000 15900 30600 05 轴力 4460 930 900 力 913 123 2300 83 192 弯矩 25000 4200 14700 31400 08 轴力 4460 820 920 力 714 123 2140 44 187 弯矩 26200 5500 13500 31700 科生毕业设计 2 荷载内力计算 15 度作用荷载计算 桥梁结构 处于自然环境中，受到大气温度作用的影响。温度作用指因温度的变化而 引起的结构变形和附加力。温度的变化可分为均匀温度变化和梯度温度两种情况。 前者表示结构整体在一年中的温度变化；后者表示结构上不同点或不同材料之间的温度差异。 1 计算原理 根据 条例 相关规定，计算桥梁由于梯度温度引起的效应时不计横向梯度作用，可采用下图 向梯度温度所示的曲 线 ，桥面铺装按 100桥面板表面的最高温度14 , 2对于混凝土结构当大于 400， A 300向日照反温差为正温差乘以 日照温差 日照反温差 l =0m, 1T =14 l =0m, 1T = l =2T = l =2T = l =3T= l =3T= l =4T = l =4T = l =5T=0 l =5T= 0 2 计算 图 向梯度温度 由 桥梁博士 程序分析得出结构 活 载内力 ，由于结构对称性， 计算结果只取结构一半 代表单元，见表 表 度梯度作用效应计算结果 单元号 温度梯度截面升温 温度梯度截面降温 轴力 (剪力 (弯距 (轴力 (剪力 (弯距 (14 0 0 0 0 0 0 17 0 204 2450 0 1220 22 0 204 3060 0 1530 27 0 204 3840 0 1920 32 0 204 4550 0 2280 37 0 204 5270 0 2640 42 0 204 5980 0 2990 科生毕业设计 2 荷载内力计算 16 单元号 温度梯度截面升温 温度梯度截面降温 轴力 (剪力 (弯距 (轴力 (剪力 (弯距 (47 0 204 6700 0 3350 52 0 204 7410 0 3710 55 0 204 8130 0 4070 61 0 204 8680 0 4340 67 0 204 9910 0 4960 70 312 0 5830 5 312 0 5810 0 312 0 5700 5 312 0 5670 0 312 0 5610 5 312 0 5570 00 312 0 5530 05 312 0 5500 08 312 0 5480 均匀温度作用效应 均匀温度的取值，可按桥梁所在地区的气温条件（一般取当地最高和最低月平均气温）确定；均匀温度变化值，应自结构合拢时的温度算起。根据 条例 的相 关规定湖北地区属于温热地区，最高和最低月平均气温分别为 34和 则结构合拢时的温度为 16，结构最大温升 18，最大温降 由桥梁博士程序分析得出结构 活载内力，由于结构对称性， 计算结果只取结构一半代表单元，见表 表 统温度作用效应计算结果 单元号 系统升温 系统降温 轴力 (剪力 (弯距 (轴力 (剪力 (弯距 (1 0 0 0 0 0 0 14 0 102 1210 0 1280 17 0 102 1520 0 1600 22 0 102 1900 0 2010 27 0 102 2260 0 2390 32 0 102 2620 0 2760 科生毕业设计 2 荷载内力计算 17 单元号 系统升温 系统降温 轴力 (剪力(弯距(轴力 (剪力 (弯距 (37 0 102 2970 0 42 0 102 3330 0 47 0 102 3680 0 52 0 102 4040 0 55 0 102 4310 0 61 0 102 4920 0 67 744 0 0 1580 70 744 0 0 1780 75 744 0 0 1970 80 744 0 0 2130 85 744 0 0 2290 90 744 0
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