悬臂浇筑大跨连续刚构桥设计

更多相关文档资源请访问HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219完整CAD设计文件以及仿真建模文件，资料请联系68661508索要华东交通大学毕业设计（论文）任务书姓名学号毕业届别2014届专业土木工程（桥梁工程）毕业设计（论文）题目悬臂浇筑大跨连续刚构桥设计B指导教师学历职称具体要求本设计为65M110M65M悬臂浇筑预应力连续刚构桥，主桥采用单箱单室箱型截面，施工方法采用梁段平行对称悬臂浇筑施工方法，设计荷载为公路级。主要设计任务1、桥型方案比选；2、桥梁结构尺寸拟定；3、桥面板计算4、桥梁纵向电算建模5、预应力筋的计算与调束6、主梁截面承载力与应力验算7、下部结构计算进度安排周次日期设计内容122532毕业设计动员、分组；资料查询、下发；总体介绍233315桥梁方案比选；桥梁结构尺寸拟定3316325桥面板计算书4326420桥梁纵向电算建模542155预应力筋的计算与调束656518主梁截面承载力与应力验算7519525下部结构计算85265绘制相关图纸指导教师签字年月日教研室意见教研室主任签字年月日题目发出日期设计（论文）起止时间附注华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书课题名称悬臂浇筑大跨连续刚构桥设计B课题来源工程设计课题类型AY导师学生姓名学号专业桥梁工程开题报告内容通过毕业设计，把书本上学习到的理论知识与实际课题相结合，以巩固和更好地掌握所学习到的相关专业知识，同时，也培养了自身的独立思考、提出问题和解决问题的能力，以及严肃认真的科学态度，严谨求实的作风，团结协作的品质，用于探索和开拓创新的精神。同时也提高自身利用查阅文献、相关研究报告等方法获取知识的技能。（1）熟悉一般桥梁设计的过程、特点，掌握桥梁的相关基本概念和相关桥规的基本内容，能熟练使用工程绘图软件，能运用DOCTORBRIDGE30对大跨径刚构桥施工过程进行设计。（2）对悬臂施工进行施工过程的计算分析，一是熟悉桥梁设计的过程、特点，同时更好地了解各种设计和施工的规范；二是掌握悬臂施工预应力刚构桥的各种设计、施工特点；三是熟练使用各种设计软件、计算程序，特别是绘图软件和桥梁设计等各种程序，为以后步入工作岗位，成为一名优秀的专业技术人员打下良好的基础。方法及预期目的（1）思路根据所给的地形方案，并根据实际的地质条件比选出最佳的设计方案，并对方案进行具体设计计算，最后完成该段路貌等地质资料，对其地质条件进行分析，结合设计资料，列出几种桥基工程设计。（2）预期成果1）毕业设计悬臂浇筑大跨连续刚构桥设计B。2）桥梁总体布置图，上部结构一般构造图，主题结构钢筋布置图，桥墩构造图。3）相关的翻译文献。4）完成设计所具备的条件因素对桥梁工程、混凝土结构设计原理等相关专业课程的学习和掌握并通过相应的课程设计对专业知识在实际工程中的应用有初步了解；以及CAD绘图软件的使用；DOCTORBRIDGE30软件的综合运用能力，了解EXCEL和WORD基本功能；对英语文献有初步的阅读，理解和翻译能力。指导教师签名日期课题类型（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研究；（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题（1）、（2）均要填，如AY、BX等。悬臂浇筑大跨连续刚构桥设计B摘要本设计主桥总长为240M的预应力混凝土连续刚构桥,跨径组成为65M110M65M，截面形式为单箱单室箱型，墩身采用双肢等截面矩形实心墩。设计荷载标准为公路级汽车荷载。主梁采用挂篮悬臂对称施工。根据活载位置的不同，连续刚构桥的断面可能出现正弯矩或负弯矩，因而，要按弯矩变化的幅值布置预应力钢筋。连续刚构桥将连续梁与矩形实心墩固结而成，既保持了连续梁桥的优点，同时又节省了支座，减少墩与基础的工程量，并改善了结构的水平荷载作用下的受力性能，即各柔性墩按刚度比分配水平力。横截面采用单箱单室截面，梁高按2次抛物线变化，从支座处最大65米到跨中25米，顶板厚度为25CM。为了减小施工难度，并结合连续刚构桥的受力特点，底板厚度呈直线线性变化，由支座向跨中减，支座处为07M,跨中为028M。本设计采用DRBRIDGE分析软件进行结构内力分析计算并结合AUTOCAD2004和EXCEL进行辅助设计。全桥上部结构共分为70个单元，定义了29个施工阶段。本桥采用悬臂施工的施工方法，其主要特点是施工方法简单可行，施工质量可靠，施工工艺成熟，不需要大型起吊设备，梁段可安排平行作业施工，施工工期短。本文主要介绍了桥梁方案比选、桥面板计算、桥梁博士建立模型、内力组合验算和截面配筋验算、钢筋信息输入和调束以及下部结构基础计算。关键字预应力混凝土；刚构桥；悬臂浇筑；设计DESIGNBOFLONGSPANCONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGEWITHCANTILEVERCASTINGABSTRACTTHEMAINBRIDGEOFPRESTRESSEDCONCRETECONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGESPANS240MINTHISDESIGN,CONSISTINGOF65M110M65M,WITHTHECROSSSECTIONFORMOFSINGLECELLANDTHEDOUBLELIMBSECTIONRECTANGULARSOLIDPIERDESIGNLOADSTANDARDISFORHIGHWAYGRADEIIVEHICLELOADCANTILEVERSYMMETRICCONSTRUCTIONISADOPTEDINTHEMAINGIRDERCONSTRUCTIONACCORDINGTOTHELIVELOADINDIFFERENTPOSITION,POSITIVEBENDINGMOMENTORNEGATIVEBENDINGMOMENTMAYOCCURINTHECONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGESECTION,THEREFORE,CHANGINGTHEARRANGEMENTOFPRESTRESSEDREINFORCEMENTACCORDINGTOBENDINGMOMENTAMPLITUDECHANGESCONTINUOUSRIGIDFRAMECONTINUOUSPIERCONSOLIDATIONBEAMANDRECTANGULARSOLIDFORM,NOTONLYKEEPINGTHEADVANTAGESOFCONTINUOUSBEAMBRIDGE,BUTALSOSAVINGTHEENGINEERINGSUPPORTANDREDUCINGTHEAMOUNTOFPIERANDFOUNDATION,ANDIMPROVINGTHESTRESSPERFORMANCEUNDERTHESTRUCTURALHORIZONTALLOAD,NAMELYDISTRIBUTINGHORIZONTALFORCEACCORDINGTOTHERIGIDITYRATIOCROSSSECTIONISFORTHESINGLECELLANDSINGLEBOXSECTION,ANDBEAMDEPTHCHANGESFROMTHESUPPORTSTHEMAXIMUM65METERSINTHESUPPORTPOSITIONTOTHEMINIMUM25METERSINTHEMIDSPANWITH2TIMESPARABOLA,ANDTHEROOFTHICKNESSIS25CMINORDERTOREDUCETHEDIFFICULTYOFCONSTRUCTION,ANDTHECOMBINATIONOFCONTINUOUSRIGIDFRAMEBRIDGEFORCECHARACTERISTICS,LINEARCHANGEWITHTHETHICKNESSOFTHEBASEPLATERANGESFROM07MINTHESUPPORTPOSITIONTO28MINTHEMIDSPANTHISDESIGNUSESTHEDRBRIDGEANALYSISSOFTWARECOMBININGWITHAUTOCAD2004ANDEXCELTOEVALUATEANDCALCULATETHESTRUCTURALINTERNALFORCEFULLBRIDGESUPERSTRUCTUREISDIVIDEDINTO70UNITS,WITHTHEDEFINITIONOF29CONSTRUCTIONSTAGESTHISBRIDGEADOPTSTHECANTILEVERCONSTRUCTIONMETHOD,THATTHECONSTRUCTIONMETHODISSIMPLEANDFEASIBLE,ANDTHATTHECONSTRUCTIONQUALITYISRELIABLE,ANDTHATTHECONSTRUCTIONTECHNOLOGYISMATUREWITHOUTTHENEEDOFLARGELIFTINGEQUIPMENT,ANDTHATTHEWHOLEBRIDGEARRANGEDPARALLELOPERATIONCONSTRUCTIONWITHSHORTCONSTRUCTIONPERIODAREITSMAINCHARACTERISTICSTHISPAPERMAINLYINTRODUCESTHETYPESELECTIONOFBRIDGE,BRIDGEDECKCALCULATION,BRIDGEMODEL,THECHECKINGCALCULATIONOFTHECOMBINATIONOFINTERNALFORCEANDSECTIONREINFORCEMENTCALCULATION,REINFORCEMENTINFORMATIONINPUTANDADAPTION,ANDTHESUBSTRUCTURECALCULATIONKEYWORDSPRESTRESSEDCONCRETERIGIDFRAMEBRIDGECANTILEVERCASTINGCONSTRUCTION目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111设计资料1111桥梁名称1112基本资料1113技术标准212桥梁设计基本原则与步骤2121桥梁设计基本原则2122桥梁设计方案遵循的步骤213桥型方案2131预应力混凝土连续刚构桥2132斜拉桥5133方案比选6第二章桥面板计算721方案及上部尺寸拟定7211桥面铺装和线性的选定722技术标准及设计参数7221设计荷载7222主要设计参数723单向板计算7231恒载内力7232有效分布宽度的确定8233活载内力计算924悬臂板荷载效应计算11241恒载内力以纵向梁宽为1M的板梁计算11242活载产生的内力12243行车道板设计内力1325桥面板配筋13251支点处配筋13252跨中处配筋14253抗剪验算14254横向预应力配筋15第三章桥梁纵向电算建模1731单元与节点划分和建立17311单元与节点划分17312单元与节点建立1732施工阶段模拟18321全局挂篮定义18322施工阶段划分1933相关参数计算21331二期恒载计算21332温度梯度计算21333不均与沉降21334相关系数计算22第四章预应力筋的计算与调束2541内力组合计算25411承载能力极限状态设计组合25412正常使用极限状态设计组合2642手算内力组合274211/4截面内力组合27422墩顶截面内力组合294231/2截面内力组合3243预应力钢束计算及配束34431按正常使用极限状态的应力要求计算35432按承载能力极限状态的强度要求计算38433截面配筋值选择3944手算各截面预应力钢束估算40441跨中截面预应力钢束计算40442墩顶截面预应力钢束计算414431/4截面预应力钢束计算4245承载能力极限状态设计计算43451跨中截面计算43452墩顶截面计算444531/4截面计算4446钢束的配置与调束45461钢束配置45462钢束调束48第五章主梁截面承载力与应力验算5051持久状况承载能力极限状态承载力验算50511正截面承载能力验算5052持久状况正常使用极限状态抗裂验算54521正截面抗裂验算54522斜截面抗裂验算5653持久状况构件的应力验算58531正截面混凝土压应力验算58532截面混凝土主压应力验算60533预应力筋拉应力验算6154短期状况构件的应力验算63541预加应力阶段的应力验算63第六章下部结构计算7661桩的设计计算76611桩数的估算76612桩长的估算77613桩身截面配筋7862桩身内力计算78621桩的计算宽度78622计算桩的变形系数79第七章总结8371技术方面83711设计的基本思路83712各阶段遇到的问题以及解决的措施8372其他方面84721思想与态度方面84722生活方面84723学习能力方面84参考文献86致谢87附录88附录1预应力构件效应组合图88附录2承载能力极限状态正截面强度验算表88南昌朝阳大桥实习报告92第一章绪论毕业设计是土木工程专业教学中的重要环节。其主要目的是培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，解决一般工程技术问题的能力，进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构设计、施工方案设计、计算机应用和外文阅读能力。通过毕业设计，使学生对一般土木工程的土建设计与施工内容、施工全过程有比较全面的了解，熟悉有关规范、规程、手册和工具书，为今后独立工作打下基础。毕业设计应强调理论联系实际，提高学生分析、解决工程实际问题的能力，注意培养学生踏实、细致、严格、认真和吃苦耐劳的工作作风。本次毕业设计是本次在大学里面最后一个环节，也是最重要的一个环节；其目的在于通过毕业设计，使得我们大学里所学的基础和专业知识得到巩固，进一步提升我们各方面的能力，包括解决一般性质的工程技术类问题的能力，以及其它有关工程制图、理论分析、结构设计、施工方案设计、计算机应用和外文阅读能力。本次毕业设计的意义在于强调理论与实际相结合，特别是提高解决工程实际问题的能力，更加注重培养认真、踏实、细致、严格和吃苦耐劳的品质。为将来走向工作岗位打下坚实可靠的良好基础。11设计资料111桥梁名称65M110M65M悬臂浇筑预应力混凝土连续刚构桥112基本资料（1）地形与地貌该桥桥址属滇东南低山峰丛坡谷地貌，地形起伏比较大，山势较为陡峭，并且跨一深切冲沟，坡面坡度范围为2030，植被较为发育，轴线地面标高范围为826930米，相对高约104米。（2）地质该桥桥址区内上覆有风化层和第四系坡残积物，结构较为松散，厚薄相对较大，工程性能比较差，在突发性水流冲刷的情况下易产生坍塌，但下伏坡面与岩体结构面向相反，稳定性比较好。桥基岩土体共分为3个工程地质层1第一层为褐红色硬塑质粘土，其主要成分为粘粒，135KPA，35KPA。2第二层为中密性质的褐黄色碎石、角砾混亚沙土，其主要成分为角砾，350KPA，120KPA，局部则为亚沙土混碎石。3第三层为风化泥灰岩，灰色，中密，原岩结构基本被破坏，节理裂隙发育，且较破碎,岩心呈泥砂状，1100KPA。（3）气温、降雨量与日照该地多年平均气温193，其中月平均最高254，月平均最低则为110，极端最高395,极端最低则为56。该地多年平均降雨量11996MM，其中年最多降雨量16278MM，年最少降雨量897MM。该地多年平均日照17645小时，无霜期为334天。（4）地震该地地震基本烈度度，其重力加速度峰值005。近期检测，未见有第四纪新构造活动迹象，地质构造相对比较稳定，根据公路工程抗震设计规范对于大型构造物等抗震重点工程，其可比基本烈度提高一度即按照度设防。113技术标准（1）设计行车速度80KM/H。（2）荷载等级公路级。（3）桥面宽度本桥位于整体式路基段，桥宽W（051105）05（051105）245M（4）桥面横坡半幅桥单向坡度为2。（5）高程系统本桥采用黄海高程系统。（6）坐标系该桥采用北京坐标系。（7）地震烈度基本烈度为度，按照度设防。（8）洪水频率本桥位于山谷，主跨部分为高架桥，所以不考虑洪水的影响。12桥梁设计基本原则与步骤121桥梁设计基本原则（1）安全性涉及结构尺寸和构造方面，强度需要有足够的安全储备；刚度要求控制变形；稳定性需要有保持原形状和位置的能力。（2）适用和耐久性应保证在100年的设计基准期内正常使用，桥面宽度则应满足当前以及今后的规划年限内的交通流量；对于跨河桥需要利于泄洪和通航，对于旱桥，则需要满足车辆和行人的通行；桥梁的两端应便于车辆的进入与疏散；需考虑综合利用，便于各种管线的搭载。（3）经济性应选择造价和养护费用综合最省的桥型，应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；桥位的选择应考虑建在能缩短河道两岸的运距，能够促进该地区的经济发展，且能够发生最大的效益；对于过桥收费的桥梁则应能够吸引更多的车辆通过，且达到尽可能快地收回投资的目的。（4）先进性在因地制宜的前提下，桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术；应便于制造和架设，尽可能采用先进工艺技术和施工机械、设备，以加快施工进度，利于减少劳动强度，且保证工程质量和施工安全。（5）美观性座落于城市的桥梁应具有优美的外形，与周围的景致相协调的特点；合理的桥梁轮廓和结构布局是美观的主要性因素，决不应把美观片面地理解为豪华的装饰。122桥梁设计方案遵循的步骤1）根据行车要求、公路等级、通航要求、地质条件选择2个桥型方案。2）拟定各方案的尺寸，分为上部结构、下部结构。3）根据拟定的尺寸估算混凝土和钢筋的用量。4）根据桥梁比选原则适用性、经济性、安全性、美观性等，最终选定一个方案。13桥型方案131预应力混凝土连续刚构桥（1）桥型介绍预应力混凝土连续箱型刚构桥的特点是将连续梁的桥墩与梁部固结，其作用是减小支座处的负弯矩，增强结构整体性；结构上主墩无支座，使得施工体系转换方便、伸缩缝数量减少；行车舒适、顺桥向抗扭刚度和抗弯刚度大、受力性能比较；顺桥向抗推刚度小，这对温度变化、混凝土收缩徐变及地震均有利。从施工方面上考虑，连续刚构桥成桥状态和施工状态保持一致；在国内，悬臂挂篮平衡施工技术是比较成熟的，操作也相对简单；墩梁固结在一定程度上可以克服大吨位支座设计与制造的困难，也省去了施工过程中的墩梁固结、合龙后再行调整这一环节。（2）尺寸拟定1）桥跨布置见图11图11桥跨布置图（单位MM）2）截面尺寸见图12图12截面尺寸图（单位CM）3）下部结构墩身采用双肢等截面矩形实心墩，肢间间距55M。主墩承台厚4M，基础采用桩径2M钻（挖）孔灌注桩，基桩按照纵向三排、横向三排布置，每墩半幅桥宽共9根柱。见图13图13桥墩构造图（单位CM）（3）施工方法设计对于连续刚构桥因墩梁固结，在采用悬臂浇筑法施工时免去了临时固结的施工和解除，因此其最佳施工方法为悬臂浇筑法施工。（4）工程量估算主梁采用C55标号的混凝土，墩身采用C50标号的混凝土，纵横向预应力采用美国ASTMA41697A标准270级高强度低松弛预应力钢绞线，32、25精轧螺纹钢筋；C55混凝土用量3048M3,墩身混凝土用量1248M3,预应力钢绞线47260M3，普通钢筋用量18T。132斜拉桥（1）桥型介绍斜拉桥的主要组成部分为主梁、索、塔、斜拉索。主梁在斜拉索的各支撑作用下，像多跨弹性支撑的连续梁一样，弯矩值得以大大的降低，使得主梁尺寸大大减小；结构自重的显著减轻，节省了结构材料，大幅度增大了桥梁的跨越能力；斜拉索轴力的水平分力对主梁施加预应力，可以增加主梁的抗裂性能，节约了主梁预应力钢材的用量。（2）桥跨布置主梁支撑于塔墩的支撑体系，为了承受支点截面较大的负弯矩，在局部区段加大梁高或加厚翼缘板厚度。其主梁高度要大于横梁高度，横梁高度取决于横梁的跨度。从横向风力稳定性角度考虑，采用双索面，其高跨比一般为1/1001/500。主梁间距为610M，多数取8M，拉索布置则为扇形，据主梁的受力要求或者为了减小索面，拉索的竖直分力应越大越好，考虑到主塔上拉索不能过于密集，主塔上拉索间距一般取1622M。该桥采用单塔双索面，跨度为120M120M，主塔上斜拉索间距为2M，主梁上斜拉索间距取8M，根据塔高跨比为1/41/7，其塔高为60M，桥面纵坡为2。见图14图14桥型布置图（单位CM）3截面尺寸根据高跨比的经验值，取梁高为2M，是跨的1/160，梁总宽245M，桥面横坡为20。全桥采用等截面箱型截面。见图15图15截面尺寸图（单位CM）（4）下部结构主塔为整个结构的受力基础，其基础为钻孔灌注桩。（见图15）图15H型主塔截面支截面（5）施工方法设计对于斜拉桥可以采用现浇施工，也可以采用拼装预制梁的方法施工，还可以采用转体施工。就施工条件而论，转体施工无法进行。此桥采用拼装施工可以缩短工期，而且还可以保证质量。（6）工程量估算主梁采用C30混凝土，截面面积为134618CM3,主梁混凝土用量为3769M3,主塔混凝土用量主塔采用C50号混凝土，截面面积为125500CM3,混凝土用量为451M3。斜拉索用量斜拉索总长为2500M。钢筋用量设截面配筋率为1，则钢筋截面积为260118CM3,钢筋总重为57T。133方案比选方案1、2从安全性、适用性、耐久性、经济型、美观性、施工难易程度上作比较，比较情况如下表，最终选择预应力混凝土连续梁桥作为推荐方案。见表11表11桥型方案比较表桥型连续刚构桥斜拉桥桥跨布置65M110M65M120M120M截面形式单箱单室单箱双室支点梁高65M20M跨中梁高60M20M特点主墩无支座，施工体系转换方便；伸缩缝少、行车较舒适；顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大；顺桥向抗推刚度大桥型比较新颖，主梁高度较小缺点墩梁固结，在基础发生变位时不能修复斜拉索的张拉与调整较为困难，技术要求较高，鞍座受力比较复杂经济型C55号混凝土用量3048M3，墩身混凝土用量1248M3，预应力钢绞线47260M，普通钢筋用量18TC30混凝土451M3，斜拉索用量总长为2500M，钢筋用量57T结论推荐方案比选方案第二章桥面板计算21方案及上部尺寸拟定本设计比选方案为主桥三跨预应力混凝土变截面连续梁结构，全联跨径为65M110M65M240M。本设计采用单箱单室截面，根据公桥规JTGD622004411，对于主梁的长宽比（）等于或大于2时，绝大部分的力是由短跨方向传递的，只需在短跨方向配置受BAL/力钢筋，本设计所选，所以主梁之间可以按照单向板计算，边主梁悬臂部分51/0按照悬臂板计算。桥面根据通行要求布置3车道，上部结构采用单箱单室结构形式，箱宽12M。211桥面铺装和线性的选定1桥面铺装选用10CM厚沥青混凝土作为铺装层2桥面横坡取2，该坡度由箱梁顶板双向横坡来设置。22技术标准及设计参数221设计荷载车道荷载为公路级222主要设计参数（1）混凝土预应力混凝土连续梁采用C55混凝土（2）钢筋采用151524和121524的钢绞线，非预应力钢筋采用1860MPAPKFHRB335钢筋，构造钢筋采用R235钢筋。（3）预应力钢束特性预应力管道为波纹管。管道偏差系数，摩擦系数15/M钢筋的回缩和锚具变形为每侧6MM，两端张拉，张拉控制应力01395MPAPKCONF23单向板计算231恒载内力（1）恒载集度恒载内力以纵向取1M的板条计算每延米板上的恒载G沥青混凝土面层（10CM）M23KN101G将承托的面积平摊于桥面板上则648C572T主梁的自重9KN1003642G合计M76412（2）计算跨径计算恒载弯矩时OGM560C4520BL式中板的净跨径粱肋的宽度B计算恒载剪力时OGV计算剪力时采用520CML（3）恒载内力取56M56M042BL530TLL38KN1764/2L1/2188GVMOG（4）总永久作用效应组合支点断面30586KNM47OGS跨中断面241SGM232有效分布宽度的确定车辆荷载主车车轮的着地宽度前轮，MA20B3后轮，6则板上荷载压力面传递长度为前轮MHA4012021其中铺装层厚度B5321后轮MHA801260421（1）荷载在跨径中间单轮荷载LLA27435341故取732车轮荷载重车中轮与后轮着地长度相同，两轴间距，荷MD1A73D载有效分布宽度发生叠加，则按双轮荷载计。双轮荷载514632L3675L14031LDA取有效分布宽度MA（2荷载位于板支撑处1867M4531D0724501022THA取8671（3）荷载位于靠近板的支撑处XAX20233活载内力计算（1）计算1M宽板条的跨中活载弯矩OPM为取最不利情况，布载如图21图21跨中活载弯矩不利布载图（单位M）IOPYAM1KNAPB269752140232MOP318369750697（2）计算1M宽板条的支点活载剪力时，为取最不利情况，布载如图22PQ支图22支点活载剪力不利布载图（单位M）计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近粱肋边缘51IPIYAQ支KNAPBPA2697521402432KN671805672812ABPAPA92081567284225431Y65380152Y403825183Y0725814192/5KNYAQIP18640386738269473支综上所述，可得到连续板可变作用（汽车）效应如下支点截面弯矩MKNMSP5180支点截面剪力QVS6支跨中断面截面弯矩CP643（3）作用效应组合按照公路桥涵设计通用规范416条承载能力极限状态作用效应基本组合支点截面弯矩MKNMSPSG38512058412831421支点截面剪力VSPSG650跨中断面截面弯距MKNCPCG948541823142124悬臂板荷载效应计算悬臂板长度，则按照长悬臂计算ML50根据公桥规条文说明第415条规定当悬臂板长度，时，悬臂根部负弯ML520矩约为按规范计算方法的115130倍。通过比较，对的长悬臂板，取12倍。3241恒载内力以纵向梁宽为1M的板梁计算每延米板上的恒载G沥青混凝土面层MKN/32101主梁自重MT32405105275137KN/60342G防撞墙CAD查询面积92M0合计176/31752G每米宽板条的恒载内力弯矩23075KN02LM0AG剪力875176V242活载产生的内力一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度两后轮轴距14M52042BA1两后轮轴距6C后轮的有效分布宽度发生重叠，应一起计算其有效分布宽度，车辆荷载纵向2个车轮对于悬臂板根部的有效分布宽度为30M621402CDAB1有效分布宽度见图23（M）图23有效分布宽度（单位M）作用于每米宽板条上的弯矩为12APBPCM1A084062314638680KNM考虑到长悬臂对结构的影响，需乘以12系数，即82512P支作用于每米宽板条上的剪力为7308KN08614PCAQAB243行车道板设计内力M372KN68014230751M412PAP支28VVGA综上，箱形梁腹板顶板处的设计弯矩支箱形梁顶板中间截面的设计弯矩59KN中支点处的设计剪力1236V支25桥面板配筋251支点处配筋沿纵向取1M宽板条计算混凝土强度等级为C55，钢筋采用HRB335，则,24MPAFCD280PAFSD，054BMPA189FTD按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）416截面计算高度STNH10其中自承托起点至肋中心线之间板的任一验算截面的计算高度0H不计承托时板的厚度1S自承托起点至肋中心之间的任一验算截面的水平距离承托下缘与悬臂板底面夹角，当大于时，取TAN313167CM,2547MIN025H03KNM支XBHFR0CD0将各参数代入数值2X1036710243716得M5HMX0B2SDCS18286314/FA取2590AS5454MM2。252跨中处配筋沿纵向取1M宽板条计算21CM45H0M859KNM中XBHFMR0CD将各参数代入数值2X1024106859得34M54H3MX0B2SDCS1682891FA取1270AS1616MM2。253抗剪验算按公桥规529条规定，矩形、T形和T形截面的受弯构件，其抗剪截面应符合下列要求5291050,30KNBHFVRKCUD式中验算截面处由作用或荷载产生的剪力组合设计值KNDB相应于剪力组合设计值处的矩形截面宽度MM或T形和I形截面腹板宽度MM；H0相应于剪力组合设计值处的截面有效高度，即自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离MM。对变高度承托连续梁，除验算近边支点梁段的截面尺寸外，尚应验算截面急剧变化处的截面尺寸。208KN31670189051236KNVR3D0满足抗剪最小尺寸要求按公桥规5210条，矩形、T形和I形截面的受弯构件，当符合下列条件时52100230KNBHFVRTDD可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按本规范第9313条构造要求配置箍筋。式中混凝土抗拉强度设计值，按本规范表314的规定采用。TDF对于板式受弯构件，公式5210右边计算值可乘以L25提高系数。注公式5210中的B、H0计量单位为MM。时，不需要进行斜截面293KN316718951236KNVR3D0抗剪强度计算，仅按构造要求配置钢筋。根据公桥规925条，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8MM，间距不应大于200MM,板内分布钢筋用8200。254横向预应力配筋（1）正弯矩配筋（见图24）图24正弯矩配筋图根据内力平衡条件,可得，0XM200XHBFMRAXFCDSOC对于连续刚构桥，根据经验可以取值为，号混凝,预应M1BM15CMPAFCD42力钢绞线，取值1395MPA,安全等级为二级，PAFPK860SDF0R，保护层厚度取值为，那么有KND955MH220则2014098513546XAXS203MAXS如果取用公称面积为的高强低松弛钢绞线，需要（取4根），214031240N也就是每配2根，张拉控制应力为。C50MPA315（2）负弯矩配筋（见图25）图25负弯矩配筋图由内力平衡条件，有0XM，取。MPAFCD42MH42501257001RDMMKN23有41370190060XAXS2958MAS预应力钢束应为6根工程面积的高强低松弛钢绞线，即每配3根。2140MCM50比较上述两者取其大值，也就是每延米配6根。进行竖弯线布置考虑到有纵向预应力筋孔道，为了不出现交叉，那么第一个弯点应为距边缘处（不2得小于其直径的1倍），角度控制在510之间第三章桥梁纵向电算建模本次毕业设计桥梁纵向建模是利用桥梁博士（DOCTORBRIDGE30）来完成的，根据桥梁博士V3使用手册，利用该系统进行设计计算一般需要经过离散结构划分单元，施工分析，荷载分析，建立工程项目，输入总体信息、单元信息、钢束信息、施工阶段信息、使用阶段信息以及输入优化阶段信息，进行项目计算，输出计算结果等几个步骤。以下结合本人建模过程，将本章划分为单元与节点划分和建立、施工阶段模拟以及相关参数计算三大部分。31单元与节点划分和建立311单元与节点划分在进行结构计算之前，首先要根据桥梁结构方案和施工方案，划分单元并对单元和节点编号，对于单元与节点的划分一般遵从以下原则（1）可以在构件的起点和终点以及变截面的起点和终点编制节点号；（2）可以再不同构件的交点或同一构件的折点处编制节点号；（3）可以以施工分界线设定单元分界线；（4）如果施工分界线的两侧位移不同时，则应设置两个不同的节点，利用主从约束关系考虑该节点处的连接方式；（5）可以在边界或支承处应设置节点；（6）对于不同号单元的同号节点的坐标可以不同，节点不重合系统则形成刚臂；（7）对桥面单元的划分不宜太长或太短，应根据施工荷载的设定并结合活载的计算精度统筹兼顾。根据上面的单元划分原则，结合本桥梁的施工阶段（施工阶段的信息详见32），将本桥上部结构划分70单元，编号为170；71个节点，编号为171；桥墩划分为56个单元，编号为71126；在此，由于存在墩梁固结，桥墩与主梁相接的单元的节点与主梁该位置单元公用一个节点，本设计中公用节点为19、20、52、53。312单元与节点建立首先，打开DOCTERBRIDGE30，通过文件新建项目组新建项目正式进入电算建模阶段。然后输入单元信息，进行单元的建立。由于建模可以不考虑坡度，可以采用图形尺寸输入截面信息。在此，应该注意修改混凝土材料的类型，本设计为C55号混泥土。图31半桥（上部结构）模型简图图32半幅桥模型简图32施工阶段模拟321全局挂篮定义参考给定施工顺序图，首先浇筑桥墩和0号块，然后在0号块处对称施工，浇好边跨桥墩，再浇主梁1号块、2号块、3号块直至合拢段，所以共需要4个挂篮完成。在单元信息里面，添加并建立挂篮单元，输入节点号，作为前后两个支点，在此，定义挂篮材料为钢构件，并用两个单元模拟一个挂篮。本设计的挂篮为矩形，所需挂篮浇筑最长段为45M，拟定挂篮长97M，由47M5M组成，待浇段为5M，挂篮高3M，挂篮均为后支点挂篮，输入挂篮信息，根据挂篮单元节点号，对应好前后支点号，选择挂篮的前进方向。（1）为了完善挂篮信息的输入，以下进行挂篮吊点力的计算通过桥博输出单元信息，查得最大悬臂段重1320KN挂篮重528KN0413模板重（G1）6桁架重G2见模板桁架图33图33挂篮荷载布置图097G2974N0M12A求解得，（力的方向向上）684KN05G7294N0121B求解得，（力的方向向下）36KN1（2）阶段挂篮操作定义为挂篮安装与挂篮加载为第一阶段，移除锚固和挂篮拆除为第二阶段。（2）将吊点力以及节点号输入后进行模拟，以下一第一组挂篮为例（见图34）图34第一组挂篮定义图322施工阶段划分（1）施工阶段划分；本设计共分为29个阶段，每一施工阶段的定义都要设计阶段挂篮的操作，详见311。（2）约束条件；根据本桥的特点，刚构桥桥墩处节点为三向约束，两边跨支点处为单向约束，下将其汇于下表表31约束条件汇总表约束节点1718586113114水平约束有有有有竖直约束有有有有有有转动约束有有有有（3）关键施工阶段示例本次举例第1施工阶段，第2施工阶段，第3施工阶段，第4施工阶段，第24施工阶段，第28施工阶段。分别为浇筑桥墩与0号块阶段，安装挂篮与挂篮预加载阶段，锚固移除与拆除挂篮阶段，下一施工块的安装挂篮与挂篮预加载阶段，边跨现浇与中跨合拢前一阶段，中跨合拢阶段。图35第1施工阶段示意图图36第2施工阶段示意图图37第一施工阶段示意图图38第4施工阶段示意图图39第24施工阶段示意图图310第28施工阶段示意图33相关参数计算331二期恒载计算装层重力（每延米）276KN/M1023KN/M防撞墙重力（每延米）4092二期恒载83/76/332温度梯度计算根据公路桥涵设计通用规范JTGD6020044310中第3条计算桥梁结构由于梯度温度引起的效应时，可采用如图311中所示的竖向温度梯度曲线上部结构高度H10AT12T结构类型T1T2混凝土铺装256750MM沥青混凝土铺装层2067100MM沥青混凝土铺装层1455本次设计为100MM沥青混凝土铺装层，温度（截取部分）如下图图312非线性温度1333不均与沉降图311竖向梯度温度其桥面板表面的温度梯度T1规定见下表32，对混凝图结构，当梁高H小于400MM时，图中AH100MM；梁高H等于或大于400MM时，A300MM，对带混凝土桥面板的钢结构，A300MM。图中T为混凝土桥面板的厚度。混凝土上部结构和带混凝土桥面板的钢结构的竖向日照反温差为正温差乘以05。表32竖向日照正温差计算的温度基数本设计中1、71节点各单独最大沉降为1CM（见图313）图313不均匀沉降取值334相关系数计算（1）相关荷载描述桥梁模型在建立的过程中，需输入施工荷载和使用荷载，以模拟实际桥梁受力状况。本设计以施工阶段1举例说明1）永久荷载永久性作用于结构上的荷载，如结构集中荷载（横隔板等效集中力）图314墩顶集中荷载定义图例如墩处横隔板集中荷载计算面积；2O381M/043165S体积3728V重量；956KNKN/MG3O集中力作用于17、19、20、22、50、52、53、55节点2）竖向力由于安装1622、4955、7198、99126单元，故需要加上竖向预应力每延米有根竖向预应力钢筋，直径为25MM；张拉控制力为84；竖向力为（力的方向向下）675MPA0926507KN874/2531图315第一施工阶段竖向力定义图（2）汽车荷载本设计中，桥宽245M，主要活载为汽车荷载，无人群荷载；公路II级，均布荷载为79KN/M，桥跨大于50M，270KN；计算剪力效应时，集中荷载标准值需乘以系KQKPKP数12。（3）冲击系数桥规432条条文规定，说明对连续梁桥正弯矩段与负弯矩段的基频与计算1F2有（引起正弯矩效应和剪力效应）CMEILF2163（引起福弯矩效应）CILF252取跨中截面73943M4I210/53MNE36K/2C158MA98/GGACC将上述数据代入计算得HZF4017962根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）中给出的冲击系数的计算方法为当时，HZF5105当,01767LN00157F4当时，ZF4所以，051052（4）横向分布调整系数对于整体箱梁、整体板梁等结构，其横向分布系数就是其所承受的汽车总列数考虑横向折减及偏载后的修正值。根据桥规431条规定，当桥涵设计车道数大于2时，由汽车荷载产生的效应应进行折减，但折减后的效应不得小于设计车道数为2的荷载效应。大跨径桥梁上的汽车荷载还应考虑纵向折减。箱梁计算得到的偏载系数为115，对于本桥桥面为3车道的整体箱梁计算时，其横向分布系数应为3078（三车道横向折减系数）115经计算而得的偏载系数）2691在桥梁博士有限元计算程序中，对于整体箱梁、整体板梁等结构，若如实填写人行道宽度或满人宽度，则人群荷载的横G分布系数填1。以下将活载信息列图举例图316活载信息输入在此值得注意的是由于在第29个施工阶段输入了施工周期天数1000天，故在此收缩徐变天数为0。图317使用信息描述第四章预应力筋的计算与调束在进行调束前需要进行配筋计算，在此要对截面的内力进行检核，将手算的结果与DOCTORBRIDGE30电算的结果进行比较并且使其在规定误差之内。再进行预应力筋的估算，将截面所需要的的钢筋输入桥梁博士软件。41内力组合计算411承载能力极限状态设计组合根据公路桥涵设计通用规范416规定416公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合。（1）基本组合永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为2110QJKNJCKQGIKMIUDSRSRRS式中承载_能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值UDS结构重要性系数，按本规范表109规定的结构设计安全等级采用，对应于0R设计安全。等级一级、二级和三级分别取11、10和09；第I个永久作用效应的分项系数，应按表416的规定采用GIR、第1个永久作用效应的标准值和设计值SIKID汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的分项系数，取R14。当某个可变Q1R作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时，则该作用取代汽车荷载，其分项系数应采用汽车荷载的分项系数对专为承受某作用而设置的结构或装置，设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载，其分项系数也与汽车荷载取同值；、汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力的标准值和设计值G1KSQ1D在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力、风荷载外的JR其他第J个可变作用效应的分项系数，取，但风荷载的分项系数取；14RQJ1RQJ、在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力外的SQJKJD其他第J个可变作用效应的标准值和设计值在作用效应组合中除汽车荷载效应含汽车冲击力、离心力外的其他可变作C用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载或其他一种可变作用组合时，人群荷载或其他一种可变作用的组合系数取；当除汽车荷载含汽车冲击力、08C离心力外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取；尚有三种可变作07C用参与组合时，其组合系数取；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，06C取。设计弯桥时，当离心力与制动力同时参与组合时，制动力标准值或设计值50C按70取用。输出基本组合内力图图41基本组合内力图（2）偶然组合永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取10；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行公路工程抗震设计规范规定采用。412正常使用极限状态设计组合公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合（1）作用短期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相结合，其效应组合表达式为QJKNJMIGIKSDSS11式中作用短期效应组合设计值SDS第J个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载不计冲击力,人群荷1J071载，风荷载,温度梯度作，其他作用；007510811第J个可变作用效应的频遇值。QJK1S输出短期效应组合图形图42短期效应组合图（2）作用长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为QJKNJMIGIKDSS121式中作用长期效应组合设计值LDS第J各可变作用效应的准永久之系数，汽车荷载不计冲击系数，2J042风荷载,温度梯度作用,其他作用；075082102第J个可变作用效应的准永久值。QJK2S输出长期效应组合图形图43长期效应组合图42手算内力组合4211/4截面内力组合根据公路桥涵设计通用规范表109可得，该桥重要性系数。计算9号节10R点截面承载能力极限状态下基本组合最大弯矩。MAXM（1）永久作用结构重力2960KN（2）变位1M35M变位247总变位作用18（3）可变作用温度1升温温差3460降温温差KN汽车MAX89汽车MINM