【总跨径为100m的预应力混凝土等截面连续箱梁桥施工设计11000字（论文）】

总跨径为100m的预应力混凝土等截面连续箱梁桥施工设计本次的设计为一全桥总跨径为100m的预应力混凝土等截面连续箱梁桥。等截面通过MidasCivil建立桥梁的模型，进行计算结构内力，完成预应力钢 -3- -7- -12- 6内力组合 7预应力钢筋面积估算与配置 7.1预应力钢筋估算 7.2预应力钢筋布置位置 8预应力损失的计算 9持久状况承载能力极限状态验算 9.1正截面抗弯承载能力验算 9.2斜截面抗剪验算 9.3斜截面抗弯承载能力验算 10持久状况正常使用极限状态验算 10.1使用阶段正截面压应力验算 10.2使用阶段斜截面主压应力验算 38-10.3预应力钢束拉应力的验算 11挠度计算和预拱度设置 39-11.1挠度验算 11.2预拱度设置 40- 参考文献 2.1设计指标荆山南路大桥位于某市建设旅游路南段，该段桥宽20.2m,双向4车道，设计荷载为公路Ⅱ级，设计车速60km/h。结构设计基准期100年，环境相对湿度75%,基本烈度6度，按7度设防。温度范围为-10℃-+34℃,计算温度+15℃+20℃,温度梯度按《通用规范》计算，取10cm沥青砼铺装时的温度基数。1)设计荷载：公路Ⅱ级2)桥面宽：0.75米(护栏)+8.85米(车行道)+1米(中央分割带)+8.85米(车行道)+0.75米(护栏)=20.2m3)设计车道：4车道5)地震烈度：基本烈度6度，按7度设防6)桥面横坡：双向1.5%横坡7)桥面纵坡：2.5%以内2.2设计过程1)分析和整理基本设计资料，如：桥涵水文、地质、气象、施工条件等资料；2)设计方案的确定：包括桥型、桥长、桥梁分孔、总体布局及上下部结构立面(1)行车道板的设计计算；(3)预应力钢束的设计计算；(4)预应力混凝土结构的强度与变形计算(5)墩台及基础设计计算(根据情况选做)4)完成主要施工图的绘制结构设计计算完成后，要求用CAD软件绘制桥梁结构施工图10张以上，主要(1)桥梁总体布置图(立面、平面、横断面)(2)主梁一般构造图(3)主梁预应力钢筋布置图(4)主梁普通钢筋布置图(5)横隔梁构造、配筋图(6)桥墩(或桥台)一般构造图1初步拟定为对称双塔三跨布置，主跨径为60m。主桥为钢筋混凝土加劲梁的自锚式悬索桥，主梁顶板宽为20.2m,梁高为1m,塔高25m,塔柱的直径定为1.5m,主梁上吊杆间距为3m,基础采用钻孔灌注桩基础，桩直径为1.6m。该桥主缆矢跨比为1/8,双塔双索面结构，主缆锚固于加劲梁的两端，主缆产生的副索鞍等组成。它不需要有强大的锚碇，是直接把主缆锚于主梁端部，节省了昂贵的锚碇费用，同时主缆又对主梁施加了强大的预应力，使主梁结构受钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，因此自锚式悬索桥若跨径增大，其额外的施工费用就会增多并取1.5米。箱梁顶板宽度为15.5m,索塔根部梁高4m,桥台处梁高2.5m。3.3上承式拱桥初步拟定拱桥桥梁跨径为98m,矢跨比为1/7,采用上承式布置行车道。拱圈采方案类别比较项目方案一方案二自锚式悬索桥桥(100m)(推荐方案)工艺技术要求先梁后缆，塔梁同步，索夹抗滑移要求高，结构需杂，造价较高。兼顾桥墩施工难度和施工量、岸坡稳定、结构刚度、跨越能力等。和劳动力，水平推力较大。工期较长、造价高、用钢工期适中、造价适中、耗钢量较小美观整体造型美观，可能成为梁使用前期报告推荐方案为地锚式独塔斜拉桥，桥梁总跨径为100m,主跨设置为77m,锚固跨设置为23m,索塔选用倒Y形，高度30m。但是在建模过程中发现调索难以达到要求，难以实现工程建造，所以将初拟方案调整为双跨连续梁桥。跨径组合为50m+50m,梁高3m,墩柱的直径定为2m。本桥采用满堂支架施工方法，此方法施截面(如图1.2),主梁高度300cm,之后变为单箱双室底板渐变截面，梁高300cm,82)定义材料特性3)定义截面特性4)节点、单元的建立0.75、0.875处均设置一个节点，桥梁成对称结构节点也对称，均用梁单元模拟。共设置79个节点，66个梁单元。5)定义时间依存性材料6)添加边界条件 属于主节点。包括从属节点的刚度分量在内的从属节点的所有属性(节点荷载或节点质量)均将转换为主节点的等效分量。主节点为相交处7)添加荷载工况(1)箱梁自重(2)二期恒载凝土体积取0.15m³,沥青混凝土重度取24kN/m³。9铺装=0.5×(0.02+0.15275)×8.85×2×25+0.08×8.85×2×24=48.3549375KN/m(3)系统温度11单11+20℃,取平均值17.5,整体升温(4)梁截面温度时竖向日照反温差为正温差乘以-0.5,故可知距顶板h=0m,T₁=-7℃;梁截面降温时距顶板h=0m,T=-7℃;h=0.1m,T=-2.758)移动荷载定义首先选择移动荷载规范中的中国规范China,然后添加四个车道荷载和一个车辆9)定义支座沉降轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)2自重左跨1/4自重左跨1/2自重左跨3/4自重中墩支点自重轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)2二期恒载二期恒载二期恒载二期恒载中墩支点二期恒载轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)2左跨1/2中墩支点轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)2左跨1/4左跨1/2左跨3/4中墩支点1轴向(kN)弯矩-y弯矩-Z2左跨1/2中墩支点轴向(kN)剪力-z(kN)弯矩-y(kN*m)2支座沉降支座沉降左跨1/2支座沉降支座沉降中墩支点支座沉降1)承载能力极限状态组合2)正常使用极限状态频遇组合3)正常使用极限状态准永久组合根据上述的组合要求，进行承载能力极限状态内力组合和正常使用极限状态内力组最大最小弯矩(KN*m)弯矩(KN*m)最大最小弯矩(KN●m)最大最小弯矩(KN●m)弯矩(KN●m)7预应力钢筋面积估算与配置26单元上下缘均需配筋，在27到34单元需在上缘配筋。(以上均2根据《公预规》第6.3.1条，预应力混凝土受σs,一在作用(或荷载)短期效应组合下构件的抗裂验算边缘混凝土的法向拉应eg、ex一截面形心轴上侧和下侧配置的预应力束与形心轴之间的距离；(k,、k,为截面的上、下核心距)20%估算，取α=0.8。取预应力钢筋重心距下缘距离为0.15m,2)左跨左支点处Msmax=-652.72KN/m,Msmin=-688.13KN/m(3)在25、26单元处Msmax=20229.27KN/m,Msmin=-14726.59KN/m代入公式可得：nys<-390.4根，nys>54.7根(此处上下缘均需配筋)根据《公预规》第7.1.5条使用阶段预应力混凝土受弯构件的压应力应符合下面M一按作用(或荷载)标准值组合计算的弯矩值；Mkmax+Ns(kx-ex)+N(kx+es)(1)只在截面下缘布置预应力筋拉控制应力取σcn=0.75fk=0.75×1860=1395MPa,预20%估算，取α=0.8,混凝土轴心抗压强度标准值fk=32.4MPa。由midas软件计算标准值组合Mkmax=200696.13KN/mMkmin=176808.83KN/m由midas软件计算标准值组合Mkmax=224590.89KN/m,Mkmin=204349.68KN/m(2)只在截面上缘布置预应力筋由midas软件计算标准值组合Mkmax=-390734.23KN/m,Mkmin=-421903.29KN/m代入公式可得：-2650根≤nys≤20782)左跨左支点处由midas软件计算标准值组合Mkmax=-654.64KN/m,联立解得：b--受压翼缘宽度；(1)估算左跨跨中截面下缘所需预应力筋数量凝土轴心抗压强度设计值faa=22.4MPa,结构重要性系数取γo=1.0。M=259754.47KN/m,取预应力钢筋重心距下缘距离为0.15m,则有效高度ho=3-0.15=2.85,受压翼缘宽度b=20.2m。(3)估算左跨右支点截面上缘所需预应力筋数量M=-466153.04KN/m,取预应力钢筋重心距上缘距离为0.15m,则有效高度ho=3-0.15=2.85,受压翼缘宽度b=14.2m。上缘预应力筋(根)下缘预应力筋(根)左跨000000000100100000000000000000000000000000100100000000000000000000000000000100100000000000000000000000000000100100000000000000000000000000000100100000000000000000000000000000100工0000000000000000000000000000000000000000000000000000预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算时，采用后张法张拉预应力钢束(1)预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失(°n)(2)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失(◎12)(3)混凝土弹性压缩引起的应力损失(14)(4)钢筋松弛引起的应力损失(15)(5)混凝土收缩和徐变引起的应力损失(016)上述预应力损失的计算公式参见《公路钢筋范》(JTGD62-2004)6.2。由迈达斯对模型进行计算分析，可以得的预应力损失值，为节省本文的篇幅，在此以箱梁钢束组N为例，进行预应力损失位置应力(考虑瞬时弹性变形损失：B比值徐变/收缩损失(kN/m^2)虑所有损失)/虑瞬时损失)端部数2I2J3I3J4I4J5I5J6I6J7I7J8I8J9I9JIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJ工JIJIJIJIJIJ单元位置应力(考虑瞬时损失):A(kN/m^2)弹性变形比值徐变/收缩应力(考虑所有应力(考虑瞬时损失)端部有效钢束数2I2J3I3J4I4J5I5J6I6J7I7J8I8J9I9JIJ工JIJIJ工JIJ工J工J工JIJ工J工JIJ工J工JIJIJ工JIJIJ工J工J工JIJ单元位置应力(考虑瞬时损失):A(kN/m^2)弹性变形损失：B比值应力(考虑所有应力(考虑瞬时损失)端部有效钢束数1I1J12I12J13I13J4I4J5I5J6I6J7I7J8I8J9I9JIJIJIJIJIJIJ工JIJ工J工JIJIJ工JIJIJIJIJIJIJIJ工J工JIJ工J单元位置应力(考虑瞬时损失):A(kN/m^2)弹性变形损失：B比值徐变/收缩损失(kN/m^2)松弛损失应力(考虑所有损失)/应力(考虑瞬时损失)数1工1J2工2J3工3J4工4J5工5J6工6J7工7J8工8J9工9J工J工J工J工JIJ工J工J工J工JIJ工J工JIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJ9.1正截面抗弯承载能力验算最大/最小组合名称类型弯矩设计值结构抗弯承载力2最大2最小2最大2最小最大最大最小最小最大最小最大最小最大最大最小最小斜截面抗剪能力主要由箍筋和混凝土承担，箍筋采用φ20的RB400钢筋，间距10cm,布置详见施工设计图。限于篇幅，只列出关键单元处，控制截面的斜截面抗剪小组合名称类型能力截面验算算2最小2最大基本172最小2最大基本17最小最大基本17最小最大基本17最大基本7最小最大基本7最小最小基本9最大最小基本9最大9.3斜截面抗弯承载能力验算10.1使用阶段正截面压应力验算根据《公预规》第7.1条规定，预应力混凝土连续梁应力计算时荷载均取其次效应的分项系数取1.0,汽车荷载应考虑冲击系