2019年畢業(yè)設(shè)計(jì)4×35m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋-14頁(yè)文檔資料

1、2019年畢業(yè)設(shè)計(jì)4 X 35m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是4?35m 的連續(xù)箱梁橋設(shè)計(jì)。 依據(jù) 公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD60 2019、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 JTGD62 2019，通過(guò)綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識(shí)。獨(dú)立進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)地形圖提出三種橋型比較方案，然后從外觀、施工難易程度和造價(jià)等多方面考慮，最終選出最優(yōu)方案。其次，對(duì)橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，包括橋跨布置及結(jié)構(gòu)尺寸、主梁作用效應(yīng)計(jì)算、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置以及上部結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算，通過(guò)計(jì)算，強(qiáng)度驗(yàn)算、抗裂驗(yàn)算以及持久和短暫狀況的驗(yàn)算全部通過(guò)。最后，對(duì)橋

2、梁的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)采用單排雙柱式橋墩和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算包括墩柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算，樁基的設(shè)計(jì)與計(jì)算。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土，等截面連續(xù)箱梁橋，整體現(xiàn)澆，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算1AbstractThe title of this graduation design is the design of a continuous bridge with the span of 4?35mmeters.According to The Common Specification of Highway Bridge and Culvert JTG D60-2019 and Specifi

3、cations for Design ofReinforced Concrete and Prestressed ConcreteHighway Bridges and Culverts JTG D62-2019， we have to design the bridge independently with the use of the knowledge of basic theory and profession lesson.The first step is to give three types of the bridge according to to pographic map

4、.Then according to the comparison from the appearance,the degree of construction difficulties and construction cost and so on ,we choose the best suitable type.The second step is to design and calculate the upside structure ,which includes thearrangement of bridge spans and structure dimensions,the

5、calculation on the effect of main girder,the estimation and layout of prestressed steel and the checking of upside structure.The last step is to design and calculate lower part structure.The design employ double column pier and bored piles foundation.The calculation and design of lower part structur

6、e includes pier and pile foundation.Key words： Continuous beam bridge,uniform-section continuous box girder bridge,the whole cast,structural design,structure checking山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)/ 、乙1 前言2 方案比選2 1 原始資料 42.1.1 地質(zhì)條件 42.1.2 設(shè)計(jì)要求 42.1.3 設(shè)計(jì)原則 42.2 方案比選 42.2.1 第一方案：裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋42.2.2 第二方案：連續(xù)梁剛構(gòu)橋52.2.3 第三方案

7、：等截面連續(xù)梁橋52.2.4 方案比選 63 橋跨布置及結(jié)構(gòu)尺寸 73.1 橋跨布置 73.1.1 設(shè)計(jì)資料 73.1.2 設(shè)計(jì)荷載 73.1.3 材料及工藝 73.1.4 設(shè)計(jì)依據(jù) 73.2 構(gòu)造布置 73.2.1 主梁尺寸擬定73.2.2 橫截面沿跨長(zhǎng)改變93.2.3 主梁毛截面幾何特性計(jì)算94 主梁作用效應(yīng)計(jì)算104.1 結(jié)構(gòu)自重荷載計(jì)算10第 3 頁(yè)4.2 結(jié)構(gòu)自重作用效應(yīng)計(jì)算104.2.1 一期自重作用效應(yīng)計(jì)算104.2.2 二期自重作用效應(yīng)計(jì)算114.2.3 自重作用效應(yīng)匯總 114.3 汽車荷載作用效應(yīng)計(jì)算124.3.1 沖擊系數(shù)和折減系數(shù)124.3.2 汽車荷載橫向分布影響的增

8、大系數(shù)計(jì)算134.3.3 汽車活載效應(yīng)計(jì)算154.4 溫差應(yīng)力及基礎(chǔ)沉降內(nèi)力計(jì)算1934.4.1 溫差應(yīng)力計(jì)算194.4.2 基礎(chǔ)沉降計(jì)算214.5 內(nèi)力組合 254.5.1 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)264.5.2 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)274.5.3 計(jì)算結(jié)果 285 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及布置345.1 鋼束估算按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量 345.1.1 估算跨中截面下緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋 345.1.2 估算跨中截面上緣所需預(yù)應(yīng)力鋼筋 355.1.3 估算結(jié)果 355.2 鋼束布置 355.2.1 鋼束布置構(gòu)造要求355.2.2 鋼束布置原則 366 預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算406

9、.1 基本理論 406.2 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算406.2.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道之間摩擦引起的應(yīng)力損失?l1 406.2.2 后張法錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失6.2.3 后張法由混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失?l2 40 ?l4 416.2.4 后張法由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失終極值?l5 426.2.5 后張法由混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失?l6 426.2.6 截面預(yù)應(yīng)力損失合計(jì)和有效預(yù)應(yīng)力 437 強(qiáng)度驗(yàn)算 447.1 基本理論 447.2 計(jì)算公式 448 抗裂驗(yàn)算 488.1 規(guī)范要求 488.1.1 正截面抗裂驗(yàn)算488.1.2 斜截面抗裂驗(yàn)算488.2 正截面抗裂驗(yàn)算

10、498.3 斜截面抗裂驗(yàn)算50第 5 頁(yè)9 持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算549.1 正截面混凝土壓應(yīng)力驗(yàn)算54 4山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9.2 預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力驗(yàn)算559.3 混凝土主壓應(yīng)力驗(yàn)算5610 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算5910.1 混凝土應(yīng)力驗(yàn)算5911 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算6311.1 樁、墩尺寸 6311.2 荷載情況 6311.3 橋墩計(jì)算 6311.4 樁的計(jì)算 6411.4.1 荷載計(jì)算 6411.4.2 樁長(zhǎng)計(jì)算 6511.4.3 樁的內(nèi)力計(jì)算（ m 法） 6611.4.4 樁身截面配筋與承載力驗(yàn)算6811.4.5 墩頂縱向水平位移驗(yàn)算 69結(jié)論 錯(cuò)誤！未定義書簽。致謝 錯(cuò)誤！未定

11、義書簽。參 考 文 獻(xiàn) 71附 錄 72山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1 前言預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋以結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡(jiǎn)潔美觀、養(yǎng)護(hù)工程量小、抗震能力強(qiáng)等而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之一。本章簡(jiǎn)介其發(fā)展：由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不少缺點(diǎn)：如過(guò)早地出現(xiàn)裂縫，使其不能有效地采用高強(qiáng)度材料，結(jié)構(gòu)自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。為了解決這些問(wèn)題，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，所謂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，就是在結(jié)構(gòu)承擔(dān)荷載之前，預(yù)先對(duì)混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。自從預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，很多普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)所代替。 預(yù)應(yīng)

12、力混凝土橋梁是在二戰(zhàn)前后發(fā)展起來(lái)的， 當(dāng)時(shí)西歐很多國(guó)家在戰(zhàn)后缺鋼的情況下， 為節(jié)省鋼材，各國(guó)開始競(jìng)相采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)代替部分的鋼結(jié)構(gòu)以盡快修復(fù)戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)的創(chuàng)傷。 50 年代，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨徑開始突破了 100 米，到 80 年代則達(dá)到 440 米。 雖然跨徑太大時(shí)并不總是用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)比其它結(jié)構(gòu)好， 但是，在實(shí)際工程中，跨徑小于 400 米時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常常為優(yōu)勝方案。我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)起步晚，但近年來(lái)得到了飛速發(fā)展。現(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)有了簡(jiǎn)支梁、帶鉸或帶掛梁的 T 構(gòu)、連續(xù)梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。雖然預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的發(fā)展還不到 80 年。但是，在橋梁結(jié)構(gòu)中，隨

13、著預(yù)應(yīng)力理論的不斷成熟和實(shí)踐的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)用必將越來(lái)越廣泛。連續(xù)梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續(xù)梁在支點(diǎn)處有負(fù)彎矩，由于負(fù)彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續(xù)產(chǎn)生支點(diǎn)負(fù)彎矩對(duì)跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優(yōu)于懸臂梁。雖然連續(xù)梁有很多優(yōu)點(diǎn)，但是剛開始它并不是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者，因?yàn)橄抻诋?dāng)時(shí)施工主要采用滿堂支架法，采用連續(xù)梁費(fèi)工費(fèi)時(shí)。到后來(lái)，由于懸臂施工方法的應(yīng)用， 連續(xù)梁在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有了飛速的發(fā)展。 60 年代初期在中等跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，應(yīng)用了逐跨架設(shè)法與頂推法；在較大跨連續(xù)梁中，則應(yīng)用更

14、完善的懸臂施工方法，這就使連續(xù)梁方案重新獲得了競(jìng)爭(zhēng)力， 并逐步在40200 米范圍內(nèi)占主要地位。 無(wú)論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁都發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，成為優(yōu)勝方案。目前，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要橋型之一。然而， 當(dāng)跨度很大時(shí)， 連續(xù)梁所需的巨型支座無(wú)論是在設(shè)計(jì)制造方面，還是在養(yǎng)護(hù)方面都成為一個(gè)難題； 而 T 型剛構(gòu)在這方面具有無(wú)支座的優(yōu)點(diǎn)。因此有人將兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，形成一種連續(xù)剛構(gòu)體系。這種綜合了上述兩種體系各自優(yōu)點(diǎn)的體系是連續(xù)梁體系的一個(gè)重要發(fā)展，也是未來(lái)連續(xù)梁發(fā)展的主要方向。1另外，由于連續(xù)梁體系的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在中等跨徑

15、范圍內(nèi)形成了很多不同類型，無(wú)論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進(jìn)。在城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。在我國(guó)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁雖然也在不斷地發(fā)展，然而，想要在本世紀(jì)末趕超國(guó)際先進(jìn)水平，就必須解決好下面幾個(gè)課題：1,發(fā)展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過(guò)多而增大箱梁構(gòu)造尺寸，否則混凝土保護(hù)層難以保證，密集的預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質(zhì)量難以提高。 2,在一切適宜的橋址， 設(shè)計(jì)與修建墩梁固結(jié)的連續(xù)剛構(gòu)體系，盡可能不采用養(yǎng)護(hù)調(diào)換不易的大噸位支座。3,充分發(fā)揮三向預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，采用長(zhǎng)懸臂頂板的單箱截面，既可節(jié)約材料減輕

16、結(jié)構(gòu)自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點(diǎn)加快施工進(jìn)度。另外，在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針也是一個(gè)很關(guān)鍵的因素，它是設(shè)計(jì)方案合理性與經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)志。目前，各國(guó)都以每平方米橋面的三材（混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價(jià)來(lái)表示預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針。但是，橋梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針的研究與分析是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，三材指標(biāo)和造價(jià)指標(biāo)與很多因素有關(guān)，例如：橋址、水文地質(zhì)、能源供給、材料供應(yīng)、運(yùn)輸、通航、規(guī)劃、建筑等地點(diǎn)條件；施工現(xiàn)代化、制品工業(yè)化、勞動(dòng)力和材料價(jià)格、機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)等全國(guó)基建條件。同時(shí)，一座橋的設(shè)計(jì)方案完成后，造價(jià)指針不能僅僅反應(yīng)了投資額的大小，而是還應(yīng)該包括整個(gè)使

17、用期限內(nèi)的養(yǎng)護(hù)、維修等運(yùn)營(yíng)費(fèi)用在內(nèi)。通過(guò)連續(xù)梁、 T 型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等箱形截面上部結(jié)構(gòu)的比較可見：連續(xù)剛構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指針較高。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，連續(xù)剛構(gòu)也是未來(lái)連續(xù)體系的發(fā)展方向。總而言之，一座橋的設(shè)計(jì)包含許多考慮因素，在具體設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力，靈活運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的各門基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)，并結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，獨(dú)立的完成一個(gè)專業(yè)課題的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中提高學(xué)生獨(dú)立的分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力，達(dá)到具備初步專業(yè)工程人員的水平，為將來(lái)走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)為 4?35m 預(yù)應(yīng)力

18、砼連續(xù)梁，橋?qū)挒?8，分為兩幅，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮單幅的設(shè)計(jì)。梁體采用單箱雙室箱型截面，全梁共分70 個(gè)單元一般單元長(zhǎng)度分為 2m。由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，手算工作量比較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以采用有限元分析軟件橋梁博士進(jìn)行，這樣不僅提高了效率，而且準(zhǔn)確度也得以提高。本次設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用滿堂支架法施工。本次設(shè)計(jì)中得到了陳愛萍陳老師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。2山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)由于本人水平有限， 且又是第一次從事這方面的設(shè)計(jì)， 難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。31.1.1 方案比選1.1.2 1 原始資料2.1.1 地質(zhì)條件根據(jù)鉆探結(jié)果，可知該地區(qū)域地基自上而下

19、各層如下：第一層：粉質(zhì)粘土，厚 2.7m第二層：亞粘土，厚3.7m第三層：亞砂土，厚18.8m第四層：粉細(xì)砂，厚16.4m第五層：亞砂土，厚5.1m2.1.2 設(shè)計(jì)要求根據(jù) 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （JTG D602019）（ 以下簡(jiǎn)稱 橋規(guī) ） ，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （ JTG D622019）（以下簡(jiǎn)稱公路橋規(guī) ）要求，按部分預(yù)應(yīng)混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)此梁。2.1.3 設(shè)計(jì)原則橋梁是鐵路、公路或城市道路的重要組成部分，特別是大、中橋梁的建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)卣巍⒔?jīng)濟(jì)、國(guó)防等都具有重要意義。因此，公路橋梁應(yīng)根據(jù)所在公路的作用、 性質(zhì)和將來(lái)發(fā)展的需要， 除應(yīng)符合技術(shù)先進(jìn)、 安全可靠、適用耐久、

20、 經(jīng)濟(jì)合理的要求外， 還應(yīng)按照美觀和有利環(huán)保的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)等因素。2.2 方案比選2.2.1 第一方案：裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋本方案設(shè)計(jì)為 7?20m 預(yù)應(yīng)力混凝土等截面簡(jiǎn)支箱梁橋，橋?qū)挒?28m 。主梁采用預(yù)制小箱梁截面。橋墩為實(shí)體式橋墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。簡(jiǎn)支箱梁橋具有以下特點(diǎn)：（ 1） 優(yōu)良的力學(xué)特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確。第 13 頁(yè)（ 2） 具有較大的剛度和強(qiáng)大的抗扭性能。（ 3） 架設(shè)安裝方便，節(jié)省材料。（ 4） 跨越能力較大，橋下視覺(jué)效果好。4山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖 2-1 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁橋2.2.2 第二方案：連續(xù)梁剛

21、構(gòu)橋本方案為（40+60+40） m 的連續(xù)剛構(gòu)橋，跨越能力大，結(jié)構(gòu)受力性能好，免去了支座，后期維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，伸縮縫較少，行車平順，適用于高橋墩的情況，對(duì)橋墩的要求較高。梁墩聯(lián)結(jié)處應(yīng)力復(fù)雜。若地基發(fā)生過(guò)大不均勻沉降，連續(xù)梁可通過(guò)調(diào)整墩頂支座的高程來(lái)補(bǔ)救，連續(xù)剛構(gòu)則無(wú)法做到。施工技術(shù)成熟，無(wú)需設(shè)支座，避免了連續(xù)梁橋施工時(shí)存在的臨時(shí)固結(jié)、體系轉(zhuǎn)換等問(wèn)題。施工穩(wěn)固性好。但是在施工難度相對(duì)連續(xù)梁橋較大，要求較高。主橋的布置圖如圖所示：圖 2-2 連續(xù)剛構(gòu)橋2.2.3 第三方案：等截面連續(xù)梁橋本方案設(shè)計(jì)為（35+35+35+35） m 預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)梁橋，橋?qū)挒?28m 。主梁采用單箱雙室箱型截面。主梁采用高強(qiáng)度混凝土以及大噸位預(yù)應(yīng)力體系來(lái)實(shí)現(xiàn)主梁的輕型化，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。圖 2-3 等截面連續(xù)梁橋2.2.4 方案比選橋型方案比選表表 2-1綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)、 美觀舒適、 安全耐久等方面考慮， 選