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高速公路(64+2×113+64)m連續梁橋設計

添加時間:2020/08/01 來源:西南交通大學 作者:未知
本設計主要采用橋梁博士3.0分析軟件來進行結構內力分析計算,期間也用了Autocad 和Excel進行輔助設計。全橋上部結構共分為112個梁單元,定義有51個施工階段。
以下為本篇論文正文:

摘    要

  本設計為高速公路(64+2×113+64)m連續梁橋設計。本設計的橋梁為單室,三車道,四跨公路連續梁橋,橋面寬度為12.75m,橋底寬7m.支座處梁高為7m,跨中處為 3m,按1.6次拋物線變化;底板厚度支座處為0.8m,跨中為0.4m,線性變化;腹板厚度支座處0.7m,跨中處0.4m,線性變化。橋軸線為直線,采用2%的橫坡設計,不設置縱坡。設計荷載為公路-Ⅰ級。

  本設計主要采用橋梁博士3.0分析軟件來進行結構內力分析計算,期間也用了Autocad 和Excel進行輔助設計。全橋上部結構共分為112個梁單元,定義有51個施工階段。

  本設計的順序是在CAD中畫好各個截面,導入橋梁博士完成橋梁建模。并把每個毛截面的特性和內力以文本的形式輸出。對荷載進行簡單組合,把自重內力與移動活載內力進行組合用來初步估算縱向預應力鋼筋束量。運行橋梁博士數據計算,根據估算的預應力鋼筋束在橋梁博士中調束,最后以文本的形式輸出橋梁的預應力損失和各個次內力的數據。接著進行各項驗算,若驗算通過則設計成功,否則返回進行調束,進行驗算,直至驗算通過。最后出圖并編寫計算書。

  關鍵詞:預應力混凝土;梁橋;懸臂澆筑施工;設計;

高速公路

 Abstract

  The design for the highway (64 +2 × 113 +64) m continuous girder bridge design. The design of the bridge is a single room, three-lane, four-span continuous girder road bridge deck width 12.75m, bridge bottom width 7m. Bearing beam at a height of 7m, at midspan is 3m, by 1.6 times parabola; backplane thickness at the support of 0.8m, cross for 0.4m, linear change; web thickness bearing at 0.7m, at midspan 0.4m, linear. Bridge axis is a straight line, using a 2% cross slope design, do not set the longitudinal slope. Design load for the highway -1.

  This design uses Dr. Bridges 3.0 analysis software for structural analysis and calculation of internal forces, also used during the Autocad and Excel aided design. Ministry of full bridge girder structure is pided into 112 units, there are 51 definitions construction phase.

  The design is in the order of the CAD drawing the various sections, the import is completed, Dr. bridge bridge modeling. And the characteristics and internal forces the output of each section of the hair in the form of text. For simple load combination, the weight of internal forces and moving live load force combined to preliminary estimates the amount of longitudinal prestressing tendons. Dr. Run bridge data calculation, based on estimates of prestressing tendons, Dr. bridge beam tuning in, the final form of text output bridge prestressing loss of secondary forces and various data. Followed by the checking, checking through the design if successful otherwise returns be adjusted beam, checking, checking up through. Finally, a map and written calculations.

  Keywords: prestressed concrete; bridge; cantilever casting construction; design;

目 錄

  第1章 緒論

  1.1  預應力混凝土連續梁橋概述

  由于高速公路比普通公路速度高很多,所以其設計規范比較嚴格。高速公路橋梁主要以橋梁剛度以及整體性為主。因為此特殊原因,高速公路橋梁的施工造價也很高。設計時也要重點考慮。連續梁橋是適合跨徑介于20-300m之間的橋型,也是目前應用廣泛的公路和鐵路橋梁形式。

  本設計采用箱型截面,箱型截面具有較好的抗彎和抗扭特性。預應力混凝土連續箱梁橋受力極其復雜,其箱型截面腹板的主拉應力極其重要,如果腹板上的主拉應力超限,會使腹板出現裂縫,如果設計不當,會造成裂縫過多,進而導致橋梁跨中撓度過大,一來橋梁美觀受到影響;二來對橋梁的整體剛度也有很大影響。

  1.2  畢業設計的目的和意義

  本次設計的具體內容是(64+2×113+64)m公路預應力混凝土連續梁橋設計,橋寬為26.5m,單幅設計。全橋上部結構共分為112個梁單元,定義有51個施工階段。本設計中主要利用的軟件主要有橋梁博士、Excel編程計算、CAD軟件。

  1.3  施工工藝

  1.3.1 施工特點

  主要部分0號塊,是整個預應力混凝土連續橋梁的核心,0號塊最先被澆筑,然后以0號塊為操作平臺,在上面安裝施工器械、掛籃。然后對稱澆筑1、2、3、4號塊等等。由于0號塊的特殊作用。其跨度一般為12m.0號塊內部結構復雜,普通鋼筋和預應力鋼筋交錯,中間需要增設剛性橫隔板以傳遞荷載。0號塊中間設有過人小洞。由于在施工過程中晝夜溫差大、混凝土收縮徐變等問題導致合攏段兩側橋梁變形不一致,進而出現內力傳遞出現問題。

  1.3.2 施工順序

  下面是施工順序及所需的天數:

  1.0#塊澆筑。由于是懸臂施工,合龍之前0#塊通過固定支座固定在橋墩上(30天)

  2. 等0#塊強度達到一定要求,進行預應力張拉(1天)

  3.1#塊掛籃安裝。(2天)

  4.1#塊安裝。(8天)

  5.重復前面步驟,直至合龍段前三個施工階段開始用滿堂支架施工邊跨現澆段。(28天)

  6.繼續施工,至合龍段,進行邊跨合龍。(8天)

  7.邊跨頂、底板束張拉。(2天)

  8.中跨合龍。(8天)

  9. 中跨頂、底板束張拉。(2天)

  10.改變約束條件。(2天)

  11.橋面鋪裝。(30天)

  12.收縮徐變。(1000天)

  1.3.3 設計流程

  1. 根據經驗公式擬定橋梁的截面尺寸。

  2. 利用橋博軟件建立橋梁模型,并確定施工階段,使用階段階段。

  3. 利用橋博軟件計算內力,并進行組合。按照組合情況計算配筋情況。并確定預應力筋的布置。

  4. 將算好的鋼筋畫到CAD中,并導入橋梁博士中。

  5. 計算由不均溫差、支座沉降、收縮徐變產生的次內力。

  6. 進行承載力極限狀態和正常使用極限狀態下的強度、應力和變形驗算。若驗算不合格,修改截面或調整配束直至驗算合格為止。

  7. 當一切都通過時,繪制施工圖,編寫計算書。



  第2章 整體設計說明
  2.1  設計的基本資料
  2.1.1 主要技術指標
  2.1.2 所用材料規格
  2.2 截面尺寸的擬定
  2.2.1 梁高的擬定
  2.2.2 腹板總厚度的擬定
  2.2.3 底板厚度的擬定
  2.2.4 截面尺寸的最后擬定
  2.2.5 截面尺寸圖
  2.3 主梁的施工分段

  第3章 橋梁建模
  3.1 橋梁博士3.0的簡介
  3.2  利用橋梁博士建模
  3.2.1輸入單元信息
  3.2.2 輸入施工階段信息
  3.2.3 輸入使用階段信息

  第4章 主梁結構內力計算
  4.1  主梁恒載內力計算
  4.1.1 分段截面的幾何特性
  4.1.2施工時的荷載
  4.1.3 所用二期恒載
  4.1.4 橋博計算模型
  4.1.5 恒載計算結果
  4.2 活載內力計算結果

  第5章 預應力筋的估束和布置
  5.1  預應力筋的估算原理
  5.2  預應力筋的估算
  5.2.1組合最不利荷載
  5.2.2 估算預應力鋼筋
  5.3 預應力筋的布置
  5.3.1 CAD模型中鋼筋圖的布置
  5.3.2 橋梁博士模型中鋼筋圖的布置

  第6章 預應力損失及有效預應力計算
  6.1  預應力損失計算原理
  6.1.1 管道摩阻損失計算
  6.1.2 錨頭變形損失計算
  6.1.3 溫差損失計算
  6.1.4彈性壓縮損失計算
  6.1.5 鋼筋松弛損失計算
  6.1.6 混凝土收縮徐變損失計算
  6.2  有效預應力值計算

  第7章 次內力的計算
  7.1  收縮、徐變次內力
  7.2  溫度次內力
  7.3  支座不均勻沉降引起的次內力
  第8章 結構驗算
  8.1  內力組合與驗算
  8.1.1 承載能力極限狀態基本組合
  8.1.2正常使用極限狀態短期效應組合
  8.1.3正常使用極限狀態長期效應組合
  8.2 承載能力極限狀態下的正截面驗算
  8.3  正常使用極限狀態計算
  8.3.1 正常使用極限狀態計算理論
  8.3.2使用階段正截面應力驗算
  8.4 撓度驗算

  第9章 主要工程量
  9.1  混凝土用量
  9.2  預應力鋼絞線用量
  9.3  錨具用量估算

畢業設計總結

  在做畢業設計這段時間內,我時刻嚴格要求自己,認真地查閱資料,仔細地進行分析計算。在遇到不懂的問題時,能找同學幫忙的,先找同學互相討論。其他不能定論的問題就去請教老師。

  首先,通過這次畢業設計,我對大學四年所學的知識有了更深的認識。畢業設計不考察了我們對所學課程的綜合應用,同時,也鍛煉了我們在面對實際問題時,如何去考慮問題,同時分析問題,最后解決問題的能力。在過去三個月里,在老師辛勤的指導下,我獨立系統地完成了此次設計,同時也基本掌握了高速公路橋梁工程設計的整個過程。

  其次,畢業設計也讓我學到了許多新的東西。在本次設計中,主要采用橋梁博士3.0來進行連續梁橋的計算和設計。通過本次畢業設計,基本上掌握了橋梁博士的使用方法,同時,通過畢業設計,我對一些土木常用的軟件如Office、AutoCAD也更加熟練。并且我對高速公路連續梁橋設計的一般要求和原則有了進一步掌握,對公路橋梁規范也有了一定的了解。

  最后,在做本次畢業設計的過程中,本人也表現出以下不足:截面設計比較保守,造成材料的浪費;對于新軟件(橋梁博士)的適應能力差,導致前面費了好多時間都在熟悉軟件;自己的打字速度有點慢,特別是編輯公式時。這些對于我以后的工作都是致命的弱點,所以今后我必須認真改進。

  通過此次畢業設計,我有以下體會:第一、對于我們搞土木工程的人來說,我們必須有以嚴謹的態度對待自己的工作,切不可疏忽大意!第二、通過畢業設計的系統學習,我發現橋梁結構的復雜程度遠超過我們的想象,計算量也特別大,這就要求我們必須要掌握扎實的基本功。第三、軟件的學習與應運對于我們搞設計的尤為重要,我們應該抽時間學習這方面的知識。第四、在畢業設計設計的過程中,有好多地方自己不甚了解,找同學幫忙之后,豁然開朗,感覺從同學身上學習到了很多。

  總之,通過本次畢業設計,我真正的感覺到自己在各個方面都有了很大提高。

致謝

  經過近三個月緊張的努力,我終于順利完成了橋梁畢業設計。在這段時間期間有我自己的辛勤努力,但也得到了很多人的幫助,正是由于他們的幫忙,才使我能順利完成畢業設計。

  首先,感謝我成熟的搖籃---西南交通大學,嚴格遵循精勤求學,敦篤勵志,果毅力行,忠恕任事的校訓,使我獲益匪淺。四年間,我的土木工程理論知識和實踐經驗都有了很大提高,為今后的學習工作打下堅實的基礎。

  其次,我要感謝大學四年教過我的各位老師,特別是力學和專業課,以及英語老師。是他們幫我奠定了堅實的基礎,能夠把外文翻譯以及畢業設計繼續下去。

  然后,要特別感謝我的導師副教授,以及楊永清教授、李曉斌、陳遠久老師,是他們讓我在畢業設計中找到了方向,讓我學到了很多課本上沒有的經驗,并且給了我許多建設性的建議。老師知識淵博、治學嚴謹、認真負責,在整個畢業設計過程中給予了我很多幫助,讓我獲益匪淺,對此,我表示誠摯的感謝和崇高的敬意。

  在論文完成過程中,肖國良同學,化蘇文同學,以及何平同學等,都給予我很大幫助,在此一并表示感謝。

  眨眼之間,即將離開大學校園;眨眼之間,即將踏上工作崗位,步入社會。但是畢業設計的這段時光我會牢記在心,在畢業設計中我所學到的,包括知識和做人的道理,都將會是我今后的資本。再次謝謝大家!

  參考文獻
  【1】 中交公路規劃設計院。JTG D60-2004公路橋涵設計通用規范。北京。人民交通出版社。2004;
  【2】 《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004);
  【3】 李喬;炷两Y構設計原理。第2版。北京:中國鐵道出版社,2009;
  【4】 彭偉。鋼結構設計原理。成都。西南交通大學出版社。2004;
  【5】 中交公路規劃設計院。 JTG TD60-2001公路橋梁抗風設計規范。北京。人民交通出版社。2004
  【6】 李亞東 橋梁工程概論 西南交通大學出版社 2000;
  【7】 楊高中 橋梁學術論文集 人民交通出版社 2007.1;

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