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某40m預應力混凝土簡支梁橋的設計

添加時間:2020/08/11 來源:未知 作者:admin
在設計中,橋梁上部結構的計算著重分析了橋梁在使用工程中恒載以及活載的作用利,采用整體的體積以及自重系數,荷載集度進行恒載內力的計算。
以下為本篇論文正文:

摘要

  本設計是根據設計任務書的要求和《公路橋規》的規定,對高坎--上官伯段的高坎大橋進行方案比選和設計的。對該橋的設計,本著"安全、經濟、美觀、實用"的八字原則,本論文提出兩種不同的橋型方案進行比較和選擇:方案一為預應力混凝土簡支梁橋,方案二為  拱橋。經由以上的八字原則以及設計施工等多方面考慮、比較確定預應力混凝土簡支梁橋(錐形錨具)為推薦方案。

  在設計中,橋梁上部結構的計算著重分析了橋梁在使用工程中恒載以及活載的作用利,采用整體的體積以及自重系數,荷載集度進行恒載內力的計算。運用杠桿原理法、偏心壓力法求出活載橫向分布系數,并運用最大荷載法法進行活載的加載。進行了梁的配筋計算,估算了鋼絞線的各種預應力損失,并進行預應力階段和使用階段主梁截面的強度和變形驗算、錨固區局部強度驗算和撓度的計算。下部結構采用以鉆孔灌注樁為基礎的雙墩柱,采用盆式橡膠支座,并分別對橋墩和樁基礎進行了計算和驗算。

  本設計全部設計圖紙采用計算機輔助設計繪制,計算機編檔、排版,打印出圖及論文。還有,翻譯了一篇英文短文"Reliability analysis".

  關鍵詞:預應力混凝土、簡支梁橋、鉆孔灌注樁、錐形錨具、AutoCAD.

預應力混凝土簡支梁橋

Abstract

  This is a partial struct design of a flyover crossing that is over the railway in Gaokan-Shangguanbo, according to designing assignment and the standard of road and bridge. For the purpose of make the type of the bridge corresponding with the ambience and cost saving, this paper provides two different types of bridge for selection: the first one is pre-stressed concrete continuous bridge; the second one is double cantilever half through no-thrust arch bridge. After the comparisons of economy, appearance, characteristic under the strength and effect, the first one is selected.

  In this design, The checking calculation of strength of main girder was preceded not only in prestressed statement but also in using statement, deflection,precamber and the assessment of reinforcing steel bar were checked too.

  The pier of the bridge was basing on digging pile, and adopted rubber pot bearing. According to the characteristic of the overpass bridge and spot condition, it adopted the method that the cantilever job placing combined with bracket job placing.

  All of the design drawings were protracted by AutoCAD. Except that the thesis called A note on dynamic fracture of the bridge bearing due to the great Hanshin-Awaji earthquake was translated into Chinese, and made a report on.

  Keywords: prestressed concrete、AutoCAD、simple supported beam bridge、cast-in-place pile、cone anchorage device.
 

目錄

  第一部分  橋梁設計

  1.1原始資料

  1.1.1水文資料:

  渾河發源于遼寧省新賓縣的滾馬苓,從東向西流過沈陽后,折向西南,至海城市三岔河與太子河相匯,而后匯入遼河。渾河干流長364公里,流域面積11085平方公里。本橋位上游45公里的大伙房水庫,于1958年建成,該水庫控制匯流面積5563平方公里,對沈陽地區的渾河洪峰流量起到很大的削減作用。根據水文部門的資料,建庫前渾河的沈陽水文站百年一遇洪峰流量位11700立方米/秒,建庫后百年一遇推算值為4780立方米/秒。渾河沒年12月初開始結冰,次年3月開始化凍。汛期一般在7月初至9月上旬,河流無通航要求。橋為處河段屬于平原區次穩定河段。

  1.1.2設計流量

  根據沈陽水文站資料,近50年的較大的洪峰流量如下:

  大伙房水庫建庫前

  1935年5550立方米/秒

  1936年3700立方米/秒

  1939年        3270立方米/秒

  1942年        3070立方米/秒

  1947年        2980立方米/秒

  1950年        2360立方米/秒

  1951年        2590立方米/秒

  1953年        3600立方米/秒

  1954年3030立方米/秒

  大伙房水庫建庫后

  1960年2650立方米/秒

  1964年2090立方米/秒

  1971年2090立方米/秒

  1975年2200立方米/秒

  1985年2160立方米/秒

  根據1996年沈陽年鑒,渾河1995年最大洪峰流量4900立方米/秒(沈陽水文站)為百年一遇大洪水。1995年洪水距今較近,現場洪痕清晰可見,根據實測洪水位,采用形態斷面計算1995年洪峰流量為5095立方米/秒,與年鑒資料相差在5%之內。故1995年洪峰流量可作為百年一遇流量,洪水比降采用渾河洪水比降0.0528%.

  經計算確定設計流量為Qs=4976.00立方米/秒,設計水位16米。


橋型布置圖

橋型布置圖
橋型布置圖2

橋型布置圖3
橋型布置圖3
 

  1.2 水文計算

  第二章 方案比選
  2.1 方案一:預應力鋼筋混凝土簡支梁(錐型錨具)
  2.2方案二:鋼筋混凝土箱形拱橋

  第三章 總體布置及主梁的設計
  3.1設計資料及構造布置
  3.2主梁內力計算

  第四章  預應力鋼束的估算及其布置
  4.1跨中截面鋼束的估算與確定
  4.2鋼束預應力損失計算
  4.3截面強度驗算

  4.4預加內力計算
  4.5主梁斜截面驗算
  4.6截面應力驗算
  4.7主梁端部的局部承壓驗算

  第五章  下部結構的計算
  5.1蓋梁的計算
  5.2橋墩墩柱計算
  5.3鉆孔灌注樁的設計計算

  第二部分 英文翻譯
  可靠性分析

可靠性分析

  --混凝土橋的結構處理工具

  鋼筋混凝土橋結構對多種惡化機制敏感,包括堿趨于和緩行動和氯化物進入。 實際的研究已經被與這些機制和其他問題聯系起來承擔。 這一直特別在那些案件在過去的大約20年,那些目標是鑒定引起,結果并且發展補救策略。 這已經改進加強的混凝土的理解長期性能并且導致技術的發展增加惡化抵抗。

  目前,在一個問題已經被鑒定之后,最共同的方法是行動,被稱為重新活躍的維修。 這不可能以前最經濟解決辦法,在許多場合,維修比比預防處理方法昂貴。 不過,在惡化是明顯的之前,擁有人經常不愿意為預防處理方法支付。 處理方法的盡快應用歸根結底可能不是這個最佳的解決辦法。 綜合惡化和性能預測模型化對很重要支持積極計劃和檢查,試驗與維修。 這作為年齡和理由給提供資金的維護變得越來越批判性的基礎設施變得越來越重要。

  性能評價可以被通過調查,測試和正式的計算取得, 最好基于盡可能準確代表結構的狀況的場所數據。 以把提前檢測的 惡化模型和評價結合起來工具和性能準則(在元素, 結構或者組水平) 基于維護關于與時間有關的性能剖面圖的政體變得可能。 這鑒于花費程序的全部妻子特別相關。

  可靠性分析已經作為在這個多客觀的管理過程里的一件重要的工具出現,這必須考慮到安全,功能性和持續標準。 用簡單術語,一個結構或者一個系統的可靠性是取得特別的性能水平的可能性。 可能性或者可能是這個適當的措施,因為全部工程系統對不確定敏感,起因于隨便現象和不完全的知識。 在結構工程方面的可靠性分析使與裝,材料,惡化,模型化和其他因素相關的不確定的確定數量成為可能。 這些統一到估計在一個結構的使用年限期間達到保證性能水平的可能性的一種方法中。 兩個對安全水平的校準來說在規則和標準和改進和精煉評價方法學里,這種方法正越來越被在橋工程使用。 這篇文章的目的是在管理易受到惡化的橋過程中略述它的申請。

  橋梁性能指標

  當今英國評價代碼關心最后限制說明(ULS)并且不明確要求使用能力所限制的檢查說明(ULS)。 可以認為一種現有的結構已經經歷SLS在它的生命期間裝。 不過,被廣泛地相信的撓度的SLS 標準和斷裂不完全考慮到那些問題通過惡化矯柔造作。 基于惡化的象弄臟的銹那樣的標準,失效并且弄碎需要被認為,因為他們清楚影響橋性能,起作用和金融。 這些經常關于連接管理策略證明有勢力的因素。

  通過明確地考慮到和指定性能水平, 為了建立檢查與維修政體適合特別的結構/ 成員工程師知道重要惡化指標。 這些性能水平超時可以改變, 由于在功能,裝,例如的結構重要等等方面的變化, 在實際之間的關系和要求性能被用圖1 顯示的圖解概念化。 因此,可靠性分析可能用來闡述性能將超過要求的可能性,因此估計結構的可靠性。 性能測量可能與安全,功能性或者任何其他合適的標準有關

  解決由氯化物引起的腐蝕

  這項特別的工程專心于加強的混凝土惡化的一個具體的領域,特別是起因于氯化物進入。 氯化物存在于在冬天在英國使用的除冰的鹽。 氯離子遷移雖然使凝固,例如以吸收和擴散。 在合適條件下,他們起動加固酒吧腐蝕。 腐蝕機制產生銹。 金屬的被增加的體積,由于銹,導致斷裂,失效并且具體的蓋子的弄碎。 在更迅速和廣泛的加固腐蝕里的這結果。

  在一個問題已經被鑒定之后,最共同的方法是行動,被稱為重新活躍的維修。 這不可能以前最經濟解決辦法,在許多場合,維修比比預防處理方法昂貴。 不過,在惡化是明顯的之前,擁有人經常不愿意為預防處理方法支付。 處理方法的盡快應用歸根結底可能不是這個最佳的解決辦法。 綜合惡化和性能預測模型化對很重要支持積極計劃和檢查,試驗與維修。 這作為年齡和理由給提供資金的維護變得越來越批判性的基礎設施變得越來越重要。

  性能評價可以被通過調查,測試和正式的計算取得, 最好基于盡可能準確代表結構的狀況的場所數據。 以把提前檢測的 惡化模型和評價結合起來工具和性能準則(在元素, 結構或者組水平) 基于維護關于與時間有關的性能剖面圖的政體變得可能。 這鑒于花費程序的全部妻子特別相關。

  如果共同不及格,加強在伸縮接頭下面位于的混凝土橋元素特別對氯化物攻擊敏感。 在英國的公路高架橋通常由交叉梁直接在伸縮接頭下面位于的加強的混凝土組成,(參閱圖2)。 很多交叉梁已經遭受嚴厲的加固腐蝕,失效和弄碎。 一典型例子在3 圖讓看,加固覆蓋在哪里交叉梁有失效。

  一概率惡化模特適合加強零部件被發展的混凝土橋,考慮到這些結構和他們的環境的特性。 它以為擴散和吸收都通過混凝土扮演氯化作用遷移的角色, 在到達交叉梁 表面的除冰的鹽的數量方面的變化性和每年這些數量怎樣變化。 考慮交叉梁的典型氯化物暴露區域包括:

  位于破壞的擴大的節點下面的水平表面,

  這種節點是浸于水中的

  位于擴大的緊密的節點下面的垂直表面,它通常是暴露在道路中氯化物容易飛濺到的地方等。

  數據適合很多惡化變量能由實驗室而來雖然研究,有相似的數據真正的結構不在。 一個模型的重要的特征是修改最初預言的設備, 基于出版(認為為' 早先') 的數據,使用信息和數據從實際結構直接獲得。 可靠性分析適合于這個目的好象它能容易包含附加數據,不斷改進達到一個性能目標的可能性。 概念與相似不斷改進到達準時的可能性當在一火車上時,有剛剛獲得一些額外信息關于操作條件在前面。

  為一個交叉梁 氯化物暴露區域概率的惡化模型生產的典型的結果, 類似于用圖3 顯示的領域,圖4.認為一個40%的開始的門檻被為第一個檢查指定, 模型建議它在8 年之后被承擔。 假定檢查表明相當較少的腐蝕開始(僅僅這些大約占10%)并且把歸于, 由于通過場所調查,對具體的蓋子比期望高,性能外形的修正的預言可能被產生。 橋管理行動可能然后被照著改變。

  說明一個限制怎樣說明這個區域的剖面圖隨以為的條件而變。 惡化模式和契約結合起來限制狀態方程。 因此, 組成部分有一個目標每年1 * 10-5的名義上的失效概率, 外形1 建議僅僅17到18 年的壽命,而第2 剖面圖建議30到31 年。 當與橋的正常的預期壽命相比較時,兩個都是短的壽命。 不過,與這些結果有關系的起始條件以為甲板關節從開始已經失敗。 當他們被為完整的建筑物發展時,或者,塑造契約強度的表達方式可能是過于保守的。

  可靠性分析提供對待不確定的一種合理和一致的框架。 這可能是相似的結構可以被通過超時改變的性能外形比較用的一件有用的管理工具。 結果必須被小心解釋,并且經得起常識和工程判別法。 敏感性分析被強烈推薦,并且可能被容易執行。很多數據收集和測試在惡化模型過程中做的解釋。 假使有與保持安全,可靠基礎結構系統相關的費用,這一凝固的努力以勤奮和組織能產生結實的好處在哪里的一地區。

  說明一個限制怎樣說明這個區域的剖面圖隨以為的條件而變。 惡化模式和契約結合起來限制狀態方程。 因此, 組成部分有一個目標每年1 * 10-5的名義上的失效概率, 外形1 建議僅僅17到18 年的壽命,而第2 剖面圖建議30到31 年。 當與橋的正常的預期壽命相比較時,兩個都是短的壽命。 不過,與這些結果有關系的起始條件以為甲板關節從開始已經失敗。 當他們被為完整的建筑物發展時,或者,塑造契約強度的表達方式可能是過于保守的。

  可靠性分析提供對待不確定的一種合理和一致的框架。 這可能是相似的結構可以被通過超時改變的性能外形比較用的一件有用的管理工具。 結果必須被小心解釋,并且經得起常識和工程判別法。 敏感性分析被強烈推薦,并且可能被容易執行。很多數據收集和測試在惡化模型過程中做的解釋。 假使有與保持安全,可靠基礎結構系統相關的費用,這一凝固的努力以勤奮和組織能產生結實的好處在哪里的一地區。這項特別的工程專心于加強的混凝土惡化的一個具體的領域,特別是起因于氯化物進入。 氯化物存在于在冬天在英國使用的除冰的鹽。 氯離子遷移雖然使凝固,例如以吸收和擴散。 在合適條件下,他們起動加固酒吧腐蝕。 腐蝕機制產生銹。 金屬的被增加的體積,由于銹,導致斷裂,失效并且具體的蓋子的弄碎。 在更迅速和廣泛的加固腐蝕里的這結果。

  說明一個限制怎樣說明這個區域的剖面圖隨以為的條件而變。 惡化模式和契約結合起來限制狀態方程。 因此, 組成部分有一個目標每年1 * 10-5的名義上的失效概率, 外形1 建議僅僅17到18 年的壽命,而第2 剖面圖建議30到31 年。 當與橋的正常的預期壽命相比較時,兩個都是短的壽命。 不過,與這些結果有關系的起始條件以為甲板關節從開始已經失敗。 當他們被為完整的建筑物發展時,或者,塑造契約強度的表達方式可能是過于保守的。

  如果共同不及格,加強在伸縮接頭下面位于的混凝土橋元素特別對氯化物攻擊敏感。 在英國的公路高架橋通常由交叉梁直接在伸縮接頭下面位于的加強的混凝土組成,(參閱圖2)。 很多交叉梁已經遭受嚴厲的加固腐蝕,失效和弄碎。 一典型例子在3 圖讓看,加固覆蓋在哪里交叉梁有失效。

  總而言之:

  這項工作受到公路辦事處的的大力支持而得以順利進行, 所表示的觀點意見僅代表作者的想法,并不一定被公路辦事處接受或分享。

  主要參考文獻
  [1]姚玲森主編:《橋梁工程》,人民交通出版社,1998
  [2]中華人民共和國交通部部標準:《公路路線設計規范》,1994
  [3]金成  主編:《預應力混凝土梁拱組合橋梁》人民交通出版社,2001
  [4]中華人民共和國交通部部標準:《公路橋涵設計通用規范》1989
  [5]葉見曙主編:《結構設計原理》,人民交通出版社,2000
  [6]毛瑞祥、程翔云主編:《基本資料》,人民交通出版社1997
  [7]徐光輝、胡明義主編:《梁橋》(上、下冊),人民交通出版社,1996
  [8]汪祖銘,晚崇禮主編:《墩臺與基礎》,人民交通出版社,1997
  [9]《公路橋涵設計手冊》編寫組:《墩臺與基礎》,人民交通出版社,1978
  [10]中華人民共和國交通部部標準:《公路橋涵施工技術規范》1989
  [11]中華人民共和國交通部部標準:《公路瀝青路面設計規范》1997
  [12]易建國主編:《橋梁計算示例集》,人民交通出版社,1991

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