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- 2022-05-11 17:40:15 发布
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临港新区象骨二桥施工图设计学号:14112601012毕业设计(论文)题目:临港新区象骨二桥施工图设计作者:届别:2015届院别:土建学院专业:土木工程指导老师:职称:讲师完成时间:2015年5月
临港新区象骨二桥施工图设计摘要岳阳市临港新区象骨二桥,桥梁全长121米,桥宽20.6米。经过方案比选,将此桥设计成3跨跨径35米的装配式预应力简支T梁桥。每跨采用9片T梁,桥面设置双向4车道,车道总宽16米,两侧各设置2米人行道和0.3米栏杆。其中,设计的内容主要包括:方案比选、内力计算、预应力钢筋计算、下部结构计算、施工图绘制五部分。计算部分采用手算与电算相结合,图纸采用AutoCAD进行绘制。象骨二桥位于一条城市道路上,设计时,不仅需要考虑承载力、经济型方面问题,还要充分考虑美观性及其附属设施的重要性。在设计过程中,既要运用课本所学知识,也要熟悉和使用最新国家规范,如《公路桥涵设计通用规范》、《预应力混凝土用钢绞线》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、《城市桥梁设计规范》等。关键词:T梁;内力计算;预应力;规范。
临港新区象骨二桥施工图设计AbstractThedesignofabridgeatLingangnewAreaofYueYangis121meterslongand20.6meterswide.Afterthecomparisonofschemes,thisbridgeisdesignedtobeassembledprestressedconcretesimplysupportedTBeamBridgeof3spansandeachspanis35meterslong.Eachcrossusing9piecesofTbeams.Itsbridgefloorisdesignedtobefour-laneoftwo-way.Thetotalwidthoflaneis16meters.Therearetwo-meter-widesidewalkand0.3meterswiderailingonbothsidesofthelane.Amongthem,thedesigncontentmainlyincludesschemecomparison、Internalforcecalculation、prestressedreinforcementcalculation、SubstructurecalculationandTheconstructiondrawing.TheCalculationpartissolvedbyhandcombinedwithcomputeranddrawingsdrawnbyAutoCAD.Thebridgeislocatedonacityontheroad.So,Inotonlyneedtoconsiderthebearingcapacity,economicissues,butalsogivefullconsiderationtotheimportanceofaestheticsanditsaffiliatedfacilitieswhenthedesign.Andnotonlytextbookknowledgebeused,butshouldbefamiliarwithandusethelatestnationalSpecification,Suchas"GeneralCodeforDesignofHighwayBridgesandCulverts","SteelStrandforPrestressedConcrete","CodeforDesignofHighwayReinforcedConcreteandPrestressedConcreteBridgesandCulverts""CodeforDesignoftheMunicipalBridge"andsoon.KeyWords:T-beam;CalculationofInternalForces;Prestressed;Specification第2页,共2页
临港新区象骨二桥施工图设计目录摘要..........................................................................................................................................................1Abstract...................................................................................................................................................2第一章绪论............................................................................................................................................1第二章方案比选....................................................................................................................................22.1基本资料.......................................................................................................................................22.2方案编制.......................................................................................................................................22.3方案比选.......................................................................................................................................4第三章设计资料与尺寸拟定................................................................................................................53.1基本资料.......................................................................................................................................53.2横截面布置...................................................................................................................................73.3受压翼缘的有效宽度 压 的计算................................................................................................83.4截面校核.......................................................................................................................................93.5桥面铺装.......................................................................................................................................9第四章主梁内力计算..........................................................................................................................104.1恒载内力计算.............................................................................................................................104.2活载内力计算.............................................................................................................................114.3内力组合.....................................................................................................................................254.4横隔梁计算.................................................................................................................................274.5行车道板计算.............................................................................................................................29第五章预应力钢束的估算及其布置..................................................................................................315.1预应力钢筋截面积估算.............................................................................................................315.2预应力钢筋布置.........................................................................................................................325.3非预应力钢筋面积估算与布置.................................................................................................36第六章截面计算..................................................................................................................................386.1梁截面几何特性计算.................................................................................................................386.1.1主梁预制并张拉预应力钢筋.............................................................................................386.1.2灌浆封锚,主梁吊装就位并现浇湿接缝.........................................................................386.1.3桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段.............................................................................386.2持久状况截面承载能力极限状态计算....................................................................................396.2.1正截面承载力计算.............................................................................................................39第1页共2页
临港新区象骨二桥施工图设计6.2.2斜截面承载力计算.............................................................................................................39第七章钢束预应力损失估算..............................................................................................................427.1预应力钢筋张拉(锚下)控制应力 ................................................................................427.2预应力损失.................................................................................................................................42第八章截面验算..................................................................................................................................488.1应力验算.....................................................................................................................................488.1.1短暂状况正应力验算.........................................................................................................488.1.2持久状况正应力验算.........................................................................................................488.1.3持久状况下混凝土主应力验算.........................................................................................498.2抗裂性验算.................................................................................................................................528.2.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算.................................................................528.2.2短期效应作用下的斜截面抗裂验算.................................................................................538.3主梁挠度计算.............................................................................................................................548.3.1荷载短期效应作用下主梁挠度计算.................................................................................548.3.2预应力导致的的上拱值计算.............................................................................................558.3.3设置预拱度.........................................................................................................................56第九章锚固区局部承压计算..............................................................................................................579.1局部受压区尺寸要求.................................................................................................................579.2局部抗压承载力.........................................................................................................................58第十章结论..........................................................................................................................................60第十一章参考文献..............................................................................................................................61第十二章致谢......................................................................................................................................62第2页共2页
临港新区象骨二桥施工图设计第一章绪论毕业设计是专业理论知识灵活运用于工程设计实践的一次升华,是大学学习的闭幕。毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段,是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓展、综合教与学的重要过程,是对大学期间所学知识的全面总结。桥梁施工图设计需要对大学所有专业知识综合运用,结构设计直接影响桥梁的使用性能、造价,施工组织设计影响着桥梁施工的进度与质量。桥梁施工图设计决定了桥梁的造价、进度、质量。因此,该课题具有重要意义。设计主要针对桥梁的上部结构设计。通过方案比选后确定本桥为简支T型梁桥,桥长35米。计算过程中主要参考了《公路桥涵设计手册——梁桥(上册)》、《钢筋混凝土简支梁(板)桥》、《桥梁工程》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵设计通用规范》等书籍;桥梁的施工组织设计,主要完成了桥梁主体结构的施工方案以及施工重点,设计过程中主要参考了《桥梁施工及组织管理》。此次毕业设计除了有详细的计算书外,还按照设计要求绘制了一定量的施工图纸。总之,通过毕业设计,达到基本知识、基础理论、基本技能和运用知识能力、网络获取知识的能力、计算机应用的能力、外语能力以及文化素质、思想品德素质、业务素质的训练,培养学生运用所学的专业知识和技术,研究、解决本专业实际问题的初步能力。第1页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计第二章方案比选2.1基本资料荷载∶公路-Ⅰ级;桥宽∶(20.6米)0.3栏杆+2人行道+净-16(行车道)+2人行道+0.3栏杆;跨径:3×35米;单向横坡∶2.0%;2.2方案编制方案一:装配式预应力混凝土简支T形梁桥图1装配式预应力混凝土简支T形梁桥(尺寸单位:mm)孔径布置:35m+35m+35m,桥梁全长121米,桥宽20.6m。桥面设有2.0%的单向横坡,不设纵坡,每跨之间留有8cm的伸缩缝。结构构造:全桥采用预应力T形梁,。每跨共设10片T梁,其中,两片边梁梁宽2.25米,一侧预留0.3米湿接缝,八片中梁梁宽2.3米,两侧分别有0.3米湿接缝,梁高都为2.3米,全桥共计30片T梁。施工方法:主梁采用预制装配式施工方法,预应力采用后张法张拉。方案二:现浇预应力混凝土连续T形梁桥图2现浇预应力混凝土连续T形梁桥(尺寸单位:mm)孔径布置:35m+35m+35m,桥梁全长121米,桥宽20.6m。桥面设有2.0%的单向横坡,不设纵坡,每跨之间留有8cm的伸缩缝。结构构造:全桥采用现浇T梁,主梁间距2.06m。每跨共设10片T梁,梁宽2.06米,梁高较方案一的简支梁小一点,采用2.0米。全桥共计30片T梁。第2页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计施工方法:主梁采用悬臂浇筑法。方案三:钢筋混凝土拱桥图3钢筋混凝土拱桥(尺寸单位:mm)孔径布置:采用下承式单跨钢筋混凝土拱桥,跨长121m。结构构造:桥面行车道宽16m,两边各设2.0m的人行道和0.3m栏杆,拱圈采用单箱多室闭合箱。下部构造:桥台为重力式U形桥台。第3页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计2.3方案比选表1方案比选比较项目方案一方案二方案三装配式预应力混凝土装配式预应力混凝土主跨桥形钢筋混凝土拱桥简支T形梁桥连续T形梁桥建筑高度较低,易保养行车平顺舒;抗震能力强;使用性能桥面连续,行车舒适。和维护。易开裂,难以维护。桥墩参加受弯作用,主梁弯桥墩受竖向荷载,不参矩减小;超静定次数高,对受力性能加受弯作用,属于静定受力合理,变形小。温差、日照温均较敏感;对结构。基础要求较高。采用等截面梁能较好符合等截面形式,可大量节材料用量和费用较多;应设梁的内力分布规律,充分利经济性省模板,加快建桥进度,置抵抗单向水平力的措施,用截面,合理配置钢筋,经简易经济。增加了造价。济实用。侧面上看线条明晰,与当地构造简单,线条明晰,跨径较大,线条非常美,与美观性的地形配合,显得美观大但比较单调。环境和谐。方。上、下部可平行施工,目前所用的施工方式大致工期大大缩短;无需在技术要求较高,施工机具也可分为逐孔施工分节段施施工方面高空制作构件,可在一较多,施工工期较长,对地工法和顶推施工法。由于在处成批生产,从而降低形依赖较强。高空作业,施工危险度高。成本。适用于对桥下视觉有要求的工程,适用于各种对通航无过高要求的工程;上承式拱桥的跨度大,满足适用性地质情况;用于对工期对抗震有要求的工程;对整桥下净空的要求。紧的工程;对通航无过体性有要求的工程。高要求的工程。养护维修量小小较大方案的最终确定:由上表可知,根据临港新区的情况,结合桥梁设计原则,选择方案一经济上比方案二好;另外方案一工期较短,施工难度较小;在使用性与适用性方面均较好。所以选择方案一作为最优方案。第4页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计第三章设计资料与尺寸拟定3.1基本资料(1)桥梁跨径及桥宽标准跨径:35m主梁全长:34.92m计算跨径:33.8m桥面净空:0.3+2.0+16+2.0+0.3=20.6(整体式)其中:两侧栏杆分别为0.3m,两侧人行道分别为2m,行车道为16m。(2)设计荷载公路-Ⅰ级:车道荷载:均布荷载qk=10.5kN/m,集中荷载Pk=295.2kN,计算剪力效应时Pk=354.24kN。车辆荷载:通过荷载横向分布系数求得。人群荷载取3.0kN/m2。栏杆荷载取2.0kN/m。(3)材料及工艺①混凝土Ⅰ水泥:应采用强度等级为42.5的硅酸盐水泥。Ⅱ粗骨料:应采用连续级配。碎石最大粒径不宜超过20mm。Ⅲ混凝土:预制主梁及横隔梁、湿接缝、封锚端、桥面现浇混凝土均使用C50;桥面铺装采用沥青混凝土。②普通钢筋普通钢筋使用HRB400和R235钢筋。凡钢筋直径小于12mm者,采用R235钢;凡钢筋直径大于等于12mm者,采用HRB400热轧带肋钢。本设计中R235钢筋主要采用了直径d=8mm与d=10mm两种规格;HRB335钢筋主要采用了直径d=12、16、25、28mm四种规格。③预应力钢筋采用抗拉强度标准值fpk=1860MPa,公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线。④其他材料Ⅰ钢板:钢板应使用Q235B钢板。Ⅱ锚具:采用M15-6型系列锚具及其配件,预应力管道采用直径为70mm的圆形金属波纹管。Ⅲ支座:可采用带四氟滑板圆板橡胶支座和普通圆板橡胶支座。第5页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计⑷设计参数34①混凝土:重度γ=26.0kN/m,弹性模量EC=3.45×10MPa。3②沥青混凝土:重度γ=24.0kN/m。③预应力钢束:弹性模量Ep=1.95×105MPa,松驰系数ζ=0.3,松驰率ρ=0.035。④支座不均匀沉降:Δ=5mm。⑸设计依据①中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范[S](JTGD60-2004).北京:人民交通出版社,2004.②中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].(JTGD62-2004).北京:人民交通出版社,2004.③中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准[S](JTGB01-2003).北京:人民交通出版社,2004.⑹基本计算数据(见表2)表2基本计算数据表项目符号单位数据弹性模量EMPa3.45×10 立方强度MPa50轴心抗压设计强度f MPa22.40轴心抗拉设计强度f MPa1.83混轴心抗压标准强度MPa32.40凝轴心抗拉标准强度MPa2.65土容许压应力0.7f MPa20.72 容许拉应力0.7f MPa1.76 短暂状态容许压应力0.5f MPa16.20容许主压应力0.6f MPa19.40容许主拉应力0.6ftkMPa1.59标准强度fpkMPa1860φs15.2弹性模量EpMPa1.95×105钢抗拉设计强度fpdMPa1260绞最大控制应力σcon0.75fpkMPa1395线标准状态组合0.65fpkMPa1209材料重度钢筋混凝土γ1 25.0 第6页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计项目符号单位数据沥青混凝土γ2 23.0 钢绞线γ3 78.5 钢束与混凝土的弹性模量比αEp无纲量5.653.2横截面布置⑴主梁间距与主梁片数象骨二桥每跨采用九片主梁,七片中梁,主梁间距为2.3米,预制T梁翼板宽度1.7米,现浇段0.6米;两片边梁宽度2.25米,预制宽度1.95米,现浇段0.3米。⑵主梁跨中主要尺寸拟定①主梁高度对于常用的等截面简支梁,其高跨比的取值范围在1/15-1/25,对预应力混凝土T形梁一般可取1/16-1/18左右。当桥梁建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因为加高腹板使混凝土用量增加不多,而节省预应力筋数量较多。本设计采用2.3的主梁高度比较合适。②主梁截面细部尺寸图4横断面图(尺寸单位:mm)第7页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计图5纵断面图(尺寸单位:mm)图6T梁计算图(尺寸单位:mm)3.3受压翼缘的有效宽度 的计算压按《公路桥规》规定,T型截面梁受压翼缘的有效宽度 取以下三者中的最小值: (1)简支梁计算跨径的1/3,即L/3=34200/3=11400mm;第8页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计(2)相邻两片梁的平均间距,对于中梁为2300mm;(3)(b+6 +12 ),式中b为梁腹板宽度, 为承高度,这里 =80, 可取跨中截面翼板厚度的平均值,即 (2 00×160+80×1600/2)/2 00= 188mm。所以有(b+6 +12 =2 00+6×80+12×188=50 6mm。 所以,受压翼缘的有效宽度取 =2 00mm。 3.4截面校核表3跨中截面几何特性计算表分块 = = = 2I= + 名称 2 翼板3680802944078506.66777.28821982064.36022060571.020三角承托48018.66789601706.66766.6212130413.1712132119.838腹板388011343844012168973.330-27.7122979731.80815148705.140下三角400203.33381333.3338888.889-118.0465573909.5475582798.436马蹄120022026400040000-134.71221776887.70021816887.7009640822173.33366741082.140 82217 注:梁截面形心至上缘距离 ===85.29cm 96 0检验截面效率指标ρ 667 1082上核心距 === 7.8 cm 96 0×2 0 85.29 667 1082下核心距 ===81.18cm 96 0×85.29 + 截面效率指标ρ==0.561>0.5 表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。3.5桥面铺装3桥面铺装第一层采用C50混凝土现浇,厚度为8cm,重度为γ=26.0kN/m;第二层3为沥青混凝土,厚度为10cm,重度为γ=24.0kN/m。第9页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计第四章主梁内力计算4.1恒载内力计算⑴恒载集度在绘制T梁截面图时已计算出一片主梁混凝土数量表,如图7。此处计算恒载集度时直接引用数据,不再写出具体算式。图7一片主梁混凝土数量表①预制梁自重(一期恒载)Ⅰ预制边梁恒载集度:(37.34786+1.188265)×26÷34.92=28.69242kN/mⅡ预制中梁恒载集度:(35.9456+2.469753)×26÷34.92=28.6025kN/m②二期恒载Ⅰ现浇边梁翼板集度1.67616×26÷34.92=1.248kN/mⅡ现浇中梁翼板集度3.35232×26÷34.92=2.496kN/mⅢ现浇边横隔梁集度0.570285×26÷34.92=0.4246kN/mⅣ现浇中横隔梁集度1.14057×26÷34.92=0.8492kN/mⅤ桥面铺装=4.761+5.493=10.254kN/m8cmC50混凝土现浇层0.08×20.6×26÷9=4.761kN/m10cm沥青混凝土铺装0.1×20.6×24÷9=5.493kN/mⅥ栏杆取2.0×2÷9=0.444kN/m现浇边梁恒载集度:1.248+0.4246+10.254+0.444=12.3706kN/m现浇中梁恒载集度:2.496+0.8492+10.254+0.444=14.0432kN/m⑵恒载内力计算公式为:第10页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计 =(l x)2 =(l 2x)2其中g为对应荷载集度,l为计算跨径33.8m,x为计算点到梁端的距离。计算结果如下表(表4、表5):表4边主梁恒载内力跨中四分点支点作用效应 X=X=X=02 弯矩(kN·m)4097.4213073.0660.000一期剪力(kN)0.000242.451484.902弯矩(kN·m)1766.5841324.9380.000二期剪力(kN)0.000104.532209.063弯矩(kN·m)5864.0054398.0030.000剪力(kN)0.000346.983693.965表5中主梁恒载内力跨中四分点支点作用效应 X=X=X=02 弯矩(kN·m)4084.5803063.4350.000一期剪力(kN)0.000241.691483.382弯矩(kN·m)2005.4111504.0580.000二期剪力(kN)0.000118.663237.327弯矩(kN·m)6089.9914567.4930.000剪力(kN)0.000360.354720.7094.2活载内力计算(1)冲击系数和车道折减系数按《桥规》4.3.2条规定,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此要先计算结构的频率。简支梁桥的频率可采用下列公式估算: .1 . 5×1010×0.6 18f=== .7 Hz2 2 2× .822982.6 5.9 56+ . 52 2 .92×26×10 其中: ===2982.6 kg/m 9.81根据本桥的基频,可计算出汽车荷载的冲击系数为:第11页共62页
临港新区象骨二桥施工图设计 =0.1767ln 0.0157=0.218则1+μ=1.218桥面宽度20.6,属于14.0