桥梁工程毕业设计——连续刚构桥(共52页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 基本资料1. 1基本资料:1.1.1 基本资料(一)基本资料 表1.1 桥位横断面地形资料里程桩号地面高程里程桩号地面高程+479.98650.238+783.980551.003+520622.531+864.26534.503+560586.851+921.260604.850+600585.912K100+022.40655.134+640.53616.440+32.54685.883+741.26605.487(2)桥面横坡:双向 2%(3)桥面宽度:0.5+11+1.5+11+0.5=24.5m(4)风 力:设计风速22m/s(5)设计荷载:公路-级
2、(6)温 差:10.6度1.1.2 设计标准: (1)设计荷载;公路-级(2)桥面净宽:211m1.1.3 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(JTG D60-2004)(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)(3)公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ011-89)(4)公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)(5)公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)1.2 方案拟定1.2.1设计原则桥梁设计必须遵照“实用、经济、安全和美观”的基本原则。(1)符合当地复杂的地质条件,满足交通功能需要。(2)设计方案力求结构安全可靠
3、,具有特色,又要保证结构受力合理,施工方便,可行,工程总造价经济。(3)桥梁结构造型简单,轻巧,并能体现地域风格,与周围环境协调。1.2.2 方案简介从当地的地形地质条件、水文条件和技术标准,且由于该桥有通航要求,在布跨的时候桥墩的位置不能影响通航,拟选出以下六个初选方案分别为:方案一:340m+100m+190m+100m连续刚构,其中340m为引桥部分。 方案二:440m+100m+160m+100m连续梁桥,其中440m为引桥部分。方案三:40m+130m+245m+190m+40m上承式混凝土拱桥。方案四:30m+2205m+245m的独塔单索面斜拉桥,其中30m,245m为引桥部分
4、方案五:640m+184m+245m上承式混凝土拱桥。方案六:171m+245m+345m的独塔单索面斜拉桥。从总体布局、环境协调、技术先进性、施工可能、景观要求、技术经济等多方面考虑,且在老师的指导下,选择方案一、二、三来作工程量计算,作进一步比较。1.3方案比较第一方案:连续刚构梁桥方案1、总体布置和结构体系:此方案的桥跨布置为引桥为简支梁桥40m3,主桥为100m+190m+100m连续刚构梁桥。主桥为三跨预应力连续刚构,中跨为190m,边跨均为100m。单箱双室变截面梁,桥面宽24.5m,箱底宽6.45m顶板悬臂长度为2.80m.边跨与中跨比值为0.5263,符合结构及经济要求。2、主
5、墩、台结构:桥墩均采用薄壁空心墩组成的钢筋混凝土结构。主桥基础采用钻孔灌注桩基础。3、施工方法:该三跨连续梁桥采用悬臂浇筑法施工,习以省去大型起重安装备,而且施工时不受沟道通航和水位变化的影响,墩身采用翻模板法施工。4、优点预应力连续刚构桥梁体连续,梁墩固结,既保持了连续梁主梁连续无缝,行车平顺又可最大限度地应用平衡悬臂施工法的优点;又保持了T型刚构不需大吨位支座,不需转换体系且具有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度的优点。连续刚构结构整体性好,采用柔性薄壁墩,可削弱墩顶负弯矩,能满足大跨径的受力要求。并且结构性能好,变形小,伸缩缝少,行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小,抗震能力强等优点
6、。5、缺点超静定结构,基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力,且墩梁固结增加了对次内力的敏感性,必须采用抗压刚度较大、抗推刚度较小的桥墩,以适应梁结构的变形。水平抗推刚度小。第二方案:连续梁桥方案1、总体布置和结构体系:本方案是连续梁桥,引桥为简支梁桥40m4,主桥为连续梁桥,主桥全桥长360米,孔径布置主跨为:100m+160m+100m连续梁。主桥为三跨预应力连续梁,中跨为160m,边跨均为100m。单箱双室变截面梁,桥面宽24.5m,箱底宽6.45m顶板悬臂长度为2.8m.边跨与中跨比值为0.625,符合结构及经济要求。2、主墩、台结构桥墩均采用柱式实体桥墩。主桥基础为钻孔灌注桩基础。3、
7、施工方案该三跨连续梁桥采用悬臂浇筑法施工,习以省去大型起重安装备,而且施工时不受沟道通航和水位变化的影响,墩身采用翻模板法施工。 第三方案:上承式混凝土拱桥 1、孔径布置此桥为上承式劲性骨架混凝土拱桥,全桥长530米,全桥孔径布置为: 40m+130m+245+190m+40m,其中引桥为的预应力简支T梁。桥面净宽211m,两边混凝土防撞护栏为20.5m,中间分隔带为1.5m。2、结构构造主拱圈采用劲性骨架外包混凝土的结构构造,拱圈厚度为3.0m,全宽11.25m。矢跨均比为1/4.0。拱上为1310m,1910m简支板桥,钢筋混凝土板厚0.6米。上立柱为直径1m双柱式墩。3、桥墩、桥台两桥台
8、采用重力式U型桥台。桥台的基础为单层的扩大基础。支撑拱圈的为重力式抗推力墩。4、方案大样: 图 1.15、施工方法:拱圈采用劲性骨架施工配合缆索吊装。拱上建筑采用工厂预制简支板再进行安装的施工方法。引桥部分采用工厂预制T型梁,然后进行装配式施工。6、优点结构的整体刚度大,构造简单,维护费用少。线型优美,与环境相协调。7、缺点超静定结构,温度变化,材料收缩,结构变形,基础不均匀沉降和位移将在结构中产生附加内力,所以对基础的要求较高。 表1.2 桥型方案比较表方案比较项目第一方案第二方案(推荐)第三方案连续刚构梁桥连续梁桥上承式拱桥桥桥总长(m)510520530桥跨布置特点一联三跨等跨连续刚构桥
9、,边跨比0.5263,主桥为变截面单箱双室箱梁,墩为薄壁空心墩。一联三跨等跨连续梁桥、边跨比0.625,主梁为变截面单箱双室箱梁,墩为柱式实体墩此方案上承式拱桥主梁采用钢筋混凝土预制空心板,拱圈截面采用单箱四室,主梁梁高.墩顶10,跨中3,呈二次抛物线墩顶10、跨中13,呈二次抛物线等截面0.9m建筑造形连续美观简洁连续美观简洁优美宏伟养护维修少少较多设计经验水平有成熟经验有成熟经验有成熟经验施工方法和难易主桥采用对称悬臂浇注施工,施工工作面多,施工难度不大主桥采用对称悬臂浇注施工,施工工作面多,施工难度不大拱桥主拱采用五段工厂预制,先进行单箱拼装,然后通过现浇混凝土形成单箱四室截面。主桥在拱
10、顶处合拢,施工技术成熟。 工期短短长抗风抗震较好较好较好变形刚度较好较好较好 综上所述,连续梁桥从多方面考虑,结构受力合理,外形简洁美观,利于行车,且用料较拱桥省,施工较容易,施工工期较短,维护方便、花费用少,比拱桥有显著的经济效益,但是为了使自己在设计过程中得到充分的学习,因此选择连续梁桥作为最后施工设计方案。第2章 结构设计及内力计算2.1 设计资料2.1.1设计资料及重要参数设计荷载:公路-级,结构重要性系数0=1.0。材料性能参数:(1)混凝土强度等级C50,主要强度指标为:强度标准值 fck=32.4 Mpa, ftk=2.65 Mpa强度设计值 fcd=22.4 Mpa, ftd=
11、1.83 Mpa弹性模量 Ep=3.45104 Mpa(2)预应力钢筋采用1*7标准型-15.24-1860-II-GB/T 52241995 钢绞线,其强度指标为:抗拉强度标准值 fpk=1860 Mpa抗拉强度设计值 fpd=1260 Mpa弹性模量 Ep=1.95105Mpa(3)普通钢筋1)纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋,其强度指标为:抗拉强度标准值 fsk=400 Mpa抗拉强度设计值 fsd=330 Mpa弹性模量 Es=2.0105Mpa2)箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋,其强度指标为:抗拉强度标准值 fsk=335 Mpa抗拉强度设计值 fsd=280 Mpa弹性模量
12、 Es=2.0105Mpa2.2 结构尺寸拟订2.2.1大树脚大桥的细部尺寸拟定:(1)立面布置本桥边跨100米,中跨160米,边中跨之比为0.625,箱梁底板下缘高沿二次抛物线变化。(2)上部结构本方案主梁采用单箱双室变高度箱梁,箱梁顶板宽12.05米,顶板设置单向2%横坡,底板宽6.45米。全梁顶板等厚为0.35米,单侧翼缘板悬臂为2.80米。腹板不等厚,跨中向根部从0.4米到1.4米。主梁在支座处梁高为10米,跨中处为3米。底板厚从跨中0.4米到根部1.4米。主梁0号块长度为12米,悬臂施工梁段划分为3米,3.3米和4 米两种,边跨现浇段22米,边、中跨合拢段长度均为4米,箱梁全部采用C
13、50混凝土。主梁截面(跨中和支点)如图所示: 图2.1支点截面图2.2跨中截面:桥面系部分包括支座伸缩缝、防撞护栏、泄水管和桥面铺装等。a 支座连续梁箱梁两边跨端横梁处每边设置盆式支座2个,规格为GPZ5000DX和GPZ5000SX型,即单向活动的盆式橡胶支座和双向活动的盆式橡胶支座各2个。b 伸缩缝全桥共设置2道SSFB160型伸缩缝,分别位于3号交界墩和6号交界墩。c 防撞护栏在车行道两侧各设置0.8米高的防撞护栏。d 泄水管泄水管设置在主桥箱梁悬臂端,其位置紧贴防撞护栏,纵桥向每15米设置一对。e 桥面铺装桥面横坡为2%,浇筑箱梁顶板时形成,全桥铺装13厘米厚,由8厘米厚的防水砼(配1
14、010cm钢筋网),加5厘米双层沥青砼。水泥砼铺装与沥青砼之间设防水层及粘层油,其厚度包括在沥青砼内。(3)下部结构两个主墩均采用柱式实心桥墩,桥墩宽度为4米,横桥向宽度取与梁底同宽6.45m,墩高分别为48m、70m。根据给出的地质条件,认为地质条件较好,基础采用钻孔灌注桩基础,围堰施工。承台纵、横桥向宽分别为10.45米和9米,厚3.0米。8根桩的桩径2米,净间距6米,埋深10米。(4)钢筋信息预应力砼钢材:纵向钢筋采用15.24钢绞线,公称抗拉强度为fpk=1860MPa,张拉控制强度用0.75fpk,Ep=1.95105MPa顶板横向预应力采用15.24钢绞线,fpk=1860MPa,
15、张拉控制强度为0.6fpk,Ep=1.95105Mpa。竖向预应力筋采用精扎螺纹钢筋。所有钢绞线均符合ASTM416-87A的技术标准。2.3 主梁内力计算及组合2.3.1 单元划分根据施工的要求,一般一段的重量在100-200吨之间,这就要求单元长度在3m-5m之间。本桥划分为3.3m和4m两种。图 2.3全桥主梁分为112个单元,边跨两端各22m为现浇段,划分边跨、中跨合拢段均为2m,划分成两个单元。坐标原点建在全桥左端桥面上,沿跨径为x轴(向右为正)。以下为全桥计算单元划分示意图:(结点编号由左至右进行编号从1开始,同理单元编号也相同).2.3.2 内力计算结构计算由公路桥梁计算软件(桥
16、梁博士)来完成。计算模型的基本信息和成桥阶段以及运营阶段的基本数据如下:(取边跨中部,主跨端部,主跨中部) 表2.1 截面几何特性单元号结点号计算截面m2中性轴到下缘距离m惯性矩m4181815.462.85071.0313130.444.713373.954549.2871.76412.55内力计算结果 表2.2 恒载内力截面恒载弯矩剪力MG1PK(kN*m)VG1PK(kN)18#6680-166031#-6920054#52600243活载内力荷载:公路I级,均布荷载标准值为qk=10.5kN/m;集中力荷载标准值为Pk=360kN。横向折减系数为0.78汽车冲击系数为1+=1.05偏载
17、影响系数为1.15表2.3 活载内力计算表: 截面汽车荷载最大弯矩最大剪力MQ1K(kN*m)对应V(kN)VQ1K(kN)对应M(kN)18#400002256503080031#20300-3643120-8080054#31900-521111016600表2.4 温度附加内力 截面温升效应温降效应弯矩(kN*m)剪力(kN)弯矩(kN*m)剪力(kN)18#-92.4-1.8184.41.6531#-181-7.52e-051656.87e-0554#-181-7.52e-051656.87e-05表2.5混凝土收缩、徐变附加内力 截面收缩效应徐变效应弯矩(kN*m)剪力(kN)弯矩(
18、kN*m)剪力(kN)18#16.10.316-213-4.1731#31.61.31e-05-417-8.65e-0254#31.61.31e-05-424-8.65e-022.3.3 内力组合1.内力组合a、基本组合(用于承载能力极限状态计算) Md=1.2(M一期+M二期)+M收缩、徐变+1.4M汽+1.12M人 Md=1.2(M一期+M二期)+M收缩、徐变+1.4M汽+1.4*0.7(M人+M温) Vd=1.2(V一期+V二期)+V收缩、徐变+1.14V汽+1.12V人Vd=1.2(V一期+V二期)+V收缩、徐变+1.14V汽+1.4*0.7(V人+V温) b、短期效应组合(用于正常使
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