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                        禹城徒駭河1號預應力混凝土簡支梁橋(含設計流程)

                        添加時間:2020/06/06 來源:青島理工大學 作者:彭榮強
                         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。
                        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相關規范的規定,對禹城徒駭河1號預應力混凝土簡支梁橋進行設計的。簡支梁橋屬于靜定結構,且相鄰橋孔各自單獨受力,故最易設計成各種標準跨徑的裝配式構件。鑒于多孔簡支梁橋各跨的構造和尺寸劃一,從而就能簡化施工管理工作,并降低施工費用。

                          在設計中,橋梁上部結構的計算著重分析了橋梁在使用中恒載以及活載的作用力,采用整體自重系數,荷載集度進行恒載內力的計算。運用杠桿原理法、剛性法求出活載橫向分布系數,并運用最大荷載法進行活載的加載。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墩柱,并對樁基礎進行了計算和驗算并進行了配筋設計。

                          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。

                          關鍵詞:預應力混凝土;簡支;鉆孔灌注樁

                        混凝土簡支梁橋

                        Abstract

                          The design is in accordance with the requirements of book design and related norms, Yucheng tuhai 1 prestressed concrete simply supported beam bridge design. Simply supported beam bridge is statically indeterminate structure, and the adjacent bridge opening separate force, it is most vulnerable to fabricated components designed into a variety of standard span. In view of the porous simply supported beam bridge span structure and size uniform, and thus will be able to simplify construction and reduce construction costs.

                          In the design, calculation of the bridge superstructure analyzes the dead load and live load of the bridge in the use of force, and overall weight factor, and load the set of degrees for calculation of dead load of the internal force. The use of leverage, the rigid method to calculate the live load lateral distribution factor, and the use of the maximum load method to load live load. Beam reinforcement calculation, to estimate the loss of the steel strand prestressed and prestressed stage and use stage of the main beam cross-section of the strength and deformation checking, local checking the strength of the anchorage zone, and the deflection of the calculation. Substructure bored piles for the foundation pier, and pile foundation of computing and checking and reinforcement design.

                          The design of all design drawings using computer aided design drawing, computer archiving, publishing, print out maps and papers.

                          key word: prestressed concrete;simple supported;cast-in-place pile
                         

                        目 錄

                        前 言

                          本設計為禹城徒駭河1號預應力混凝土簡支梁橋,橋梁共1跨,每跨標準跨徑34米,分離式雙向六車道。經技術經濟比較,上部結構采用裝配式后張預應力混凝土T型簡支梁橋,下部結構采用柱式橋墩、鉆孔灌注樁基。

                          依照所提出的條件,遵照有關設計規范,進行后張預應力混凝土簡支梁橋的設計。通過本畢業設計,掌握橋梁結構荷載的布置方法、掌握主梁的設計方法、掌握橋梁支座的計算方法、掌握橋梁墩臺的設計與計算、掌握橋梁基礎的設計與計算等,并利用AutoCAD軟件進行計算機輔助繪圖。

                          本設計安全可靠、技術先進和經濟合理,設計方法上有一定的創新。計算書文理通順、標題明顯、段落分明、數據準確和圖文并茂。施工圖紙嚴格按照現行制圖標準進行繪制和編制,所表達的內容要正確、標準和完整。

                          本設計由十二章組成,第一章擬定主梁截面尺寸,確定上部結構;第二章主梁作用效應計算,在可變作用計算時應用剛性橫梁法;第三章預應力鋼束的估算及布置,計算了后張法預應力筋沿主梁縱向及錨固端的布置;第四章計算主梁截面幾何特性;第五章鋼束預應力損失計算,驗算預應力筋的損失范圍是否符合規范要求;第六到第八章主梁截面承載力與應力驗算及端部承壓和主梁變形驗算,驗算前面的設計和計算是否合理;第九章橫隔梁計算,通過對橫隔梁的內力計算確定配筋數量;第十章行車道板計算,通過計算給主梁翼緣配筋;第十一到十二章為下部結構設計和計算,通過計算確定了蓋梁、墩和樁基的配筋。

                          本設計主要依據為我國交通部頒布的《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)、《公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)和《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTG D63-2007)。

                          根據設計任務書和計算書還對橋梁的總體布置圖、配筋圖及一些附屬設施圖進行了繪制。

                          限于本人設計水平,本設計一定存在不少缺點,請各位領導和老師給與批評和指正。第1章 設計資料及構造布置

                          1.1 設計資料

                          1.1.1 橋梁跨徑及橋寬

                          標準跨徑:34m(墩中心距離);

                          主梁全長:33.96m;

                          計算跨徑:33m;

                          橋面凈空:2×(凈-15+2.5m)=35m.

                          1.1.2 設計荷載

                          公路-Ι級,人群荷載為3.0kN/m2,每側人行欄及人行道、防撞欄重力的作用力分別為1.52kN/m和4.99kN/m.

                          1.1.3 材料及工藝

                          混凝土:主梁用C50混凝土,欄桿及橋面鋪裝用C30混凝土。

                          預應力鋼筋采用《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋函設計規范》(JTG D62-2004)的s15.2鋼絞線,每束6根,全梁配6束,pk=1860MPa.

                          普通鋼筋直徑大于和等于12mm的采用HRB335鋼筋;直徑小于12mm的均采用R235鋼筋。

                          按后張法施工工藝制作主梁,采用內徑70mm、外徑77mm的預埋波紋管和夾片錨具。

                          1.1.4 設計依據

                         。1) 交通部頒《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004),簡稱《橋規》;

                         。2) 交通部頒《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2004),簡稱《公預規》。

                          1.1.5 基本計算數據(見表1-1)
                         

                          1.2 橫截面布置

                          1.2.1 主梁間距與主梁片數

                          本設計主梁翼板寬度為2500mm,由于寬度較大,為保證橋梁的整體受力性能,橋面板采用現澆混凝土剛性接頭,因此主梁的工作截面有兩種:預施應力、運輸、吊裝階段的小截面(bi=1600mm)和運營階段的大截面(bi=2500mm)。凈-15+2.5m的橋寬選用七片主梁。如圖1-1

                          1.2.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定

                         。1)主梁高度

                          預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/15~1/25,標準設計中高跨比約在1/18~1/19.當建筑高度受限制時,增大梁高往往是較經濟的方案,因為增大梁高可以節省預應力鋼束用量,同時梁高加大一般只是腹板加寬,而混凝土用量增加不多。綜上所述,本設計中取用2250mm的主梁高度是比較合適的。

                         。2)主梁截面細部尺寸

                          T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求,還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設計預制T梁的翼板厚度取用150mm,翼板根部加厚到250mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。

                          在預應力混凝土梁中腹板內主拉應力較小,腹板厚度一般由布置預制孔管的構造決定,同時從腹板本身的穩定條件出發,腹板厚度不宜小于其高度的1/15.腹板厚度取200mm.

                          馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要確定的,馬蹄面積占截面總面積的10%~20%為合適?紤]到主梁需要配置較多的鋼束,將鋼束按二層布置,一層最多排三束,同時還根據《公預規》9.4.9條對鋼束間距及預留管道的構造要求,初擬馬蹄寬度為550mm,高度為250mm,馬蹄與腹板交接處作三角過渡,高度過150mm,以減小局部應力。

                          按照以上擬定的外形尺寸,就可繪出預制梁的跨中截面圖(見圖1-2)

                         。3)計算截面幾何特性

                          將主梁跨中截面劃分成五個規則圖形的小單元,截面幾何特征列表計算見表1-2.


                          1.3 橫截面沿跨長的變化

                          本設計主梁采用等高形式,橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變。梁端部區段由于錨頭集中力的作用引起較大的局部應力,也為布置錨具的需要,在距梁端1780mm范圍內將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分點附近(第一道橫隔梁處)開始向支點逐漸抬高,在馬蹄抬高的同時腹板寬度變開始變化。

                          1.4 橫隔梁的設置

                          在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布,當該處有橫隔梁時比較均勻,否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對主梁設計起主要控制作用的跨中彎矩,在跨中設置一道中橫隔梁;當跨度較大時,應設置較多的橫隔梁。本設計在橋跨中點和三分點、六分點支點處設置七道橫隔梁,其間距為5.5m.端橫隔梁的高度與主梁同高,厚度為上部260mm,下部240mm;中橫隔梁高度為2000mm,厚度為上部180mm,下部160mm.詳見圖1-1所示。

                          1.2 橫截面布置
                          1.2.1 主梁間距與主梁片數
                          1.2.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定
                          1.3 橫截面沿跨長的變化
                          1.4 橫隔梁的設置

                          第2章 主梁作用效應計算
                          2.1 永久作用效應計算
                          2.1.1 永久作用集度
                          2.1.2 永久作用效應
                          2.2 可變作用效應計算
                          2.2.1 沖擊系數和車道折減系數
                          2.2.2 計算主梁的荷載橫向分布系數
                          2.2.3 車道荷載的取值
                          2.2.4 計算可變作用效應
                          2.3 主梁作用效應組合

                          第3章 預應力鋼束的估算及其布置
                          3.1 跨中截面鋼束的估算和確定
                          3.1.1 按正常使用極限狀態的應力要求估算鋼束數
                          3.1.2 按承載能力極限狀態估算鋼束數
                          3.2 預應力鋼束布置
                          3.2.1 跨中截面及錨固端截面的鋼束位置
                          3.2.2 鋼束起彎角和線形的確定
                          3.2.3 鋼束計算:

                          第4章 計算主梁截面幾何特性
                          4.1 截面面積及慣矩計算
                          4.1.1 凈截面幾何特性計算
                          4.1.2 換算截面幾何特性計算:
                          4.2 截面凈距計算
                          4.3 截面幾何特性匯總

                          第5章 鋼束預應力損失計算
                          5.1 預應力鋼束與管道壁之間引起的預應力損失
                          5.2 由錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失
                          5.3 混凝土彈性壓縮引起的預應力損失
                          5.4 由鋼束應力松弛引起的預應力損失
                          5.5 混凝土收縮和徐變引起的預應力損失
                          5.5.1 徐變系數終極值和收縮應變終極值的計算
                          5.6 預加力計算及鋼束預應力損失匯總

                          第6章 主梁截面承載力與應力驗算
                          6.1 持久狀態承載能力極限狀態承載力驗算
                          6.1.1 正截面承載力驗算
                          6.1.2 斜截面承載力驗算
                          6.2 持久狀態正常使用極限狀態抗裂驗算
                          6.2.1 正截面抗裂驗算
                          6.2.2 斜截面抗裂驗算

                          6.3 持久狀態構件的應力驗算
                          6.3.1 正截面混凝土壓應力驗算
                          6.3.2 預應力筋拉應力驗算
                          6.3.3 截面混凝土主壓應力驗算
                          6.4 短暫狀態構件的應力驗算
                          6.4.1預加應力階段的應力驗算
                          6.4.2 吊裝應力驗算

                          第7章 主梁端部的局部承壓驗算
                          7.1 局部承壓區的截面尺寸驗算
                          7.2 局部抗壓承載力驗算
                          第8章 主梁變形驗算
                          8.1 計算由預加力引起的跨中反拱度
                          8.2 計算由荷載引起的跨中撓度
                          8.3 結構剛度驗算
                          8.4 預拱度的設置

                          第9章 橫隔梁計算
                          9.1 確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用
                          9.2 跨中橫隔梁的作用效應影響線
                          9.2.1 繪制彎矩影響線
                          9.2.2 繪制剪力影響線
                          9.3 截面作用效應計算
                          9.4 截面配筋計算

                          第10章 行車道板計算
                          10.1 懸臂板荷載效應計算
                          10.1.1 永久作用
                          10.1.2 可變作用
                          10.1.3 承載能力極限狀態作用基本組合
                          10.2 連續板荷載效應計算
                          10.2.1 永久作用
                          10.2.2 可變作用
                          10.3 截面設計、配筋與承載力驗算

                          第11章 蓋梁設計
                          11.1設計資料
                          11.2 蓋梁計算
                          11.2.1荷載計算
                          11.2.2內力計算
                          11.2.3截面配筋設計與承載力校核
                          11.3橋墩墩柱設計
                          11.3.1荷載計算
                          11.3.2 截面配筋計算及應力驗算

                          第12章 鉆孔樁計算
                          12.1 荷載計算
                          12.2 樁長計算
                          12.3 樁的內力計算(m法)
                          12.3.1 樁的計算長度
                          12.3.2 樁的變形系數
                          12.3.3 地面以下深度z處樁身截面上的彎矩與水平壓應力的計算
                          12.4  樁身截面配筋與承載力驗算(圖12-4)
                          12.5 墩頂-縱向水平位移驗算
                          12.5.1 樁在地面處的水平位移和轉角計算
                          12.5.2 墩頂縱向水平位移驗算(如圖12-5)

                        結 論

                          本次設計任務是預應力簡支T形梁橋,先擬定截面尺寸和估算鋼筋用量,然后進行結構驗算。由于基本上沒有工程經驗,在設計之初感覺非常困難,只能從一些與設計資料相似的實例和規范中尋找幫助來擬定截面的尺寸。進入結論驗算部分以后就感覺相對容易一些。

                          最后在老師和同學們的幫助下成功的完成了本設計。

                        致 謝

                          時間飛逝,轉眼間四年時間就過去了,馬上就是畢業的季節了。在這四年的時間里,無數人幫助了我,使我在這里得以成長。

                          首先,要感謝我的父母,感謝你們的養育之恩,感謝你們對我的培養和照顧。感謝你們在我最消極的時候給我鼓勵,在我最困難的時候給我幫助,在我最迷茫的時候給我指明前方的道路。

                          其次,要感謝眾多的老師,是你們把知識傳授給了我。其中要特別感謝我的指導老師田俊老師。田老師工作認真,畢業設計期間只要我們有問題就立刻到教室來給我們解答。解答問題時總是讓我們一起討論,讓我們說出自己的想法。沒有他的幫助,我不可能把我的畢業設計做好。

                          最后,要感謝我身邊的同學和舍友們,感謝我的舍友給我提供了非常好的宿舍生活和學習環境,感謝我的同學們在設計過程中給我指出錯誤解答我的疑問。是他們讓我擁有一個非常完美的大學生活。

                          謝謝!

                          參考文獻
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