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                        洮兒河河道混凝土簡支T形梁橋的設計

                        添加時間:2020/06/08 來源:未知 作者:論文定制
                        本設計通過自行擬定橋梁形式及斷面尺寸,設計下部結構,編制施工方案,使我們全面地掌握橋梁的設計及施工理論,便于將其應用于實踐.橋梁的設計是系統性十分強的工作,有了本次設計我們可以對四年來所學的專業知識有一個綜合系統的回顧和學習,為今后的實際工作打下
                        以下為本篇論文正文:

                          摘  要

                          長白線一級公路,洮兒河主河道中橋初步設計為3×30m的預應力混凝土簡支T形梁橋.該橋采用并列雙幅布置,左、右幅橋等長.上部為裝配式全預應力鋼筋混凝土簡支T梁.預制T梁高2.1m,主梁間距2.0m.為降低主梁高度,減少預應力引起的上拱度,后張法預應力混凝土T梁在設計荷載下按全預應力混凝土構件設計,主梁配筋采用預應力筋和非預應力筋混合配筋.錨具采用OVM15-6型錨具,錨具變形鋼筋回縮按3㎜計.預制件在張拉鋼絞線時混凝土的強度應達到85%以上方可張拉.下部橋墩為鋼筋混凝土圓形雙柱式墩,墩柱直徑1.0m;橋墩基礎為鉆孔灌注樁基礎,樁徑1.2m.橋墩蓋梁為連續墩蓋梁,按簡支梁計算蓋梁內力及墩柱頂豎向反力.樁基為單排樁形式,采用正循環泥漿護壁成孔.

                          關鍵詞:T梁;預應力;后張法;錨固;鉆孔灌注樁

                           Abstract

                          Chang bai line level of roads, in Tao'er River main channel bridge preliminary design for 3×30m prestressed concrete simple support T shape beambridge.

                          This bridge uses the compound double amplitude arrangement, the left and right bridge and so on is long. Upside for assembly type entire prestressed rinforcement concrete simple support T roof beam. Prefabricated T roof beam high 2.1m, king post spacing 2.0m. In order to reduce the king post altitude, reduces the camber which the pre-stressed causes, tensioning prestressed concrete T roof beam under the design load according to the entire prestressed concrete component design, the king post matches the muscle to use the pre-stressed muscle and the non-pre-stressed muscle mixes the syngamy muscle. The anchorage uses the OVM15-6 anchorage, the anchorage deformed bar' deformed reinforc bar retraction according to 3㎜ the idea. Pre-workpiece when Zhang Lagang stranded wire the concrete intensity should achieve above 85% only then opens pulls. Lower part the bridge pier is the reinforced concrete circular distyle distyle pillar, foot stall diameter 1.0m; Pier footing for drill hole irrigation pile foundation, pile diameter 1.2m. Bridge pier Ge Liang for continual pillar Ge Liang, calculates Ge according to the simple beam the Liang endogenic force and the pillar mast top vertical reaction. Pile foundation use for single piling form, The pile foundation uses mud propects wall of main circulation becomes to hole.

                          Keyword:Chest beam;  Prestress;  Posttenioning concrete;  Anchorage;  Drilled

                          目  錄

                          摘  要…………………………………………………………………I

                          Abstract…………………………………………………………………II

                          前  言…………………………………………………………………1

                          選題依據…………………………………………………………………1

                          1、設計目的及設計的主要內容…………………………………………………………………1

                          2、設計擬解決的工程實際問題…………………………………………………………………1

                          3、設計擬應用的現場資料綜述…………………………………………………………………1

                          4、設計擬應用的文獻綜述…………………………………………………………………1

                          設計相關技術的國內外現狀…………………………………………………………………2

                          研究(設計)思路…………………………………………………………………2

                          研究(設計)內容…………………………………………………………………3

                          第一部分 xx主河道橋設計總說明…………………………………………………………………4

                          一、設計條件…………………………………………………………………4

                          二、橋梁概況…………………………………………………………………4

                          三、調查情況…………………………………………………………………4

                          四、場地工程地質情況…………………………………………………………………4

                          五、場地水文地質條件…………………………………………………………………4

                          六、其他條件…………………………………………………………………5

                          七、橋梁設計…………………………………………………………………5

                          八、設計說明書…………………………………………………………………6

                          第二部分 xx主河道橋設計計算書…………………………………………………………………9

                          1 上部結構…………………………………………………………………9

                          1.1 設計資料及構造布置…………………………………………………………………9

                          1.2  行車道板計算…………………………………………………………………11

                          1.3  主梁內力計算…………………………………………………………………15

                          1.4 主梁配筋計算(全預應力混凝土梁鋼束布設和計算)……………………………35

                          1.5  主梁截面幾何特性計算…………………………………………………………………39

                          1.6  承載能力極限狀態計算…………………………………………………………………41

                          1.7  預應力損失計算…………………………………………………………………45

                          1.8  正常使用極限狀態計算…………………………………………………………………51

                          1.9  持久狀況應力驗算…………………………………………………………………58

                          1.10  短暫狀態應力驗算…………………………………………………………………62

                          1.11  橫隔梁內力計算…………………………………………………………………63

                          1.12 支座的設計計算…………………………………………………………………68

                          2 蓋梁計算…………………………………………………………………71

                          2.1 荷載計算…………………………………………………………………71

                          2.2  內力計算…………………………………………………………………81

                          2.3 截面配筋設計與承載力效核…………………………………………………………………83

                          2.4 橋墩墩柱計算…………………………………………………………………87

                          2.5. 鉆孔灌注樁計算…………………………………………………………………92

                          第三部 分xx主河道橋設計圖紙…………………………………………………………………102

                          第四部分 xx主河道橋施工組織…………………………………………………………………103

                          施工組織…………………………………………………………………103

                          1. 預應力T梁施工技術…………………………………………………………………103

                          2.  施工方案…………………………………………………………………105

                          前  言

                          1、設計目的及設計的主要內容

                          本設計通過自行擬定橋梁形式及斷面尺寸,設計下部結構,編制施工方案,使我們全面地掌握橋梁的設計及施工理論,便于將其應用于實踐.橋梁的設計是系統性十分強的工作,有了本次設計我們可以對四年來所學的專業知識有一個綜合系統的回顧和學習,為今后的實際工作打下良好的基礎.

                          根據設計任務書給定的地質資料、設計荷載及橋面凈空,擬定本設計為裝配式預應力混凝土T型簡支梁橋,其中上部結構采用裝配式預應力混凝土T梁,共設五片主梁,五道橫隔梁.下部結構采用雙柱式橋墩,基礎采用單牌雙柱式鉆孔灌注樁基礎.上部結構計算內容包括:預應力混凝土T梁內力計算;預應力混凝土T梁配筋計算;行車道板的內力計算與配筋計算.下部結構計算內容包括:蓋梁內力及配筋計算;橋墩墩柱內力及配筋計算;鉆孔灌注樁基礎內力及配筋計算.

                          2、設計擬解決的工程實際問題

                          本橋為長白線一級公路xx主河道橋.在考慮橋的適用、經濟、美觀的同時,我們還要著重解決其在工程實際中的問題.實踐中,當跨徑大于20m,特別是30m以上的跨徑,往往采用預應力混凝土結構.由于孔徑較大,梁本身恒載重量大,造成施工吊裝困難,為減輕T梁自重,T梁采用變腹板由跨中20cm至支點50cm,這樣既能減輕自重,又能加大支點處抗剪強度,增加張拉預應力的受力面積,為了減輕T梁自重,梁的翼板相對減薄,在保證強度要求下擬采用10cm.本橋跨徑較大,為減少施工中的麻煩,特采用裝配式結構.使橋梁構件的尺寸和形式趨于標準化,便于預制和施工,并節省大量支架模板和勞動力,縮短工期.

                          3、設計擬應用的現場資料綜述

                          橋位地質情況,從上到下的土層依次為:①亞粘土,②粉細砂層,③亞粘土.

                          4、設計擬應用的文獻綜述

                          本設計涉及內容廣泛,需應用到材料力學、結構力學、橋梁學、結構設計學及基礎工程學等方面的知識.采用是2004年頒布的新規范《公路橋涵通用設計規范》,嚴格執行其規定.根據設計荷載等確定橋長、跨徑及孔數.根據《橋梁工程》《公路橋涵設計手冊》中的簡支梁橋的計算進行行車道板的計算;荷載橫向分布計算;主梁內力計算;橫隔梁內力計算及撓度、預拱度的計算.根據《結構設計原理》進行主梁、橫隔梁、行車道板及墩臺與基礎的截面尺寸設計及配筋計算.根據《基礎工程》及 《公路橋涵設計手冊》進行墩臺與基礎的設計.并根據《橋梁工程》《基礎工程》擬訂施工方案.根據《有關橋涵標準圖》進行施工圖紙設計.知識涉及相對全面,能為以后的工作和學習打下比較扎實的基礎.

                          設計相關技術的國內外現狀

                          預應力混凝土梁式橋在我國獲得了很大的發展.早在70年代,我國就建成了跨徑達五十多米的預應力混凝土簡支梁橋.除了簡支梁橋以外,近年來我國還修建了多座現代化大跨徑預應力混凝土T型剛架橋、連續梁橋和懸臂兩梁橋.目前,我國在預應力混凝土T型梁橋的施工技術方面達到了世界先進水平.

                          在國外,預應力混凝土梁式橋的研究起步較早,法國著名工程師弗萊西奈經過20年研究使預應力混凝土技術付諸實踐后,新穎的預應力混凝土梁式橋首先在法國和德國以異乎尋常的速度發展起來.西德最早用全懸臂法建造預應力混凝土橋梁,特別是在1952年成功地建成了萊茵河上的沃倫姆斯橋后,這種方法就傳播到全世界.近年來,國外對大跨徑預應力混凝土橋的結構體系有這樣的見解,傾向于采用懸臂澆筑工藝來修建連續梁橋.這種方法在世界發展甚快.

                          研究(設計)思路

                          為獲得經濟、實用和美觀的橋梁設計,設計者需要運用豐富的橋梁建筑理論和實踐知識,進行深入細致的分析研究工作.本設計采用預應力混凝土T型簡支梁橋.簡支梁橋是使用廣泛、構造簡單的梁式橋.簡支梁屬靜定結構,且相鄰橋孔各自單獨受力,故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.

                          跨徑大于20米的簡支梁橋,均采用預應力混凝土梁橋.它比普通鋼筋混凝土梁橋一般可節省鋼材30%,跨徑越大節省越多.

                          其剛度比普通鋼筋混凝土橋要大,因此建筑高度可顯著減少,使大跨徑橋梁輕柔美觀.由于能消除裂縫,擴大了對多種橋型的適應性,并提高了結構的耐久性.

                          本設計采用裝配式梁橋,其優點是:橋梁構件的尺寸和形式趨于標準化,便于預制和施工,節省大量支架模板和勞動力,縮短工期.

                          根據水文、地質等情況確定橋墩采用單排雙柱式橋墩,基礎采用鉆孔灌注樁.

                          研究(設計)內容

                          本設計為裝配式預應力混凝土T型簡支梁橋,其中上部結構采用裝配式預應力混凝土T梁,共設五片主梁,五道橫隔梁.下部結構采用雙柱式橋墩,基礎采用單牌雙柱式鉆孔灌注樁基礎.上部結構計算內容包括: 1.預應力混凝土箱梁內力計算:(1)恒載內力計算(2)活載內力計算;(3)內力組合;(3)預應力混凝土梁配筋計算(4)主梁截面幾何計算;(5)承載能力極限狀態驗算(6)預應力損失計算(7)正常使用極限狀態驗算(8)持久狀況驗算(9)短暫狀態應力驗算2. 行車道板的內力計算與配筋;3.橫隔梁的內力計算及配筋;4.支座的設計計算.

                          下部結構計算內容包括:1.蓋梁的內力計算:(1)自重及內力計算(2)活載計算:對稱布置采用杠桿法,非對稱布置時采用偏心受壓法(3)蓋梁配筋計算;2.墩柱的內力計算:(1)荷載計算(2)雙柱反力橫向分布計算(3)截面配筋及應力計算;3.鉆孔灌注樁基礎的內力及配筋計算:(1)荷載計算(2)作用于樁頂的外力(3)樁長計算(4)樁頂位移及樁身強度驗算.

                           第一部分 xx主河道橋設計總說明

                          一、設計條件

                          1、建橋位置:

                          該橋為長白線一級公路xx主河道橋,橋中心樁號為K30+867.具體見平面圖.

                          2、設計技術指標:

                          1)橋面凈空:凈9+2×0.75m

                          2)荷載等級:公路-Ⅱ級

                          3.設計原則:經濟、適用、安全、美觀的原則

                          二、橋梁概況

                          該橋的中心里程樁號為K30+867,布置1個勘探孔,總進尺43.38米.共取巖樣6組,標準貫入試驗7次.

                          三、調查情況

                          該橋位于河道較直,有支流.橋位處河床斷面為單式斷面.河底較平整.河道水流流速較快,水流通暢.該區土壤為有枯枝落葉的原始森林土.

                          四、場地工程地質情況

                          1、地形地貌:擬建xx橋,勘察樁樁位最高點標高為141.4米,最低點標高為98.02米,高差43.38米.

                          2、場地地層結構及巖土物理力學性質

                          該橋在勘察深度范圍內揭露的地層按其物理力學性質等自上而下分為六層:

                         、賮喺惩:黑色,濕,可塑,容許承載力[δ]=150Kpa.

                         、谟倌噘|亞粘土:灰黑色,軟塑,濕,容許承載力為[δ]=100KPa.

                         、鄯奂毶皩:灰色,濕,稍松,容許承載力為[δ]=120KPa.

                         、芊奂毶皩:灰色,濕,中密,局部,夾粘土,容許承載力為[δ]=200KPa.

                         、輥喺惩:灰黑色,濕,可塑,局部夾砂層,容許承載力為[δ]=200KPa.

                         、迊喺惩:灰黑色,干,硬,容許承載力為[δ]=350~400KPa.

                          五、場地水文地質條件

                          該橋中心為河谷,地表水主要接受大氣降水補給,該處地下水為孔隙潛水,埋藏在砂層中,根據區域資料,地下水對混凝土及鋼筋均無侵蝕性.

                          六、其他條件

                          1.本工程地處長白山地區,構造運動較強烈,地震基本烈度為Ⅶ度區.根據部頒《公路工程抗震設計規范》的要求,本工程采用簡易設防.

                          2)氣象資料:位于中東北西部潤干季凍區,屬于溫和半干旱區氣候,年平均氣溫4.30C,年平均降水量為413.8毫米,年平均蒸發量1716毫米.場地標準凍結深度為1.60米.

                          七、橋梁設計

                          標準跨徑:29.96米.

                          計算跨徑:28.92米

                          上部結構:鋼筋混凝土簡支T梁  (T梁高2.1m,主梁間距2.0m,全預應力鋼筋混凝土配筋)

                          下部結構:雙柱式橋墩(墩柱高2.9m),鉆孔灌注樁基礎(樁身高38.0m)

                          1  設計題目

                          xx主河道橋(橋面凈空9+2×0.75;公路-Ⅱ級)施工圖設計.

                          上部結構采用簡支裝配式全預應力混凝土T梁,下部結構采用雙柱式橋墩,鉆孔灌注樁基礎.

                          2  橋長及分孔

                          3×30m

                          3  橋寬及橋面橫坡

                          3.1  橋寬:0.50+凈-9+0.75m

                          3.2  橫坡:1.5%

                          4  橋面鋪裝

                          4.1  瀝青混凝土面層8cm

                          4.2  混凝土墊層平均厚度16cm

                          5  荷載等級

                          公路-Ⅱ級

                          6  材料

                          6.1  預應力鋼筋

                          預應力鋼筋采用7фj15.2鋼絞線,抗拉強度標準值fPK=1860Mpa

                          6.2  非預應力鋼筋采用HRB335鋼筋

                          6.3  主梁采用C50混凝土, ,墩臺采用C30混凝土

                          7  提交的成果

                          7.1  上部結構設計計算書及橋墩設計計算書一份

                          7.2 圖紙

                          預應力T梁一般構造圖(一)

                          預應力T梁一般構造圖(二)

                          T梁預應力鋼束縱向布置圖

                          T梁預應力鋼束平面布置圖

                          橋型圖

                          預應力T梁主梁鋼筋構造圖(一)

                          預應力T梁主梁鋼筋構造圖(二)

                          預應力T梁主梁鋼筋構造圖(三)

                          蓋梁鋼筋圖

                          橋墩樁柱配筋圖

                          橫隔板鋼筋圖

                          8 設計原則:經濟、適用、安全、美觀的原則

                          9  時間安排

                          2007年4月23日至6月22日,共九周. 前六周進行設計的計算及繪圖(2007.4.23~5.29);第七、八周編制施工組織,設計說明及專業文獻翻譯(2007.5.29~6.17);第九周進行設計資料的整理、打印(2007.6.17~6.22).

                          八、設計說明書

                          本設計為長白線一級公路xx主河道橋設計,初步設計為預應力混凝土簡支T型梁橋.全橋3跨,跨徑30米.下部結構采用單排雙柱式橋墩,鉆孔灌注樁基礎.

                          1  設計規范

                          1)《橋涵設計手冊》 人民教育出版社

                          2)《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)

                          3)《混凝土結構設計原理》(GB 50010--2002)

                          4)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)

                          5)《公路工程技術標準》(JTG 001-2004)

                          2  技術標準

                          設計荷載:公路-Ⅱ級

                          橋面凈空:凈9+2×0.75m

                          橋面橫坡:1.5%雙向橫坡

                          3  跨徑、T梁結構

                          跨徑:90米(采用并列分離雙幅布置)

                          T梁結構:

                          T梁為后張法預應力混凝土剛接T梁,T梁間設置中橫隔板和端橫隔板,T梁高2.1米,T梁間距離2.0米,預制寬度1.6米,橫段布置五片梁.為減輕T梁自重并增大梁端的抗剪能力,有利于梁端的局部受壓,T梁作為變截面梁.為了T梁剪力能順利傳遞,在腹板和頂板相接處作為承托以增加主梁抗剪.

                          4  主要材料

                          4.1  混凝土:

                          預制T梁、橫隔板混凝土標號為50號

                          橋面整體性混凝土標號為40號

                          4.2  鋼筋

                          預應力鋼筋采用7фj15.2低松弛鋼絞線,公稱面積為139mm2,抗拉強度標準值為fPK=1860Mpa ,應符合ASTM A416-90a規范

                          非預應力鋼筋采用HRB400鋼筋,應符合GB1499-79規定

                          4.3  鋼板

                          結構所用鋼板為16Mn鋼板,應符合GB700-79和GB1591-79規定

                          4.4  錨具

                          本設計采用OVM15-6型錨具,應符合GB699-65規定

                          5  設計要點

                          5.1  本設計主要采用手工計算.上部為裝配式全預應力鋼筋混凝土簡支T梁.

                          5.2  為降低主梁高度,減少預應力引起的上拱度,后張法預應力混凝土T梁在設計荷載下按全預應力混凝土構件設計,主梁配筋采用預應力筋.

                          5.3  為減輕主梁安裝重量,加強橋梁整體性,在預制T梁上設16cm的現澆整體化混凝土,運營狀態下主梁按預制T梁和現澆整體化混凝土共同受力計算,現澆整體化混凝土中設置的鋼筋網在運營狀態下參與橋梁橫向受力.

                          5.4  在8cm的瀝青混凝土橋面鋪裝和整體化混凝土之間設瀝青防水層,每平方米灑0.52kg防水瀝青,橋面瀝青混凝土和瀝青防水層中摻入4‰(按瀝青重量比)的AST-31瀝青抗剝劑.

                          5.5  每束鋼絲都采用兩端同時張拉,使主梁預加力均勻,錨具采用OVM15-6型錨具,錨具變形鋼筋回縮按3mm計.預制件在張拉鋼絞線時混凝土的強度應達到85%以上方可張拉.

                          5.6  設計中預應力鋼筋孔道按預埋金屬波紋管孔道考慮,孔道直徑為85cm.

                          5.7  張拉控制應力=1395Mpa,張拉控制力為4072.01KN,其均為錨下預應力鋼筋應力,未包括錨口損失.

                          5.8  預應力鋼筋的松弛損失按采用超張拉工藝計算,施工時采用超張拉105%并控制張拉和伸長量.

                          5.9  橋面橫坡由梁底三角楔塊形成,采用板式橡膠支座.

                          5.10  一片主梁下有二個支座,支座采用板式橡膠支座,安裝時應保證二個支座同時受力,避免主梁產生附加扭曲.

                          下部結構

                          5.11 采用雙柱式橋墩,鉆孔灌注樁基礎,所有墩的樁基均嵌入干、硬的亞粘土層中,以確保持力層有足夠的承載力,從而保證基礎的穩定.


                        預應力T梁一般構造圖1


                        預應力T梁一般構造圖2


                        預應力鋼束縱向布置圖  3


                        鋼束平面布置圖  4


                        橋型圖  5


                        中梁鋼筋圖  6


                        蓋梁鋼筋圖  7


                        橋墩樁柱配筋圖  8


                        橫隔梁鋼筋圖  9

                          …………由于本文篇幅較長,部分內容省略,詳細全文見文末附件

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