预应力混凝土变截面箱形刚构梁桥设计-主跨100m毕业论文
2021-12-20 09:12
论文总字数：48881字
摘 要
Design of prestressed concrete variable section box rigid frame beam bridge
Abstract
目录
第一章 方案设计 1
1.1 跨径布置 1
1.2 顺桥向设计 1
1.3 横桥向设计 2
第二章 恒载计算 5
2.1 节段划分及截面几何要素计算 5
2.2 恒载计算 5
第三章 活载内力计算 9
3.1 汽车荷载 9
3.2 最大、最小弯矩计算 10
3.3 最大、最小剪力计算 13
第四章 次内力计算 17
4.1 温度引起的次内力计算 17
4.2 支座沉降引起的次内力计算 20
4.3 收缩、徐变引起的次内力计算 22
第五章 内力组合及内力包络图 24
5.1 频遇组合 24
5.2 准永久组合 25I
5.3 基本组合 26
5.4 包络图 27
第六章 预应力筋的计算与布置 29
6.1 原理与方法 29
6.2 预应力筋的配置 29
6.3 钢束布置 29
第七章 净截面及换算截面几何特性计算 34
7.1 概述 34
7.2 净截面几何性质计算 34
7.3 换算截面性质计算 37
第八章 预应力损失及有效预应力计算 39
8.1 控制应力及有关参数计算 39
8.2 摩擦损失 39
8.3 锚具回缩损失 43
8.4 弹性压缩损失 48
8.5 应力松弛损失 49
8.6 收缩徐变损失 49
8.7 预应力损失组合及有效预应力计算 51
第九章 承载能力极限状态验算 52
9.1 正截面承载力验算 52
9.2 斜截面承载能力验算 54
第十章 正常使用极限状态验算 57
10.1 抗裂验算 57
10.2 挠度验算 58
第十一章 持久状况和短暂状况应力验算 60
11.1 持久状况截面混凝土法向应力验算 60
11.2 短暂状态应力验算 60
第十二章 墩及桩基础设计与计算 63
12.1 支座 63
12.2 墩身设计及验算 64
12.3 承台设计 66
12.4 桩基础设计 66
第十三章 桥梁工程预算 69
13.1 工程量估算 69
13.2 工程造价预算 69
参考文献 73
致谢 74
第一章 方案设计
1.1 跨径布置
1.1.1 标准跨径
。
标准跨径(相邻墩身轴线距离)布置图示如图 -。 |
图- 标准跨径布置（单位：） |
由上图可知本联为三跨连续刚构桥，由参考文献[1]第二章第一节(P69)可知，三跨连续刚构桥合理的跨径布置为：边跨与中跨之比为 ，且对称布置。该桥中选择的边跨与中跨之比为。 |
1.1.2 采用的材料
（1）混凝土：桥梁上部结构为，容重为；下部结构，容重为 ；，度。 （2） 钢筋：预应力钢筋：钢绞线；普通钢筋：选用。 （3） 锚具：XM锚或OVM锚。 |
1.2 顺桥向设计
1.2.1 纵坡设计
为了满足桥梁纵向排水的需要，根据设计任务书要求，本设计桥梁纵坡取为 2.0%。但由于纵坡坡度很小，对桥梁跨径和梁高基本没有影响，故在具体计算中，计算模型按平坡设计. |
1.2.2 梁高设计
2#、3# (墩位编号，见图 1-1)支座处梁高：根据参考文献[1]第二章第一节(P69)，梁高为1/16-1/20L，取L/20，即5.0m。 1#、4#支座处梁高：考虑前后联梁高的衔接，梁高定为 2.5m。 跨中梁高：根据文献[1]第二章第一节(P73)，梁高按经验为(1/30~1/50)L，取 L/40，即 2.5m 。 |
（1）中孔：梁底曲线采用二次抛物线（以跨中梁底为原点）
(1-1)
上面抛物线的计算考虑了支座处水平段长度(由于安放支座的需要，支座顶部的梁体结构底面要有一定的水平宽度，这一宽度一般要大于支座顶板顺桥向长度)的影响。2#、3#处分别设置2.0m 的水平段。 |
（2）边孔：在中支座处与中孔梁底缘曲线对称，其余设直线，即以梁高2.5m到边支座处。 |
图- |
1.2.4 横隔板设计
由参考文献[1]，在每跨的 L/4、L/2、3L/4 各设置 0.4m 厚的横隔板，1#、4#支座处的横隔板厚度为 0.6m，2#、3#支座处的横隔板厚度为 0.8m，在隔板中要设置人孔，以方便维修。具体构造见图1-3~图 1-4。 |
1.3 横桥向设计
1.3.1 桥面设计
桥面净宽为26m，根据参考文献[4]P89，采用单式箱截面单箱设计宽度为12m，中间设置2米宽的中央分隔带，外侧设置0.5m宽的防撞护栏，双箱间桥面板净距离设计为1m。 根据设计任务书的要求，桥面铺装采用三层设计：上层是 10cm 的沥青混凝土铺装层，中间层为防水层(厚度忽略不计)，下层是10cm 的混凝土调平层。 |
1.3.2 横断面构造
具体截面构造设计如图1-3和图1-4。 考虑到顶板布置预应力钢筋的需要，由参考文献[1]表 4-2-6 可知桥面顶板厚度统一取 0.35m。根据设计经验资料，设置防撞护栏时，箱梁顶板翼缘厚度一般为 0.15~0.2m 左右，本设计取 0.2m，翼缘根部厚度为 0.7m。 |
- 箱梁底板厚度
顶板与顶板与腹板连接处的梗腋选用1:5的比例，即35cm×175cm;底板与腹板的连接处的梗腋选用1:1的比例,及30cm×30cm。
（2） 底板宽度
两侧采用直腹板形式，底板宽度均为7m.
（3） 腹板厚度 |
支点，跨中腹板厚均为，跨中与支点腹板厚相同。 |
图1-3 跨中截面
图1-4 支点截面 |
第二章 恒载计算
2.1 |
2.1.1 节段划分原则 |
为了计算比较准确，建立的计算模型就要更接近设计实体，本设计采用 MIDAS 建模。本设计按照等分原则进行节段划分，同时考虑到求解计算截面内力效应的方便，在计算截面处要分开。 |
2.1.2 节段划分
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