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4×30m预应力混凝土现浇箱梁桥施工图设计毕业论文

 2020-02-17 12:02  

摘 要 随着社会的不断发展,人们对城市建设的需求也不断地增大,高速发展的市政工程对桥梁结构形式、跨径和施工方法提出了更高的要求。目前,箱梁桥是城市常见的桥梁形式。随着施工技术的成熟和发展,在大型连续桥梁中,现浇箱梁桥使用的越来越多。 本次设计是以武汉市大学园路(天恒路~茅店山东路)(市政桥梁)工程第Z8联为工程背景,进行桥跨布置为4×30m预应力混凝土现浇箱梁桥的施工图设计,采用满堂支架现浇的施工方法。同时采用了Midas/civil软件对桥梁上部结构进行整体分析、设计和验算。根据全桥的受力特点以及截面变化,进行节点、单元的划分,建立相应的计算模型,然后进行相应的施工阶段和成桥后的模拟分析:在相应的各个施工阶段,进行应力、强度、裂缝等验算;成桥阶段后,进行恒荷载和活载的内力计算,和收缩徐变等次内力的计算,同时进行全预应力构件的PSC验算。最后,进行了行车道板、锚下局部承压、桥墩及基础的相关手算。 关键词:等截面连续梁桥;支架现浇;MIDAS/CIVIL;结构受力分析 Abstract With the continuous development of society, people's demand for urban construction is increasing, and the rapid development of municipal engineering has put forward higher requirements for the structure form, span and construction method of bridges. At present, box girder bridge is a common bridge form in the city. With the maturation and development of construction technology, in the large continuous bridge, the cast-in-box girder bridge is more and more used. The goal of this design is to take the construction drawing design of 4x30m prestressed concrete cast-in-place box girder bridge with the Z8 of Wuhan University Park Road (Tian Heng Road ~ Mao Dian Shandong Road) (municipal bridge) project as the engineering background, and to use the construction method of the full hall bracket cast-in-time. At the same time, the Midas/civil software is used to analyze and design the bridge structure as a whole, according to the force characteristics and cross-section changes of the whole bridge, the nodes and units are divided, the corresponding calculation model is established, and then the corresponding construction stage and post-bridge simulation analysis are carried out: in the corresponding construction stage, stress, strength, The internal force of constant load and live load is calculated after the bridge stage, and the calculation of the internal force of the shrinkage creep is carried out, and the PSC checking of the full prestressed member is performed at the same time. At the same time, the related hand calculation of local pressure, Pier and foundation under the road plate and anchor is carried out. Key Words:Equal section continuous girder bridge;bracket cast-in-water;Midas/civil;Structural Stress Analysis 目录 第1章 绪论 1 1.1预应力混凝土连续梁桥概述 1 1.2等截面连续梁桥概述 1 1.3支架就地浇筑施工概述 2 第2章 设计说明 3 2.1工程概况 3 2.1.1场地位置及地形地貌 3 2.1.2场地地质概况 3 2.1.3场地水文条件 4 2.1.3场地地层的地震效应 5 2.2主要设计技术标准 5 2.3主要设计技术指标 5 2.4主要设计材料 6 2.4.1混凝土 6 2.4.2普通钢筋 6 2.4.3预应力钢筋 6 2.4.4预应力锚具与连接器 6 2.4.5波纹管 6 2.4.6 PC水泥浆 6 2.5总体设计 6 第3章 桥梁构造设计 7 3.1桥型选择 7 3.2确定施工方法 7 3.3结构尺寸拟定 8 3.3.1上部结构 8 3.3.2下部结构 9 3.3.3附属结构 10 第4章 上部结构信息模型建立 11 4.1模型简化 11 4.2.1材料参数 11 4.2.2荷载参数 12 4.2.3边界条件 12 4.3施工阶段说明 12 第5章 桥梁结构内力计算 13 5.1恒载内力计算 13 5.2活载内力计算 14 第6章 预应力钢束设计和计算 16 6.1预应力钢束的估算 16 6.1.1预应力钢束估算原理 16 6.1.2预应力钢束布置 20 6.2预应力损失 21 6.2.1 预应力钢筋与管道之间的摩擦损失 21 6.2.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失 22 6.2.3 混凝土的弹性压缩损失 22 6.2.4 预应力钢筋的应力松弛损失 22 6.2.5 混凝土收缩徐变损失 23 6.3 预应力钢束有效预应力计算 24 6.4 预应力钢束添加后恒载内力图 30 第7章 次内力计算和荷载组合 32 7.1 温度次内力计算 32 7.2 基础不均匀沉降次内力计算 34 7.3 预应力次内力计算 36 7.4 收缩次内力计算 37 7.5 徐变次内力计算 38 7.6 荷载组合 39 7.6.1 承载能力极限状态 40 7.6.2 正常使用极限状态 41 7.6.3 荷载组合内力值 41 第8章 主梁截面验算 45 8.1 承载能力极限状态 45 8.1.1 正截面抗弯验算 45 8.1.2 斜截面抗剪验算 47 8.2 正常使用极限状态验算 48 8.2.1 使用阶段正截面抗裂验算 48 8.2.2 使用阶段斜截面抗裂验算 49 8.2.3 挠度验算 50 8.3 持久状况和短暂状况构件的应力验算 50 8.3.1 使用阶段正截面压应力验算 50 8.3.2 使用阶段斜截面压应力验算 51 8.3.3 受拉区钢筋拉应力验算 52 8.3.4 施工阶段正截面法向应力验算 53 第9章 梁端锚固区局部承压验算 59 9.1 局部承压区尺寸要求 59 9.2 局部抗压承载力验算 60 第10章 行车道板的计算 61 10.1 行车道板单向板的计算 61 10.2 行车道板悬臂板的计算 62 第 11 章 钻孔灌注桩的计算 64 11.1单桩荷载计算 65 11.2 单桩桩长计算 65 11.3 桩的位移和配筋计算 67 11.3.1配筋设计 67 11.3.2界面复核 68 第12章 桥墩设计和验算 69 12.1 荷载计算 69 12.2 桥墩截面承载力复核 70 参考文献 73 致谢 74   第1章 绪论 1.1预应力混凝土连续梁桥概述 预应力混凝土连续梁桥是上世纪四五十年代慢慢发展起来的,由于当时战后钢材的缺失,为了更充分的使用钢材,采用更多的预应力结构(理论上可以比传统结构节省较多的 钢材,在可用预应力结构取代的结构中采用更多的预应力结构),这样使得预应力结构得 到了较大的发展;我们国家的预应力混凝土连续梁桥发展比较晚,但由于我们国土辽阔, 加上近年大力发展基础设施,在预应力结构的研究已经取得了很大的进步,所以现在桥梁结构基本都是采用的预应力结构。伴随着很多新技术的发现与发展,桥梁施工技术也在持续地革新与发展。在现代交通桥梁工程中,预应力混凝土连续箱梁桥被广泛应用于路桥工程中,主要是因为其具有结构简单、受力合理、耐久性高和整体性好的特点。预应力混凝土技术得以创新发展的三个条件是: (1)高性能混凝土的采用 由于预应力混凝土采用高强、轻质材料,因而减少构件的截面尺寸,从而减少混凝土用量,降低结构自重,此外高强混凝土还具有良好的耐久度、低透水性及较高的弹性模量。因此,预应力混凝土结构宜优先采用高强、高性能的混凝土。 (2)高强超高强预应力筋的采用 在预应力构件中,预应力钢筋本身处于受拉状态,因此,其抗拉强度及弹性极限越高越好。从节约钢材的角度考虑,也要求采用高强预应力筋。高强、低松弛和耐腐蚀是现代预应力钢材发展的方向。 (3)高效率的张拉锚固体系 预应力锚固体系经过几十年的发展,技术完善。以夹片锚的群锚体系使得预应力施加方便,安全可靠,张拉力最大可达上千吨甚至更高,锚具效率体系很高。 1.2等截面连续梁桥概述 等截面连续梁桥是指上部结构主梁的横截面沿桥长方向保持不变的连续梁。在实际工程中,由于结构构造的需要,主梁断面在保持外部轮廓不变的条件下,截面内部会采取相应的变化,所谓的等截面仅指主梁外部轮廓尺寸不变。 等截面连续梁有如下几点有点: (1)构造简单、施工方便、适用性强; (2)对有支架施工和预制拼装,可便于预制安装与模板周转使用; (3)对顶推施工,便于布置顶推和滑移设备; (4)对长大桥梁的逐跨架设法和移动模架法施工,可使用少量施工设备完成施工,经济性好。 1.3支架就地浇筑施工概述 有支架就地浇筑施工是最常用的一种桥梁施工方法,广泛应用于小跨径、桥墩不高的桥梁结构施工,常用跨径范围20-60m。该方法的施工过程是在支架上安装模板、绑扎安装钢筋骨架,预留预应力孔道,在现场浇筑混凝土,并施加预应力,然后一次落架,形成桥梁结构。其优点是施工平稳,不需要大型起吊设备,并且桥梁的整体性好,施工过程中无体系转换,施工比较简便。 支架虽然是临时结构,但由于支架要承担上部结构的大部分质量,因此,支架必须具有足够的强度、刚度和稳定性,以保证就地浇筑的顺利进行。同时,支架的基础要进行处理,保证基础可靠,构件连接要紧密,并要加入纵、横向连接斜撑,使支架进行预压,以检验支架的可靠性,消除非弹性变形,并获得支架弹性变形值,以便于在支立模板时设置预拱度,控制主梁高程。对于在河道中施工的支架,要充分考虑洪水和漂浮物的影响,尽量避免在高水位时施工,且支架前端要设置防撞击装置。在施工完成后卸落支架时要遵循对称、均匀原则,避免主梁发生局部受力的状况。 第2章 设计说明 2.1工程概况 2.1.1场地位置及地形地貌 本工程位于武汉东湖高新技术开发区关山大道、大学园路及现状三环线关山大道立交内。该桥北起关山大道武汉理工大学华夏学院,跨越三环线关山大道高架桥后沿大学园路南行,止于大学园路武汉市公安局东湖新技术开发区分局。工程场地现状地势较开阔平坦,地面标高约在24m~41m之间。 场地沿线属剥蚀堆积岗状平原地貌,相当于长江Ⅲ阶地。 2.1.2场地地质概况 武汉市位于淮阳山字型弧顶西翼与鄂东南华夏系构造复合部位,也处于反接在山字型构造上的新华夏系第二沉降带。区内地壳受燕山运动南北向水平挤压应力的作用,致使古生界及早三叠系地层形成一系列近东西向的紧密线状褶皱,以及与之配套的压性、扭性和张性断层。 根据地勘报告,场地土层主要由第四系全新统冲洪积黏性土、上更新统冲洪积黏性土、残积土及红黏土构成,揭露下伏基岩为三叠系泥岩、石灰岩、泥灰岩、泥质条带石灰岩及角砾石灰岩,二叠系石灰岩、泥岩、页岩、硅质岩夹黏土岩、泥质砂岩等。 地勘报告中将拟建工程场地勘探深度范围内地层划分为七大层二十九个亚层。 表2.1 桩基础设计参数一览表
地 层 编 号 地 层 名 称 重度 (KN/m3) 桩侧土的 摩阻力标准值 (kPa) 岩石单轴 饱和抗压强度 (MPa) 地基土承 载力基本容许值 压缩模量 (MPa)
①-1 ①-2 ② ③-1 ③-2 ④-1 ④-2 ⑤-1 ⑤-2 ⑤-3 ⑤-4 ⑥ ⑥b ⑥c ⑥d-1 ⑥d-2 ⑥d-3 ⑥e ⑦ ⑦b-1 ⑦b-2 ⑦c ⑦d-1 ⑦d-2 ⑦e-1 ⑦e-2 杂填土 素填土 黏土 粉质黏土 黏土 黏土 黏土 残坡积土 红黏土 红黏土 红黏土 灰岩 中风化泥灰岩 中风化泥质条带 强风化泥岩 中风化泥岩 中风化钙质泥岩 中风化砾石灰岩 中风化石灰岩 强风化泥岩 中风化泥岩 炭质页岩破碎带 强风化泥质砂岩 中风化泥质砂岩 强风化硅质岩 中风化硅质岩   17.9 19.2 19.0 19.1 19.8 18.8 18.8 17.8 16.5 21.5 21.5 22.0 22.0 21.5 23.0 18 18 30 64 64 65 70 55 65 60 40 550 240 250 120 180 200 360 500 120 180 130 120 180 120 180   44.43 10.5 11.49 4.65 8.97 25.88 74.6 2.31 13.87   96 160 180 215 360 150 250 200 130 4500 1500 1500 500 1000 1500 2500

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