阜阳市泉河大桥引桥预应力混凝土连续梁桥设计毕业论文
2020-06-06 11:06:22
摘 要
预应力混凝土连续梁桥适用于跨径从30m到100m的中等跨度和大跨径的桥梁，其在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等，均会使桥梁结构产生次内力。预应力结构不但具有可靠的强度，刚度及抗裂性，而且具有行车舒适平稳，养护工作量小，设计及施工经验成熟的特点。本设计是一联城市跨河大桥引桥，设置为35m跨的五跨预应力混凝土连续梁桥，截面形式为单箱单室；施工方式是满堂支架整体现浇。该设计首先根据桥梁手册和设计实例做出设计方案，接着对结构进行恒载、活载及次内力的计算；然后在内力计算的基础上进行荷载组合，并绘制弯矩和剪力包络图；接着做的是根据频遇组合初估预应力筋并布置预应力钢筋；再接着就是预应力损失及有效预应力的计算；最后是抗剪抗弯以及抗裂性的验算，验算结果均符合要求。本设计主要对上部结构进行了详细的计算，对下部结构只进行了初步计算。本设计的重点是连续梁桥方案设计，不同的施工方案，桥梁的预应力筋布置及施工阶段内力均不同。
关键词：结构设计 连续梁桥 预应力配筋布置 满堂支架施工
A Design of Prestressed Concrete Continuous Girder Bridge for Approach Bridge of Quanhe River Bridge in Fuyang City
Abstract
Prestressed concrete continuous girder bridge is suitable for medium span and large span bridge with span from 30 m to 100 m. Under the action of constant gravity and load such as structural gravity and vehicle load, the main beam is bent and cross- Positive moment. As the statically indeterminate structure, the temperature change, the concrete shrinkage creep, the base displacement and the pre-force, etc., will make the bridge structure to produce the internal force. Prestressed structure not only has a reliable strength, stiffness and crack resistance, but also has a comfortable and smooth driving, conservation of small workload, design and construction experience mature characteristics. The design is a city bridge across the river bridge, set up for the 35-meter span of the five-span prestressed concrete continuous beam bridge, cross-section in the form of single-box single-chamber; construction mode is full of stent overall casting design Bridge manuals and design examples to make the design scheme, then the structure of the dead load, live load and sub-internal force calculation; and then based on the calculation of internal forces on the load combination, and draw the bending moment and shear envelope; According to the frequency of the initial combination of prestressed tendons and layout of prestressed steel; then followed by the prestress loss and effective prestress calculation; Finally, the shear bending and crack resistance of the check, the results are in line with the requirements of the design of the main The superstructure is calculated in detail, and only the preliminary calculation is carried out for the lower structure. The design of the focus of the continuous beam bridge program design, different construction programs, the bridge of the prestressed tendon layout and construction phase internal forces are different.
Key words: Structural design; Continuous beam bridge; Prestressed reinforcement; Full floor support construction
目 录
摘 要 II
Abstract III
目 录 IV
第一章 方案设计 1
1.1 跨径布置 1
1.1.1 标准跨径 1
1.1.2 计算跨径 1
1.2 顺桥向设计 2
1.2.1 纵坡设计 2
1.2.2 梁高设计 2
1.3横桥向设计 2
1.3.1 桥面设计 2
1.3.2 横断面构造 3
1.3.3 横隔梁的设计 6
第二章 恒载计算 7
2.1 节段划分及截面几何要素计算 7
2.1.1 节段划分 7
2.1.2 截面及单元几何性质 7
2.2 一期恒载计算 10
2.2.1 自重计算 10
2.2.1 横隔板计算 10
2.2.2 建模计算 10
2.3 二期恒载计算 11
2.3.1 二期恒载集度q的计算 11
2.3.2 建模计算 12
2.4 总恒载计算 12
2.4.1 总恒载效应计算 12
2.4.2弯矩折减 14
第三章 活载计算 16
3.1 汽车荷载 16
3.1.1 计算荷载 16
3.1.2 冲击系数 16
3.1.3 车道折减系数 18
3.2 最大、最小弯矩计算 18
3.2.1 弯矩影响线 18
3.2.2 内力计算 21
3.3 最大、最小剪力计算 22
3.3.1 剪力影响线 22
3.3.2 内力计算 26
第四章 次内力计算 27
4.1 温度次内力计算 27
4.1.1 温度计算模式 27
4.1.2 计算原理 27
4.1.3 升温计算 29
4.1.4 降温计算 30
4.1.5 升温梯度计算 31
4.1.6 降温梯度计算 32
4.1.7 温度次内力汇总 33
4.2 支座沉降次内力计算 34
4.2.1沉降计算参数 34
4.2.2计算原理 34
第五章 内力组合及内力包络图 37
5.1 基本组合 37
5.2 频遇组合 38
5.3 准永久组合 39
5.4 包络图 41
5.4.1 基本组合包络图 41
5.4.2 频遇组合包络图 41
5.4.3 准永久组合包络图 42
第六章 预应力筋的计算与布置 44
6.1 原理与方法 44
6.2 预应力筋的配置 44
6.3 钢束布置 48
6.3.1 翼缘有效宽度的计算 48
6.3.2 实际配束计算 50
第七章 净截面及换算截面几何特性计算 53
7.1 概述 53
7.2 净截面几何性质计算 53
7.2.1 计算方法 53
7.2.2 表格计算 54
7.3 换算截面性质计算 56
7.3.1 计算方法 56
7.3.2 表格计算 57
第八章 预应力损失及有效预应力计算 59
8.1 控制应力及有关参数计算 59
8.1.1 控制应力 59
8.1.2 其他参数 59
8.2 摩擦损失σl1 59
8.2.1 预应力钢束的分类 59
8.2.2 摩擦损失σl1计算 59
8.3 锚具回缩损失σl2 63
8.3.1 计算方法及参数 63
8.3.2 锚具回缩损失σl2计算 64
8.4 弹性压缩损失σl4 69
8.4.1 原理及方法 69
8.4.2 弹性压缩损失σl4计算 70
8.5 钢筋的应力松弛损失σl5 71
8.5.1 计算方法 71
8.5.2 应力松弛损失σl5的计算 71
8.6 混凝土收缩徐变损失σl6 72
8.6.1 计算公式 72
8.6.2 混凝土收缩徐变损失σl6计算 74
8.7 预应力损失组合及有效预应力计算 74
第九章 持久状况承载能力极限状态验算 76
9.1 正截面抗弯承载力验算 76
9.1.1 受压区有效分布宽度的确定 76
9.1.2 正截面强度计算与验算 77
9.2 斜截面抗剪承载力验算 78
第十章 持久状况正常使用极限状态验算 81
10.1 抗裂验算 81
10.1.1 正截面抗裂性验算 81
10.1.2 斜截面抗裂性验算 83
第十一章 持久状况和短暂状况应力验算 85
11.1 持久状况截面混凝土法向应力验算 85
11.1.1 混凝土法向应力验算 85
11.1.2 预应力钢筋拉应力验算 85
11.2 短暂状况应力验算 87
第十二章 墩及桩基础设计与计算 89
12.1 支座 89
12.1.1 支座选择 89
12.1.2支座布置 90
12.2 墩身设计与验算 90
12.2.1 横桥向及顺桥向尺寸 90
12.2.2 墩身高度 92
12.2.3 墩身验算 93
12.3 桩基础设计 94
参考文献 97
致 谢 98
第一章 方案设计
1.1 跨径布置
1.1.1 标准跨径
阜阳市泉河大桥南引桥第一联跨度为165m。按照设计任务书中的要求，设计为五跨连续梁桥，采用等截面箱梁结构形式，通过计算调整，最终确定本联的跨径布置如下：
图1-1 纵向跨径布置
1.1.2 计算跨径
上面的跨径布置为标准跨径，计算跨径还要考虑到两边跨伸缩缝及支座尺寸的折减。为了减小伸缩缝的宽度，把固定支座放在2#墩上，让梁体向两边伸缩。由设计任务书可知本桥的设计年平均温差为±20℃，混凝土材料的温度膨胀系数为1.0×10-5/℃，则可计算得左右两边的伸缩缝宽度至少分别为：4cm，6cm；再考虑到支座尺寸的影响，计算跨径布置如下图1-2：
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