35 60 60 35m预应力混凝土刚构连续组合梁桥施工图设计毕业论文
2021-05-13 23:23:06
摘 要
本毕业设计题目为35 60 60 35m预应力混凝土刚构连续组合梁桥。刚构连续组合梁桥吸收了连续梁桥与连续刚构桥的相关优点，适用于跨径较大同时桥墩较矮的情况，有效防止了温度内力过大。受时间及个人能力的限制，本次毕业设计未进行横向预应力、竖向预应力以及抗震的设计。
根据设计初始资料，初步设计了4跨刚构连续组合梁桥以及3跨连续梁桥，通过受力及工程量相关估算结构的比对，选择了4跨刚构连续组合梁桥作为最终方案。
之后，为证明刚构连续组合梁桥的受力合理性，进行了刚构组连续组合梁桥、连续刚构桥以及连续梁桥这三种不同组合体系的结构分析，包括内力分析以及温度次内力分析两个部分。最终证明在该项目具体情况下，刚构连续梁桥受力更加合理。
接下来，进行结构的施工图设计部分，主要包括以下几个步骤：
首先根据设计经验及构造要求拟定了主梁的主要构造和相关细部尺寸；考虑到桥梁结构形式，选用了22m高的矩形薄壁墩；根据地质情况选用摩擦桩作为基础。
其次确定施工方案，采用国内技术成熟的挂篮对称悬臂浇筑施工方法，按三个“T”同步施工，0号块在主墩施工结束后在支架上现浇，之后对称浇筑1~7号块，边跨在满堂支架上现浇，之后先边跨合拢再进行中跨合拢。
之后，利用MIDAS/CIVIL软件进行结构有限元分析。根据拟定桥梁尺寸建立桥梁基本模型，进行内力分析、预应力筋的估算与布置以及截面验算。建模时考虑了混凝土收缩徐变、温度、沉降等因素的影响，进行了相关次内力的分析。同时，进行了行车道板、锚下局部承压、桥墩及基础的相关手算。
经过分析验算表明，本次设计计算方法正确，内力分布合理，完成设计任务的要求。
关键词：刚构连续组合梁桥；悬臂施工；结构分析；MIDAS/CIVIL
Abstract
The undergraduate design is mainly about the design of pre-stressed concrete rigid frame-continuous combination beam bridge. The structure which is a good choice for the bridges with long spans and short piers has the advantages of continuous bridge and continuous rigid frame bridge because its stress can decrease remarkably. Because of the limited time and energy, the design of transverse per-stressing, vertical pre-stressing and seismic analyses were not considered.
Based on the initial design data, 4-span rigid frame-continuous combination beam bridge and 3-span continuous beam bridge are designed. And the first one is choosed as the final design when the project quantity and the force are analyzed.
Then, rigid frame-continuous combination beam bridge, continuous bridge and continuous rigid frame bridge are compared in two parts including the force and secondary internal force caused by temperature to prove the reasonableness of the first bridge.
Next, make the structure construction drawing design which including the following steps:
First of all, the main structural elements and detail sizes are designed. Considering the structure, the 22-meter-high rectangle thin-walled pier is used. Considering the geology, frication pile is used.
Second, the bridge will be built with cantilever construction method which is widely used in this structure. First we erect the main pier. Then we create the cast-in-situ main girder symmetrically with the help of cradle. When the cantilever beam is near the side span, they will be connected. At last we connect the cantilever beam in mid-span.
Third, use the software MIDAS/CIVIL to analyze the structure including the following things: the analysis of the internal force, the estimation and arrangement of perstressing reinforcement, the checking of section. The shrinkage, creep, temperature, settlement are considered. And the deck, anchorage plate, pile and pier are calculated according to the design specifications.
The analysis shows that the design and calculation is reasonable and correct and can fully meet the design requirement.
Key words: rigid frame-continuous combination beam bridge; cantilever construction method;
MIDAS/CIVIL; structural analysis
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 桥梁方案比选 1
1.1 设计初始资料 1
1.1.1 桥位以及水文、地质情况 1
1.1.2 设计标准 2
1.1.3 主要技术标准及采用规范 2
1.2 方案设计 2
1.2.1 方案一：4跨刚构连续组合梁桥 2
1.2.2 方案二：3跨连续梁桥 4
1.2.3 方案比较 5
1.3 刚构连续组合梁桥简介 8
第2章 连续梁不同组合体系结构分析 9
2.1 前提假定 9
2.2 内力分析及结果 10
2.3 温度内力分析及结果 14
第3章 桥梁总体布置及结构主要尺寸 15
3.1 主要材料 15
3.1.1 混凝土材料 15
3.1.2 钢筋 15
3.1.3 预应力钢绞线 15
3.1.4 其他材料 16
3.2 桥跨布置 16
3.3 上部结构尺寸拟定 17
3.3.1 顺桥向主梁尺寸拟定 17
3.3.2 横桥向主梁尺寸拟定 17
3.4 下部结构尺寸拟定 19
3.4.1 墩身尺寸拟定 19
3.4.2 桩基础尺寸拟定 19
3.4.3 承台尺寸拟定 19
3.5 施工方案的确定 20
第4章 建模 23
4.1 模型简化 23
4.2 主要参数说明 23
4.2.1 材料参数 23
4.2.2 荷载参数 24
4.2.3 边界条件 25
4.3 施工阶段说明 25
第5章 桥梁结构内力计算 26
5.1 恒载内力 26
5.2 活载内力 29
第6章 预应力钢筋设计及预应力损失计算 35
6.1 纵向预应力筋估算 35
6.1.1 手算原理及方法 35
6.1.2 Midas电算原理 39
6.1.3 手算电算结果及对比 40
6.1.4 预应力筋的布置 42
6.2 截面几何特性 43
6.3 预应力损失 44
6.3.1 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 45
6.3.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 45
6.3.3 预应力钢筋与台座之间的温差 46
6.3.4 混凝土的弹性压缩 46
6.3.5 预应力钢筋的应力松弛 46
6.3.6 混凝土的收缩徐变 46
6.3.7 预应力损失计算结果 47
6.4 锚下局部承压验算 49
6.4.1 局部受压区尺寸要求 50
6.4.2 局部抗压承载力计算 50
第7章 次内力计算及内力组合 52
7.1 温度次内力 52
7.1.1 计算依据及方法 52
7.1.2 温度次内力计算结果 53
7.2 基础不均匀沉降次内力 58
7.3 预应力次内力 60
7.4 收缩次内力 63
7.5 徐变次内力 65
7.6 内力组合 68
7.6.1 承载能力极限状态组合 68
7.6.2 正常使用极限状态组合 71
第8章 主要截面验算 75
8.1 承载能力极限状态截面验算 75
8.1.1 正截面抗弯验算 75
8.1.2 斜截面抗剪验算 78
8.2 正常使用极限状态截面验算 80
8.2.1 使用阶段正截面抗裂验算 80
8.2.2 使用阶段斜截面抗裂验算 82
8.2.3 挠度验算 84
8.3 持久状况和短暂状况构件的应力验算 85
8.3.1 施工阶段正截面法向应力验算 85
8.3.2 使用阶段正截面压应力验算 87
8.3.3 使用阶段斜截面主压应力验算 89
8.3.4 受拉区钢筋的拉应力验算 90
第9章 行车道板计算 93
9.1 中间单向板计算 93
9.1.1 恒载内力 93
9.1.2 活载内力 93
9.1.3 内力组合 96
9.2 外边梁悬臂板内力计算 97
9.2.1 恒载内力 97
9.2.2 活载内力 97
9.2.3 内力组合 98
9.3 配筋设计 99
9.3.1 支点处配筋 99
9.3.2 跨中配筋 100
第10章 下部结构计算 101
10.1 桥墩计算 101
10.1.1 内力计算 101
10.1.2 配筋设计 101
10.2 钻孔灌注桩计算 103
10.2.1 桩径桩长拟定 103
10.2.2 基桩根数及平面布置 103
10.2.3 桩基础内力计算 104
10.2.4 桩基础内力验算 109
10.2.5 桩身配筋计算 110
参考文献 112
致 谢 113
桥梁方案比选
本次毕业设计的目标是完成全长约为190m的唐河大桥主桥的设计，设计基本内容包括完成桥梁设计总说明、上部结构、下部结构的计算及主要的施工图设计。
设计初始资料
桥位以及水文、地质情况
桥位区位于唐河一级阶地，地表出露地层为第四系全新统冲洪积层（Q4al pl）粉土、细砂、黏土。地貌单一，构造简单。桥位横越唐河。
根据地表工程地质测绘和钻探揭露，桥位区上部覆盖层为第四系全新统冲洪积层（Q4al pl）粉土、细砂及黏土层，主要分为五个大层一个亚层。
①粉土（Q4al pl）：河床两边均有分布，黄褐色，稍湿，主要成份为砂性土，摇震反应迅速，有吸水现象，含铁锰质氧化物夹少量粉砂。厚度5.00～9.20m。地基承载力基本容许值[fa0]=200kPa，摩阻力标准值qik=22kPa。
②细砂（Q4al pl）：桥位区河床两边均有分布，黄褐色，潮湿，中密，主要成份为石英、长石及云母，分选性较好，颗粒级配较差，局部夹少量粘粒。厚度2.50～4.70m。地基承载力基本容许值[fa0]=190kPa，摩阻力标准值qik=20kPa。
