汕头某21m空心板桥结构设计毕业论文
2020-04-08 15:09:13
摘 要
汕头某空心板桥结构设计主要分为两部分：计算设计说明书和图纸的绘制。计算设计说明书是依据相关规范对上部结构和下部结构进行计算。绘制的图纸包括桥梁整体布置图、上下部结构构造图和配筋图。
汕头某空心板桥采用3×21m预应力空心板，全桥桥面总长为61m，采取的结构形式为先简支后桥面连续的装配式预应力简支空心板，设计荷载为公路
级。由于汕头某空心板桥为分离式双向四车道高速公路，结构对称，在设计时只对其半幅进行设计。上部结构桥面宽10.6m，由宽1.24m的中板和宽1.47m的边板组成，中板6块，边板2块，共8块空心板。下部结构选用双柱式桥墩、钻孔桩基础。
本文设计过程主要是对该空心板桥进行结构设计与计算。其设计步骤为：先对桥型方案进行选择并对其进行总体结构设计，然后完成上部结构和下部结构的主体结构设计，其中，上部结构主要包括内力计算、配筋计算、强度验算、预应力损失计算、应力验算与变形验算等，下部结构包括双柱式桥墩和钻孔桩基础的设计与验算。
关键词：预应力混凝土；装配式空心板桥；双柱式桥墩
Abstract
The Structural Design of Xijiang Hollow Slab Bridge in Shantou is mainly divided into two parts: the calculation design specification and drawings. The calculation design specification is based on the relevant specifications for the calculation of the superstructure and the substructure. Drawings include the overall layout of the bridge, the structure of the upper and lower parts of the structure and reinforcement maps.
The Shantou Xijiang Hollow Slab Bridge adopts a 3×21m prestressed hollow slab. The total length of the full bridge deck is 61m. The structure adopted is a simple prestressed simple-supported hollow slab that is simply supported, and the design load is road grade I. Since Shantou Xijiang Hollow Slab Bridge is a split two-way four-lane expressway with symmetrical structure, only half of it is designed during design. The deck of the superstructure is 10.6m wide. It consists of a 1.24m wide mid-plate and a 1.47m wide side plate. There are 6 mid-plates and 2 side-plates, for a total of 8 hollow plates. The lower structure uses two-column bridge piers and drilled pile foundations.
The design process of this paper is mainly to design and calculate the structure of the Hollow Slab Bridge. The designing steps are first selecting the bridge type scheme and designing the overall structure, then complete the main structure design of the upper structure and the lower structure. The upper structure mainly includes internal force calculation, reinforcement calculation, strength check, and prestressing. Loss calculation, stress checking, deformation checking, etc. The lower structure includes the design and verification of double-column piers and drilled pile foundations.
Key Words：Prestressed Concrete；Fabricated hollow Panchiao；two-column pier
目 录
第1章 绪论 1
第2章 概述 2
2.1方案的选择 2
2.2基本资料 2
2.3空心板设计特点 2
第3章 设计资料 4
3.1设计标准 4
3.2设计资料 4
3.3设计依据 4
3.4设计要点 4
第4章 构造形式及尺寸拟定 5
第5章 内力计算 8
5.1跨中横向分布系数计算 8
5.2支点横向分布系数 10
5.3 L/4横向分布系数 11
5.4作用效应计算 11
5.5汽车荷载冲击系数 12
5.6作用效应计算 12
5.6.1永久作用效应 12
5.6.2可变作用效应 13
5.6.3作用组合 18
第6章 钢筋估算及布置 26
6.1预应力钢筋截面积和数量的估算 26
6.2预应力钢筋的布置 27
6.3非预应力钢筋的估算及布置 27
6.4箍筋设计 28
6.4.1空心板截面尺寸检查 28
6.4.2检查是否需要进行箍筋计算 29
6.4.3箍筋计算 29
6.5换算截面几何特性计算 30
第7章 空心板强度计算 34
7.1跨中截面正截面抗弯承载力计算 34
7.2斜截面抗剪承载力计算 34
7.2.1截面抗剪强度上、下限复核（边板） 34
7.2.2斜截面抗剪承载力计算 36
第8章 预应力损失计算 37
8.1预应力钢筋与管道壁之间的摩擦产生的应力损失
37
8.2锚具变形、回缩引起的应力损失
37
8.3预应力钢筋与台座之间的温差引起的应力损失
37
8.4预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失
37
8.5混凝土弹性压缩引起的预应力损失
38
8.6混凝土收缩、徐变引起的预应力损失
38
8.7预应力损失组合 43
第9章 应力验算 46
9.1施预应力阶段空心板截面应力验算 46
9.2使用阶段空心板截面应力验算 49
第10章 空心板变形验算 53
10.1正常使用阶段的扰度计算 53
10.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置 53
第11章 下部结构设计 56
11.1设计数据 56
11.1.1 设计标准及上部构造 56
11.1.2 支座 56
11.1.3 水文地质条件 56
11.1.4 材料 56
11.2板式橡胶支座的计算 56
11.2.1确定支的平面尺寸 56
11.2.2确定支座的厚度 57
11.2.3验算支座偏转情况 57
11.2.4验算支座底抗滑稳定性 58
11.3盖梁计算 58
11.3.1 尺寸拟定 58
11.3.2荷载及荷载效应 59
11.3.3截面配筋设计与承载力校核 64
11.4墩柱设计 68
11.4.1荷载计算 68
11.4.2截面配筋计算 69
11.5桩基计算 72
11.5.1荷载计算 73
11.5.2桩长设计 74
11.5.3桩基配筋设计及强度验算 74
结语 错误!未定义书签。
参考文献 77
级。由于汕头某空心板桥为分离式双向四车道高速公路，结构对称，在设计时只对其半幅进行设计。上部结构桥面宽10.6m，由宽1.24m的中板和宽1.47m的边板组成，中板6块，边板2块，共8块空心板。下部结构选用双柱式桥墩、钻孔桩基础。
本文设计过程主要是对该空心板桥进行结构设计与计算。其设计步骤为：先对桥型方案进行选择并对其进行总体结构设计，然后完成上部结构和下部结构的主体结构设计，其中，上部结构主要包括内力计算、配筋计算、强度验算、预应力损失计算、应力验算与变形验算等，下部结构包括双柱式桥墩和钻孔桩基础的设计与验算。
关键词：预应力混凝土；装配式空心板桥；双柱式桥墩
Abstract
The Structural Design of Xijiang Hollow Slab Bridge in Shantou is mainly divided into two parts: the calculation design specification and drawings. The calculation design specification is based on the relevant specifications for the calculation of the superstructure and the substructure. Drawings include the overall layout of the bridge, the structure of the upper and lower parts of the structure and reinforcement maps.
The Shantou Xijiang Hollow Slab Bridge adopts a 3×21m prestressed hollow slab. The total length of the full bridge deck is 61m. The structure adopted is a simple prestressed simple-supported hollow slab that is simply supported, and the design load is road grade I. Since Shantou Xijiang Hollow Slab Bridge is a split two-way four-lane expressway with symmetrical structure, only half of it is designed during design. The deck of the superstructure is 10.6m wide. It consists of a 1.24m wide mid-plate and a 1.47m wide side plate. There are 6 mid-plates and 2 side-plates, for a total of 8 hollow plates. The lower structure uses two-column bridge piers and drilled pile foundations.
The design process of this paper is mainly to design and calculate the structure of the Hollow Slab Bridge. The designing steps are first selecting the bridge type scheme and designing the overall structure, then complete the main structure design of the upper structure and the lower structure. The upper structure mainly includes internal force calculation, reinforcement calculation, strength check, and prestressing. Loss calculation, stress checking, deformation checking, etc. The lower structure includes the design and verification of double-column piers and drilled pile foundations.
Key Words：Prestressed Concrete；Fabricated hollow Panchiao；two-column pier
目 录
第1章 绪论 1
第2章 概述 2
2.1方案的选择 2
2.2基本资料 2
2.3空心板设计特点 2
第3章 设计资料 4
3.1设计标准 4
3.2设计资料 4
3.3设计依据 4
3.4设计要点 4
第4章 构造形式及尺寸拟定 5
第5章 内力计算 8
5.1跨中横向分布系数计算 8
5.2支点横向分布系数 10
5.3 L/4横向分布系数 11
5.4作用效应计算 11
5.5汽车荷载冲击系数 12
5.6作用效应计算 12
5.6.1永久作用效应 12
5.6.2可变作用效应 13
5.6.3作用组合 18
第6章 钢筋估算及布置 26
6.1预应力钢筋截面积和数量的估算 26
6.2预应力钢筋的布置 27
6.3非预应力钢筋的估算及布置 27
6.4箍筋设计 28
6.4.1空心板截面尺寸检查 28
6.4.2检查是否需要进行箍筋计算 29
6.4.3箍筋计算 29
6.5换算截面几何特性计算 30
第7章 空心板强度计算 34
7.1跨中截面正截面抗弯承载力计算 34
7.2斜截面抗剪承载力计算 34
7.2.1截面抗剪强度上、下限复核（边板） 34
7.2.2斜截面抗剪承载力计算 36
第8章 预应力损失计算 37
8.1预应力钢筋与管道壁之间的摩擦产生的应力损失 37
8.2锚具变形、回缩引起的应力损失 37
8.3预应力钢筋与台座之间的温差引起的应力损失 37
8.4预应力钢绞线由于应力松弛引起的预应力损失 37
8.5混凝土弹性压缩引起的预应力损失 38
8.6混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 38
8.7预应力损失组合 43
第9章 应力验算 46
9.1施预应力阶段空心板截面应力验算 46
9.2使用阶段空心板截面应力验算 49
第10章 空心板变形验算 53
10.1正常使用阶段的扰度计算 53
10.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置 53
第11章 下部结构设计 56
11.1设计数据 56
11.1.1 设计标准及上部构造 56
11.1.2 支座 56
11.1.3 水文地质条件 56
11.1.4 材料 56
11.2板式橡胶支座的计算 56
11.2.1确定支的平面尺寸 56
11.2.2确定支座的厚度 57
11.2.3验算支座偏转情况 57
11.2.4验算支座底抗滑稳定性 58
11.3盖梁计算 58
11.3.1 尺寸拟定 58
11.3.2荷载及荷载效应 59
11.3.3截面配筋设计与承载力校核 64
11.4墩柱设计 68
11.4.1荷载计算 68
11.4.2截面配筋计算 69
11.5桩基计算 72
11.5.1荷载计算 73
11.5.2桩长设计 74
11.5.3桩基配筋设计及强度验算 74
结语 错误!未定义书签。
参考文献 77
第1章 绪论
我国疆域辽阔，山川河流分布广，桥梁交通运输事业促进了国民经济发展。自改革开放以来，随着科学技术和施工技术的不断发展进步，路桥建设得到了迅猛的发展，桥梁修建将会起着越来越重要的作用。 其中，板桥是现阶段使用频率最高的桥梁之一。其主要承重结构分为钢筋混凝土结构或预应力混凝土结构。板桥的主要特点是构造简单、受力明确、建筑高度相比其他桥梁来说较小，施工方便。在板桥中使用最广泛的是装配式空心板桥。装配式空心板桥由几块预制的空心板条，利用板间铰缝浇筑混凝土拼接而成。在荷载的作用下，它并不是横桥向和纵桥向的双向受力，而是划分为一种单向受力的窄板。板间利用铰缝传递剪力，板自身主要受力为纵桥向的弯曲与扭转。 装配式钢筋混凝土结构的常用跨径是13—20m，如果跨径大于20m，装配式钢筋混凝土结构会出现比较严重的开裂现象。因此，对于20—30m较大跨径的桥梁，常常采用预应力混凝土结构。而空心板相比于实心板又可以起到减小自重、提高跨径的目的。因此，这种预应力混凝土空心板桥常用于大于20m的跨径。预应力施加方式可采用两种施工工艺：先张法和后张法。先张法是先张拉钢筋，后浇筑混凝土。后张法是先浇筑混凝土，后张拉预应力钢筋。具体采用什么施工工艺要由工程的具体情况来确定。 用于预应力混凝土板桥的混凝土抗压强度必须比较高，规范规定的用于预应力混凝土结构的混凝土强度等级必须大于C40。所用钢材强度越高，相应的混凝土的强度等级也应该相应提高。因此，预应力混凝土空心板桥的未来发展趋势可以从以下三个方面突破：①采用的混凝土标号较高，较高标号的混凝土与普通混凝土相比，它的力学性能、抗渗性能和抗冻性能都得到了优化；②预应力方式和锚具方式的科学化；锚具应该向着构造简单、预应力损失小等方向发展。③降低预应力混凝土结构的主要缺点，其主要缺点是：第一，预应力上拱度不易控制，预制梁存梁时间太长再进行安装的话，就会因预应力作用使得上拱度很大，造成桥面不平顺。第二，预应力混凝土结构的成本比普通混凝土结构的成本要高。 随着材料性能的不断改进发展，设计理论的日益完善和施工工艺的创新发展，混凝土空心板桥的跨径将会不断得到延长，也将在桥梁工程中得到更多更好的应用。
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