波形钢腹板PC组合箱形连续梁桥设计-主跨100m开题报告
2020-04-18 20:05:55
1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
一、课题设计目的
桥梁是一种功能性的结构物,从古至今,人类从未停止过对桥梁安全性、经济性与美学的追求,很多桥梁不仅成为重要的交通枢纽而且成为令人赏心悦目的艺术品,同时具有鲜明的时代特征,至今仍被人们所赞叹。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
根据给定的毕业设计任务书和,通过比较各种桥型的结构特点、受力特点以及根据现行公路桥梁设计规范,确定桥梁总跨径、桥孔分孔,初拟桥梁图示、基础以及墩台的形式、桥梁横断面尺寸的设计、上下部构造主要尺寸的拟订,得出 2 套可行方案。
对基本尺寸的选择进行探究(包括梁高、边跨与中跨比值等参数)、对已确定的桥式方案进行结构设计及施工方案的确定。根据设计任务要求,参阅各种文献资料,依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件,初拟以下两种方案:50m 100m 50m 的预应力混凝土变截面箱型连续刚构桥,65m 100m 65m的波形钢腹板PC组合变截面箱形连续梁桥。其施工方法都可以采用悬臂施工,在边跨靠近桥台的部分可以采用支架施工。
两种桥型的上部尺寸的拟定分别综述为下:
(1)50m 100m 50m 的预应力混凝土变截面箱型连续刚构桥:由于预应力混凝土变截面桥的边中跨之比以 0.4-0.6为宜,故选取 0.5 的边跨比。且支点梁高选取L/17.14=5.83m,跨中梁高取 L/23.00=4.35m。梁底曲线选用最常用的二次抛物线形式。桥面宽为 0.5m(栏杆) 3.75#215;6m(行车道) 2.00m(中央分隔带) 0.5m(栏杆)=25.5m。故横截面选取的是单箱三室截面。拟定出箱梁截面的细部尺寸为:箱梁顶板宽度 25.5m 保持不变,底板宽度在 13.90~15.22m 之间变化。主梁高度按二次抛物线变化规律从主墩处按 5.83m 渐变至中跨跨中 4.35m,且边跨与中跨梁高均为4.35m。箱梁底板厚度也按二次抛物线变化规律从主墩处100cm 渐变至跨中40.8cm。在每跨的 L/4、L/2、3L/4 各设置 0.4m 厚的横隔板,跨墩顶设置厚度为 0.8m 的横隔板及边跨端部设厚 0.6m 的横隔板,板上留有人孔。
(2)65m 100m 65m 波形钢腹板PC组合箱形连续梁桥:拟定边中跨之比选用 0.65。左右幅箱梁关于中心线对称。单幅桥箱梁宽度为0.5m(栏杆) 3.75#215;3(行车道) 0.5m(栏杆)=12.25m,桥面设置2%的横坡,箱梁底板宽度为5.65m。梁高和底板厚度均为2次抛物线的线的形由跨中向支座部变化,跨中梁高3.00m,底板厚28cm,根部梁高7.20m,底板厚130cm。桥梁上部结构的一般构造图如下图所示,2# 、3# 支座处截面见图2,1# 、4# 支座处 、跨中截面见图3,从支座向跨中方向,经过一段内衬混凝土架设波形钢腹板。
(3)然后按照”实用、经济、安全、美观”的桥梁设计原则,比较以上两个方案的优缺点。比选后把 65m 100m 65m 的波形钢腹板PC组合箱形连续梁桥作为推荐设计方案。理由如下表所示。
方案比选表 | ||||
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桥型 |
50m 100m 50m 的预应力混凝土变截面箱型连续刚构桥 |
65m 100m 65m 的波形钢腹板PC组合箱形连续梁桥 |
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适 用性 |
全桥伸缩缝只有两道,行车舒适,方便施工,容易养护。 |
由于不需要混凝土腹板,相应的减少乐钢筋和模板的拼装、拆除工作,且波形钢腹板可以工厂化生产,现场拼装,从而加快了施工速度,缩短了工期。 |
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安全性 |
主墩无支座,施工时无体系的转化,结构为超静定,由于温度变化、混凝土收缩徐变对上下结构产生较大的内力,该结构对基础地基要求较高。 |
抗震性能好。腹板采用较轻的波形钢板,其桥梁自重与一般的预应力混凝土箱梁桥相比大为减轻,地震激励作用效果显著降低,抗震性能提高。更加安全可靠。 |
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美观 性 |
全桥梁高为二次抛物线,线性流畅, 墩梁固结,气势宏伟,与周围环境协调好,桥型美观。 |
波形钢腹板主要由直板段、斜板段以及圆弧段组成,波形钢腹板形状的设计除了满足力学方面的要求外,还需兼顾美观的因素。 |
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经济型 |
两种方案材料均为预应力混凝土,桥长相同,下部结构的施工方法均可采用爬模或者翻模施工,上部结构均可采用悬臂施工与支架现浇的方法相结合。横截面均采用的是箱型截面。但采用波形钢腹板代替厚重的混凝土腹板,大幅度降低了上部结构的自重,增大了桥梁的跨径并使下部结构的工程量减少,从而降低了工程总造价。
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综上所述,由于该桥位处黄河流域,对地基的承载力要求较高,并且此桥型为超静定结构,由于混凝土收缩徐变、温度的影响将会产生较大的次内力,因此结构的受力不明确。波形钢腹板PC组合箱形连续梁桥力学性能较好,波形钢腹板的纵向刚度很小,几乎不抵抗轴向力,因而在导入预应力时不受抵抗,预应力可以全部加载于剩下混凝土翼板,从而有效提高了预应力效率。且波形钢腹板PC组合箱形连续梁桥在工程总造价上大大降低,鉴于以上理由,现推荐65m 100m 65m 波形钢腹板PC组合箱形连续梁桥为最佳方案。 |
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