連續箱梁計算書 畢業設計論文-文庫吧

【正文】 作用下，因主梁連續產生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優于懸臂梁。雖然連續梁有很多優點，但是剛開始它并不是預應力結構體系中的佼佼者，因為限于當時施工主要采用滿堂支架法，采用連續梁費工費時。到后來，由于懸臂施工方法的應用，連續梁在預應力混凝土結構中有了飛速的發展。 60 年代初期在中等跨預應力混凝土連續梁中，應用了逐跨架設法與頂推法 ；在較大跨連續梁中，則應用更完善的懸臂施工方法，這就使連續梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在 40—120 m范圍內占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續梁都發揮了其優勢，成為優勝方案。目前，連續梁結構體系已經成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。 然而，當跨度很大時，連續梁所 需 的巨型支座無論是在設計制造方面，還是在養護方面都成為一個難題；而 T 型剛構在這方面具有無支座的優點。因此有人將兩種結構結合起 2 來，形成一種連續 — 剛構體系。這種綜合了上述兩種體系各自優點的體系是連續梁 體系的一個重要發展，也是未來連續梁發展的主要方向。 另外，由于連續梁體系的發展，預應力混凝土連續梁在中等跨徑范圍內形成了很多不同類型，無論在橋跨布置、梁、墩截面形式，或是在體系上都不斷改進。在城市預應力混凝土連續梁中，為充分利用空間，改善交通的分道行駛，甚至已建成不少雙層橋面形式。 在我國，預應力混凝土連續梁雖然也在不斷地發展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題： 1． 發展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭 置又使混凝土質量難以提高。 2． 在一切適宜的橋址，設計與修建墩梁固結的連續 — 剛構體系，盡可能不采用養護調換不易的大噸位支座。 3． 充分發揮三向預應力的優點，采用長懸臂頂板的單箱截面，既可節約材料減輕結構自重，又可充分利用懸臂施工方法的特點加快施工進度。 另外，在設計預應力連續梁橋時，技術經濟指針也是一個很關鍵的因素，它是設計方案合理性與經濟性的標志。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經濟指針。但是，橋梁的技術經濟指針的研究與分析是一項非 常復雜的工作，三材 指標 和造價 指標 與很多因素有關，例如：橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規劃、建筑等地點條件；施工現代化、制品工業化、勞動力和材料價格、機械工業基礎等全國基建條件。同時，一座橋的設計方案完成后，造價指針不能僅僅反應了投資額的大小，而是還應該包括整個使用期限內的養護、維修等運營費用在內。通過連續梁、 T 型剛構、連續 — 剛構等箱形截面上部結構的比較可見：連續 — 剛構體系的技術經濟指針較高。因此，從這個角度來看，連續 — 剛構也是未來連續體系的發展方向。 總而言之，一座橋的設計包含許多考慮因素 ，在具體設計中，要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。 本次設計為 4? 28m預應力砼連續梁 ，橋寬為 12m，設計時只考慮單幅的設計。梁體采用單箱 雙 室箱型截面，全梁共分 40 個單元一般單元長度分為 ，以控制截面作為分界點 。頂板、底板、腹板厚度均 不 變。由于多跨連續梁橋的受力特點，靠近中間支點附近承受較大的負彎矩，而跨中則承受正彎矩，則梁高采用變高度梁，按二次拋物線變化。 3 這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。 由于預應力 混凝土連續梁橋為超靜定結構，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以 橋梁博士 進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。 本次設計的預應力混凝土連續梁采用 滿堂支架 法施工。 由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的設計，難免出現錯誤，懇請各位老師批評指正。 4 1 橋跨總體布置及結構尺寸擬定 設計資料 設計荷載 本橋設計荷載等級確定為汽車荷載（公路 I級） 。 主要技術標準 標準 跨徑： 4? 28 m 橋面凈 空 ： 12m 主梁全長： 112m 主要材料 混凝土 預應力混凝土箱梁 采用 C50 混凝土， 橋墩及承臺混凝土采用 C30 混凝土，樁基混凝土采用 C25 水下混凝土， 孔道壓漿 C40 水泥砂漿 。 鋼筋 預應力鋼絞線采用 fpk=1860MPa、 符合 ASTM４ 16— 2021 的規定，單根鋼絞線直徑 φ ，截面面積Ａ＝ 140mm2，彈性模量 Ep=。 普通鋼筋 R23 HRB335 鋼筋應 分別符合 GB1301391 和 GB149998 的規定，鋼筋直徑≥ 12mm采用 HRB335（ 20MnSi）熱扎螺紋鋼，鋼筋直徑 12mm 采用 R235（ A3）鋼。 鋼箱梁 鋼箱梁采用 Q345C 鋼板 。 支座 采用 盆式橡膠支座 。 伸縮縫 伸縮縫采用毛肋或型鋼伸縮縫。 預應力管道 預應力管道均采用鍍鋅金屬波紋管。 錨具 錨具采用群錨體系 YM 錨或 YM錨。建議鋼絞線規格采用 7Φ 5，以下為常用錨具尺寸供設計時選用。 5 表 11 錨具 尺寸表 錨具型號 錨墊板寸 mm 波紋管徑 外 /內 mm 螺旋筋 圈徑 mm 圈數 千斤頂 型號 錨具最小布 置間距 mm YM155 180 62/55 170 4 Ycw100 200 YM157 200 77/70 240 6 Ycw150 230 YM159 230 87/80 270 6 Ycw250 260 VM1512 270 97/90 330 7 Ycw250 290 YM1519 320 107/100 400 8 Ycw400 420 YM1527 370 127/120 470 8 Ycw650 490 YM155 165 67/60 170 5 YDC1500 210 YM157 190 77/70 190 5 YDC1500 230 YM159 215 87/80 210 6 YDC2021 270 YM1512 250 92/85 250 6 YDC2500 320 YM1515 290 102/95 320 6 YDC3200 370 YM1517 300 107/100 340 7 YDC4200 400 YM1519 300 107/100 350 7 YDC4200 420 YM1524 320 117/110 400 7 YDC5200 460 橋面鋪裝 橋面鋪裝采用 10cm 瀝青混凝土， 與黃埔大橋引橋一致 。對于鋼箱梁，其橋面鋪裝采用 10cm厚鋼筋混凝土（剪力釘） +5cm厚瀝青混凝土。 主橋箱梁施工 箱梁均采用滿堂支架、泵送現澆砼施工。 支座強迫位移 邊支座：下沉 1cm； 中支座：下沉 。 設 計依據 《公路橋涵設計通用規范》（ JTG D602021），以下簡稱《通用規范》 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（ JTG D622021） 6 《公路工程抗震設計規范》 (JTJ004－ 89) 《公路橋涵地基與基 礎設計規范》 (JTJ024－ 85) 工程概況 該項目起于廣珠西線南海平洲互通立交，路線向東跨陳村水道進入番禺區，沿現有南大路（南大干線規劃走廊）由西向東經過鐘村，經大石、南村、新造、化龍鎮；在化龍與黃埔珠江大橋連接線（東二環）相交，然后路線轉由北轉南（番禺規劃東部干線走廊），經石樓鎮的蓮花港、跨市橋水道、沙灣水道到東涌鎮東部，于南沙區北部順接東部干線，全線 公里。全線共設互通立交 14 處，特大橋、大橋、高架橋 61 座。 尺寸擬定 本設計方案采用 四跨一聯預應力混凝土等 截面連續梁結構， 全長 112m。 橋孔分跨 連續梁橋有做成三跨或者四跨一聯的，也有做成多跨一聯的，但一般不超過六跨。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎及支座構造，力學要求，美學要求等。若采用三跨不等的橋孔布置，一般邊跨長度可取為中跨的 倍，這樣可使中跨跨中不致產生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯系，對于采用現場澆筑的橋梁，邊跨長度取為中跨長度的 倍是經濟合理的。但是若采用懸臂施工法，則不然。本設計跨度，主要根據設計任務書來確定，其跨度為： 4? 28m。基本符合以上原理要求。 截面形式 縱 截面 從預應力混凝土連續梁的受力特點來分析，連續梁的立面應采取等 高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點截面將出現較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩往往大于跨中截面的正彎矩， 等高度梁的優 點是：結構構造簡單、線形簡潔美觀、預制定型、施工方便。一般用于如下情況： 1. 橋梁為中等跨徑，以 28 米為主。采用等截面布置使橋梁構造簡單，施工迅速。由于跨徑不大， 梁的各截面內力差異不大，可采用構造措施予以調節。 2. 等截面布置以等跨布置為宜，由于各種原因需要對個別跨徑改變跨長時，也以等 7 截面為宜。 3. 采用有支架施工，逐跨架設施工、移動模架法和頂推法施工的連續梁橋較多采用等截面布置。 雙層橋梁在無需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結構構造簡化。 結合以上的敘述，所以本設計中采用 滿堂支架 施工方法，等 截面的梁。 橫截面 梁式橋橫截面的設計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施 工方法、美觀要求以及經濟用料等等因素都有關系。 當橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預應力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發揮預應力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數值較小，因而也受到了人們的重視。總之，箱形截面是大、中跨預應力連續梁最適宜的橫截面形式。 常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、 雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優點是受力明確，施工方便，節省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是，由框架分析可知：兩者對頂板厚度的影響顯著不同，雙室式頂板的正負彎矩一般比單室式分別減少 70%和 50%。由于雙室式腹板總厚度增加，主拉應力和剪應力數值不大，且布束容易，這是單箱雙室的優點；但是雙室式也存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設計是一座公路連續箱形梁，采用的橫截面形式為單箱 雙 室。 梁高 根據經驗確定，預應力混凝土連續梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為 1/40— 1/50 之間。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經濟的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節省預應力鋼束用量。 連續梁在支點和跨中的梁估算值： 等高度梁： H=（ 151 ～ 301 ） l，常用 H=（ 181 ～ 201 ） l 8 變高度（曲線）梁：支點處： H=（161～201） l，跨中 H=（301～501） l 變高度（直線）梁：支點處： H=（161～201） l，跨中 H=（221～281） l 而此設計采用等 高度的直線梁，支點處梁高為 ，跨中梁高為 。 細部尺寸 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應力，一般來講：變截面的底版厚度也隨梁高變化，墩頂處底板為梁高的 1/101/12，跨中處底板一般為 200底板厚最小應有 120。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。 本設計中采用雙面配筋，且底板由支點處以拋物線的形式向 跨中變化。底板在支點處設計為實心箱型截面 ,在跨中厚 20cm， 頂板厚 22cm。 腹板和其它細部結構 1. 箱梁腹板厚度 腹板的功能是承受截面的剪應力和主拉應力。在預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，