預應力混凝土簡支箱形梁橋設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 本科畢業設計 預應力混凝土簡支箱形梁橋設計預應力混凝土簡支箱形梁橋設計畢業論文第一部分 橋梁設計第一章 方案比選一、方案比選表11 方案比選比較項目第一方案第二方案第三方案主橋跨橋型預應力混凝土簡支梁橋斜拉橋拱橋主橋跨結構特點預應力混凝土簡支梁橋是一種預先儲存了足夠壓應力的新型混凝土材料，預加壓應力可大幅度提高梁體的抗裂性，并增加了梁的耐久性；預應力混凝土梁的主要不同之處是截面尺寸減小，高跨比減小。受力明確，理論計算較簡單，設計和施工的方法日趨完善和成熟。斜拉橋是用錨固在塔、梁上的若干斜向拉索吊住梁跨結構的橋。梁體尺寸較小，使橋梁的跨越能力增大，受橋下凈空和橋面高程的限制少。剛度較小，變形較大，受力較復雜，理論計算較復雜。設計施工方法較成熟。拱橋是一種常用的橋梁形式，在豎向荷載作用下，拱的兩端支承處除有豎向反力外，還有水平推力。由于這個水平推力，使得拱內產生軸向壓力，從而大減小了拱圈的截面彎矩，使之成為偏心受壓構件。因此，可以充分利用主拱截面材料強度，使跨越能力增大。建筑造型側面上看線條明晰，與當地的地形配合，顯得美觀大方跨徑較大，線條明晰，顯得較為雄偉大氣跨徑較大，外形美觀，構造較簡單，與環境較和諧養護維修量較小 較大較小設計技術水平經驗較豐富，國內先進水平經驗一般，國內一般水平經驗豐富，國內較高水平 續上表施工技術簡支梁的架設，有起吊、縱移、橫移、落梁等工序。根據需要，可在縱向、橫向和豎向等施加預應力，使裝配式結構集整成理想的整體，這就擴大了裝配式橋梁的使用范圍，提高了運營質量。施工方法簡單可行利用塔上塔吊搭設0號塊件臨時用的支撐鋼管架，安裝好0號塊的件的斜拉索并架設主梁架橋機，利用懸臂吊機安裝兩側的1號塊的鋼主梁，并掛斜拉索，重復上一循環至全橋合龍拱橋的施工方法主要有：就地澆筑或砌筑（有支架施工法）、懸臂施工法、纜索吊裝法、轉體法和勁性骨架法等。一般都采用支架施工的方法。工 期較 短較長較長方案的最終確定：經考慮，預應力混凝土簡支梁橋較適合此橋的設計，受力較明確，因此我考慮采用方案一，并且采用預應力混凝土簡支箱形梁橋。第二章 總體布置及主梁的設計一、基本資料（一）、橋梁線形布置平曲線半徑：無平曲線。豎曲線半徑：無豎曲線，縱坡按平坡設計。（二）、主要技術標準設計荷載：公路I級。橋面凈寬：16m=4（車道寬度）+2（兩側護攔）通航要求：無（三）、主要材料水泥混凝土：主梁和橫隔梁用C55混凝土。主梁采用55號混凝土， 混凝土力學性能表 材料項目55號混凝土彈性模量（Mpa）35500容重（噸/米3）熱膨脹系數標準抗壓強度（Mpa）fck設計抗壓強度（Mpa）fcd容許壓應力（Mpa）fck標準抗拉強度（Mpa）ftk設計抗拉強度（Mpa）ftd容許拉應力（Mpa）ftk預應力鋼絞線：采用低松弛高強度預應力鋼絞線應符合ASTM A41797的規定，單根低松弛高強鋼絞線，截面積為139，標準強度，彈性模量。普通鋼筋：采用符合ＧＢ１４９９－８４標準的公斤，直徑１２ｍｍ者采用級２０ＭｎＳｉ熱軋螺紋鋼；直徑12mm者采用I級A3熱軋圓鋼筋。鋼板：錨墊板等預埋鋼板采用低碳鋼。錨具：預制箱梁采用OVM型錨具及其配套設備；箱梁接頭頂板束采用BM15型錨具及其配套設備。預應力管道：采用鋼波紋圓、扁管成型。支座：采用GYZF系列橡膠支座。伸縮縫：采用SSF80A大變位伸縮縫。焊條：對于A3鋼采用T420型焊條，20MnSi鋼采用T500型焊條。（四）、橋面鋪裝采用11cm瀝青混凝土。（五）、施工方法預制裝配（六）、設計規范《公路工程技術標準》（JTJB012003）.《公路橋涵設計通用規范》（JTG C622004）.《公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D622004）。（七）、支座強迫位移邊支座：下沉1cm。（八）、溫度影響質量上、下緣溫差5攝氏度。二、橋型及縱橫斷面布置（一）、橋型布置及孔徑劃分 該橋為某一級公路的龍洞大橋。為縮短工期，提高行車舒適性，綜合分析比較各類橋型后最終才用預應力混凝土簡支箱形梁橋，跨徑為38m12+32m2,施工方法為預制裝配。考慮伸縮縫的設置，,即在橋的兩頭各設8cm的伸縮縫，橋跨結構的計算簡圖簡圖1所示。（二）、截面型式及截面尺寸擬定采用等高度箱形截面。主梁截面形式采用裝配式預應力混凝土箱型簡支梁。,高跨比采用1/,主梁吊裝后接縫寬度為25cm。主梁片數取5片。橋面板邊緣厚度取18cm。構造圖如下圖橫截面尺寸每幅橋面全寬為16m，為了便于模板制作和外形美觀，主梁沿縱向外輪廓尺寸保持不變，跨中設置7道橫隔梁，，橫向共計5片箱形梁，預制箱形梁頂板寬3m，，；，,。腹板和頂板之間設有承托。預制主梁間采用25cm的濕接縫，從而減少足量的吊裝質量。為滿足頂板負彎矩鋼束、普通鋼筋的布置及輪載的局部作用，箱梁頂板取等厚度20cm。同時為防止應力集中和便于脫模，在腹板與頂板交界處設置25cm8cm的承托。主梁橫斷構造如下圖所示。 主梁橫斷面構造（單位：cm）箱梁底板厚度及腹板寬度設計（1）箱梁底板厚度設置將底板厚度在跨內大部分區域設為25cm,僅在距支座260cm處開始加厚，且底板逐漸加厚至30cm，這樣的處理同時為錨固底板預應力束提供了空間。箱梁底板厚度變化如下圖所示。 箱梁底板厚度變化示意（單位：cm）(2)、腹板寬度設置腹板寬度除在支點附近區域加寬外，其余均為16cm腹板最終加寬至28cm,見下圖所示。箱梁腹板變化示意（單位：cm） 橫隔梁（板）設置為保證支座處傳力的可靠性，因此在邊永久（臨時）支撐處，設一道厚為20cm,橫隔梁，中永久支撐處也為20cm的中橫隔梁，此外在中臨時支撐處設10cm厚的箱內隔板。截面效率指標跨中截面幾何特性見下表分塊名稱分塊面積()分塊面積形心至上緣距離（cm） 分塊面積對上緣靜矩（）分塊面積的自身慣性矩（）()分塊面積對截面形心慣性矩（）()（1）（2）(3)=(1)(2)(4)(5)(6)=(1)(5)2(7)=(4)+(6)頂板600010600002000001591350016113500三角承托400249600562500腹板4000330000211764000底板25003937509623040000234337501290079335047086350由此可計算出截面效率指標（），表明以上的初擬截面是合理的。三、主梁內力計算主梁的內力計算包括恒載內力計算和活荷載內力計算。計算的控制界面有跨中、四分點和支點截面。（一）、恒載內力計算一期恒載（主梁自重）據主梁構造，對邊主梁和主梁考慮四部分恒載集度，即：按跨中截面計的自重及梁端腹板、底板加厚部分、端橫隔梁自重。邊梁： 中梁：二期恒載（1）、防撞護欄（2）、橋面鋪裝（3）、現澆濕接縫故每梁二期恒載集度為：恒載內力設X為計算截面至左支承中心的距離，并令ａ=X/L,見下圖則邊梁和中梁的恒載內力計算見下表。邊梁和中梁恒載內力計算表計算數據L=38m, =1444項目跨中四分點變化點四分點變化點支座0邊梁第一期恒載第二期恒載中梁第一期恒載第二期恒載（二）、活荷載內力計算沖擊系數和車道荷載折減系數按《橋規》規定。按《橋規》規定，對于四車道不考慮汽車荷載折減。主梁的荷載橫向分布計算（1）、跨中的荷載橫向分布系數各主梁均不設跨中橫隔梁，僅設端橫隔梁，各主梁之間的橫向聯系依靠現澆濕接縫來完成，所以按照剛接梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數。1）、計算主梁的抗扭慣性矩對于箱形截面，抗扭慣性矩可近似按照下式計算：式中： 、——相應為單個矩形截面的寬度和厚度； ——矩形截面抗扭剛度系數； ——箱梁截面面積。=（162+90）*=162/20+90/25+152*2/16=t/b=20/65=,查表c=,則：2）、計算跨中荷載橫向分布影響線橫向分布影響線的計算采用剛性梁法，計算結果見下表3)、計算荷載橫向分布系數4）、2號主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖所示。對于1號梁，則：對于2號梁，對于3號梁，計算活荷載內力在活載內力計算中，對橫向分布系數的取值做如下考慮：計算主梁活載彎矩時，均采用全跨統一的橫向分布 系數，鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標位于橋跨中部，故也按部變化的來計算。求支點和變化點截面活載剪力時，由于主要荷重集中在支點附近而一個考慮支承條件的影響 ，按橫向分布系數沿橋跨的變化曲線取值，即從支點到1/4之間，橫向分布系數用與值直線插入，其余區段均取值。（1）計算跨中截面最大彎矩及相應荷載位置的剪力和最大剪力及相應荷載位置的彎矩采用直接加載求活載內力，下圖示出跨中截面內力計算圖式，簡化公式為： 式中：S——所求截面的彎矩或剪力；——車道沖擊系數；——車道折減系數；——車輛荷載的等代荷載（集度），由公路橋涵設計手冊《基本資料》查得,如下表所示。——相應的內力影響線的加載面積。簡支梁內力影響線 公路I級沿跨徑方向跨徑(38m)支點1/81/43/8跨中k相應的彎矩影響線面積,剪力影響線面積的計算公式如下： 計算結果如下：支點處 1/8處 1/4處 3/8 處 跨中處 支點處 1/8處 1/4處 3/8處 跨中處 則采用簡化公式求得的彎矩及相應的剪力如下：1號梁：,,3號梁：，，,，,，（三）、主梁內力組合計算按《橋規》規定，根據可能同時出現的作用荷載選擇了荷載組合I。根據《公預規》規定進行內力組合及提高荷載系數。荷載與活荷載產生同號內力時：荷載組合I：跨內力組合彎矩 組合剪力四分點截面：支點截面： %=,即高于5%，故荷載系數提高提高5%（1+5%）=組合剪力四分點截面：支點截面： 第三章 預應力鋼束的估算及布置一、跨中截面鋼束的估算與確定根據《公預規》規定，預應力梁應滿足使用階段的應力要求和承載內力極限狀態的強度條件。以下就跨中截面的各種荷載組合下，分別按照上述要求對各主梁所需的鋼束進行估算，并且按這些估算鋼束的多少確定各梁的配束。按使用階段的盈利要求估算鋼束數對于簡支梁，當截面混凝土不出現拉應力控制時，則得到鋼束數n的估算公式：式中：M——使用荷載產生的跨中彎矩。——與荷載有關的經驗系數，公路一級，；——鋼束截面積，即=12==。在前面已經計算出跨中截面=170cm, =,設=25cm，則鋼束的偏心矩為：荷載組合，將相應的參數帶入估算公式，得：1號梁 2號梁 3號梁 按承載能力極限狀態估算鋼束數根據極限狀態的盈利計算圖式，受壓區混凝土達到極限強度，應力圖式呈矩形同時預應力鋼束也達到標準強度R,則鋼束數n的估算公式為：式中：——經荷載組合并提高后的跨中計算彎矩。 ——估計鋼束群重心到混凝土合力作用點力臂長度的經驗系數。 ——主梁有效高度，即。對于