預應力混凝土箱型截面連續梁設計畢業論文-wenkub

　

【正文】 軸力圖剪力圖 軸力圖 拆除支架階段累計內力圖 支座位移引起的內力計算方法及結果 由于各個支座處的豎向支座反力和地質條件的不同引起支座的不均勻沉降，連續體系是一種對支座不均勻沉降特別敏感的結構，所以由它引起的內力是構成內力的重要組成部分。分段的大小要與勞動組織相適當，有足夠的工作面。 ③. 全橋劃分單元圖 全橋施工節段劃分 橋梁劃分施工分段原則 ① 。非預應力鋼筋：直徑≥12mm的用Ⅱ級螺紋鋼筋，直徑12mm 的用Ⅰ級光圓鋼筋。 橋梁下部結構 全橋基礎均采用鉆孔灌注端承樁，橋墩圓端型實體墩?！　　c—箱梁跨中梁高。 腹板厚度也可按以下推薦公式選定。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，其設計經驗為：（1） 腹板內無預應力筋時，采用200mm。在結構設計時，盡可能用長懸臂或利用橫向坡度和彎折預應力筋以調整板中橫向彎矩?！? 　 AF—箱梁底板混凝土面積。 箱梁根部底板厚度箱梁底板厚度隨箱梁負彎矩的增大而逐漸加厚至墩頂，以適應受壓要求。除承受豎向荷載外，還承受軸向拉、壓荷載。如上圖：梁高200cm，上梁板長為1175cm，細部尺寸見結構詳圖。 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。 在目前已建成的大跨徑預應力混凝土梁橋中，當梁橋的跨徑繼續增大超過60m后，箱形截面是最適宜的橫截面型式。同時，采用滿堂支架施工的連續梁，等截面有利于模板的支護，便于施工。但在某些條件下，特別由于施工工藝要求，也需要采用等跨布置，例如，當橋梁總長度很大，設計者決定采用頂推或先簡支后連續梁施工方法時，則等跨結構受力性能較差所帶來的欠缺完全可以從施工經濟效益的提高而得到補償。如果減小邊跨長度，則邊跨和中跨的跨中彎矩都將減小。 方案確定 綜上所述，根據安全、經濟、適用、美觀預應力混凝土連續梁橋，最終選定為本次設計的推薦方案。這種分段現澆或分段預制拼裝的施工方法，國外統稱為節段施工法，用這種施工方法建成的預應力混凝土橋梁統稱為預應力混凝土節段式橋梁。由于能消除裂縫，這就擴大了對多種橋型的適應性，并提高了結構的耐久性。 （2）方案一與方案二都屬于預應力混凝土梁橋，與方案三的拱橋和方案四的斜拉橋相比，他們具有很多梁橋所有的優點： ，由于能夠充分利用高強度材料（高強度混凝土、高強度鋼筋），所以構件截面小，自重彎矩占總彎矩的比例大大下降，橋梁的跨越能力得到提高。 （3）下部結構：橋墩采用鉆孔灌注端承樁。（3）施工方案：岸跨及邊跨采用有支架施工，主拱圈建成后，進行進行骨架下吊籃現澆施工。立柱截面形式為矩形，寬度60cm，立柱間距3m。 （3）下部構造：全橋基礎均采用鉆孔灌注端承樁，橋墩為圓端形實體墩。 （4）施工方法：全橋整體采用滿堂支架整體澆筑施工法，兩端橋處也使用整體現澆法。 （2）主梁結構構造：上部結構為等截面箱梁。 比選標準 在我國，安全、經濟、適用、耐久、美觀是橋梁設計中的主要考慮因素，安全尤為重要。（2）橋梁結構造型簡潔，輕巧，反映新科技成就，體現人民智慧。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。 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。自從預應力結構產生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產生的拉應力。預應力混凝土箱型截面連續梁設計畢業論文1 概 述 預應力混凝土連續箱型截面梁橋以結構受力性能好、結構剛度好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。對預應力的理解有三個方面：預加應力使混凝土由脆性材料成為彈性材料。 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。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。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。（3）設計方案力求結構新穎，保證結構受力合理，技術可靠，施工方便。 設計方案 設計方案一 單位：cm等截面預應力混凝土連續梁橋 （1）孔徑布置：31m+31m，全長62m。采用單幅單箱雙室箱型形式。 設計方案二 簡支梁橋布置圖 單位：cm等截面預應力簡支T形梁橋（1）孔徑布置：2*31m,全長62m，％的單向橫坡，%的縱坡。（4）施工方案：全橋采用滿堂支架澆筑施工法。護欄采用金屬制橋梁護欄。 設計方案四 斜拉橋布置圖 單位：cm 獨塔斜拉橋 （1）孔徑布置：31m+31m，全長62m，雙向分開車道由橫隔梁連接（、)。 （4）施工方案：全橋采用滿堂支架施工。 ，一般可以節省鋼材30～40％，跨徑愈大，節省愈多。 4. 預應力技術的采用，不但使鋼橋采用的一些施工方法，如：懸臂拼裝、頂推法（由鋼橋的縱向拖拉施工方法演化而成）和旋轉施工法在預應力混凝土梁橋中得到新的發展與應用，而且為現代預制裝配式結構提供了最有效的接合和拼裝手段。 （3）方案一與方案二相比，一個是預應力混凝土連續梁橋，一個是預應力混凝土連續剛構橋。3 預 應 力 混 凝 土 連 續 梁 橋 總 體 布 置 橋型布置 本設計推薦方案采用兩跨一聯預應力混凝土等截面連續梁結構，橋全長62m。一般邊跨長度可取為中跨長度的（0．5～0．8）倍，這樣可使中跨跨中彎矩不致產生異號彎矩。所以跨湖、過海灣的長橋多采用等跨連續梁的布置。變高度與等高度相比較，等高度梁的缺點是：在支點上不能利用增加梁高而只能增加預應力束筋用量來抵抗較大的負彎矩，材料用量多。箱型截面還有如下優點：這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于采用懸臂施工的橋梁尤為有利。從對箱形截面的受力狀態分析表明，單箱雙室截面受力明確，施工方便，節省材料用量?？缰许敯搴穸热?2cm，支點頂板厚度取42cm；跨中處底板厚20cm，支點處底板厚為40cm,中間底板板厚成二次拋物線性變化；跨中處腹板厚度采用47cm，支點處腹板采用70cm，中間腹板厚度采用二次拋物線性變化。豎向荷載是指自重、橋面活載和施工荷載。底板除須符合使用階段的受壓要求外，在破壞階段還宜使中和軸保持在底板以內，并有適當的富裕?！?　 Lm—最大跨徑。本推薦設計方案底板由支點處以二次拋物線的形式向跨中變化。（2） 腹板內有預應力筋管道時，采用250—300mm?！　《丈细拱搴穸葏怠　　? ()　　式中：　　　 K2—墩上腹板厚度；　　　 t3s—墩上腹板厚度總和。本推薦設計方案支座處腹板厚取70cm.，跨中腹板厚取47cm。 本橋使用材料（1）使用混凝土箱梁采用C50號混凝土，墩身采用、承臺、防撞護欄、采用C40號混凝土。（3）伸縮縫伸縮縫采用HXC80A定型產品 。 。有利于結構的整體性，盡量利用伸縮縫或沉降縫、在平面上有變化處以及留茬而不影響質量處。施工段數應與主要施工過程相協調，以主導施工為主形成工藝組合。 施工分段劃分 全橋分段為32個單元，36個節點。 按矩陣位移法求解支座沉降次內力。程序一般對每一個截面挑最不利的工況內力值作為沉降次內力。其計算如下：（1）影響線的計算 將單位荷載P=1作用在各橋面的節點上，求得結構的變形及內力，可得位移影 線和內力影響線。這種情況下，車輛數和車距都是未知參數，隨具體影響線而變化，問題歸結為求具有多個變量的函數在約束條件下的極值。 橋梁的自振頻率（基頻）宜采用有限元方法計算，對于連續梁結構，當無更精確方法計算時，也可采用下列公式估算： () () 式中 —結構的計算跨徑（）；（) —結構材料的彈性模量（）；（*10^4MPa) —結構跨中截面的截面慣矩（）；(+001m^2) —結構跨中處的單位長度質量（），當換算為重力計算時，其單位應為（）；(205kg/m) —結構跨中處延米結構重力（）； —重力加速度。計算橋梁結構因均勻溫度作用引起外加變形或約束變形時，應從受到約束時的結構溫度開始，考慮最高和最底有效溫度的作用效應。當結構或結構構件需做不同受力方向的驗算時，則應以不同方向的最不利的作用效應進行組合。（2）承載能力極限狀態設計時的作用效應組合 公路橋涵結構按承載能力極限狀態設計時，按照可能出現的作用，應采用一下兩種作用效應組合： 基本組合 作用效應的基本組合是指永久作用設計值效應與可變作用設計值效應的組合。 ——汽車荷載的標準值和設計值； ——在作用效應組合中除汽車荷載效應、風效應外的其他第j個可變作用效應 的分項系數。作用效應偶然組合用于結構在特殊情況下的設計，所以不是所以公路橋涵都要采用的，一些結構也可以采用構造或其他預防措施加以解決。永久作用標準值效應與可變作用頻率值效應相組合，其效應組合表達式為： 式中 —作用短期效應組合設計值； —第個可變作用效應的頻率值系數，汽車荷載（不計沖擊力）=，人群荷載=，風荷載=，溫度梯度作用=，其他作用=；—第個可變作用效應的頻率值。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數來保證的。下表為計算得各單元配筋面積： 承載內力極限狀態控制單元截面配筋面積:單位 m*2單元位置頂/底Mg1 (kN*m)Msum (kN*m)Mj (kN*m)ey (m)Ny (kN)Ay (m^2)6I[9]底17I[20]頂8873910678828I[31]底 按正常使用極限狀態的應力要求計算 規范（JTJ D622004）規定，截面上的預壓應力應大于荷載引起的拉應力，預壓應力與荷載引起的壓應力之和應小于混凝土的允許壓應力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現拉應力，同時截面上最大壓應力小于允許壓應力。公式（1）變為 （5）公式（3）變為 （6） 由預應力鋼束產生的截面上緣應力和截面下緣應力分為三種情況討論： 截面上下緣均配有力筋Np上和Np下以抵抗正負彎矩，由力筋Np上和Np下在截面上下緣產生的壓應力分別為： （7） （8）將式（5）、（6）分別代入式（7）、（8），解聯立方程后得到 （9） （10）令 代入式（9）、（10）中得到 （11） （12）式中 Ap—每束預應力筋的面積；—預應力筋的永存應力(~)；e—預應力力筋重心離開截面重心的距離；K—截面的核心距；A—混凝土截面面積，取有效截面計算。應力束的布置要考慮施工的方便，也不能像鋼筋混凝土結構中任意切斷鋼筋那樣去切斷預應力束，而導致在結構中布置過多的錨具。預應力束的布置，不但要考慮結構在使用階段的彈性力狀態的需要，而且也要考慮到結構在破壞階段時的需要。 摩阻損失 摩阻損失指的是預應力筋與管道間的摩察損失,由規定，按以下公式計算： σcon——張拉鋼筋時錨下的控制應力（=）,μ——預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數θ——從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計，k——管道每米局部偏差對摩擦的影響系數，x——從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。. 混凝土的彈性壓縮損失 后張法構件采用分批張拉時，先張拉是鋼束由于張拉后批鋼束所產生的混凝土彈性壓縮引起的應力損失，可按下式計算： ()——在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產生的混凝土法向應力；——預應力鋼筋與混凝土彈性模量比。 對懸臂拼裝結構，作如下近似假設，可使先張拉鋼束重心處由后張拉各批鋼束產生的混凝土法向應力計算簡化：（1）每懸臂拼裝一段，相應張拉一批力筋；假設每批張拉預應力都相同，且都作用在全部預應力重心處；（2）在同一計算截面上，每一懸拼梁段自重所產生的自重彎矩都假設相等。對于鋼絲、鋼絞線，本設計中采用：=ψ 預加力引起的二次力矩 預加力所引起的二次力矩僅考慮超靜定鋼束。 正截面抗彎承載力驗算 在承載能力極限狀態下，預應力混凝土梁沿著正截面和斜截面都有可能破壞，翼緣位于受壓區的T形截面或I形截面受彎構件，箱形截面受彎構件的正截面承載能力可參照T形截面計算 （1）當符合下列條件時