中大跨度先簡支后預應力混凝土連續(xù)t梁設計畢業(yè)設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 續(xù)上表名稱 項目 符號 單位 數據pkfMPa 鋼絞線 標準強度彈性模量 EMPa 105青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）4名稱 項目 符號 單位 數據pdfMPa 1260抗拉設計強度最大控制應力 con? 13956fMPa 1209持久狀態(tài)應力標準荷載組合 .pkMPa 12091?kN/ m179。 kN/ m179。 鋼筋混凝土瀝青混凝土鋼絞線 3kN/ m179。 鋼絞線與混凝土的彈性模量比 EP?無量綱 注： 39。fck、 39。t分別為鋼束張拉時混凝土軸心抗壓、抗拉強度標準值，本設計考慮混凝土強度達到設計強度的 90%時開始張拉預應力鋼束，即混凝土強度等級為 C45 時開始張拉鋼束，因 39。f = MPa, 39。ftk =。青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）5第 2 章 設計要點及結構尺寸擬定 設計要點本橋上部結構為 3 跨預應力混凝土連續(xù)梁橋，采用先簡支后連續(xù)施工方法，即采用如下施工方法：（1）預制簡支 T 梁，吊裝到位；（2）澆筑墩頂連續(xù)段接頭混凝土，達到設計強度后，張拉負彎矩區(qū)預應力鋼束并壓注水泥漿；（3）再拆除臨時支座，完成體系轉換；（4）完成主梁橫向接縫澆筑；（5）最后進行防撞護欄及橋面鋪裝施工。預應力鋼束必須待混凝土立方體強度達到設計混凝土強度等級的 90%后（且齡期不小于 4d） ，方可張拉。預制梁內正彎矩鋼束采用兩端同時張拉，錨下控制應力為 ?；墩頂橋面現(xiàn)澆層負彎矩鋼束采用單端張拉，錨下控制應力為 2.，未計入預應力鋼筋與錨圈口之間的摩擦損失。主梁按部分預應力混凝土 A 類構件設計。 結構尺寸的擬定 主梁片數與主梁間距主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經濟，同時加寬翼緣板對提高主梁截面效率指標 ?很有效，故在許可條件下應適當加寬 T 梁翼緣板。本設計主梁中梁翼緣板寬度為 240cm,邊梁翼緣板寬度為 240m,由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭。因此主梁的工作截面有兩種：預施應力、運輸、吊裝階段的小截面（內梁翼緣寬 120cm，外梁翼緣寬 205cm） ，二期恒載施工以及運營階段的大截面。單幅橋面寬為 12m，選用 5 片 T 梁。主梁橫斷面布置如圖 21 所示。青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）6 主梁結構尺寸的擬定主梁采用 T 形截面，梁高為 ，高跨比為 H/L=1/。T 梁截面如圖 22所示。本橋上部結構為 3 跨 32m+35m+32m 預應力混凝土連續(xù)梁橋，施工方法為先簡支后連續(xù)，考慮伸縮縫的設置，實際橋跨長度為 ，即在橋的兩頭各設8cm 的伸縮縫，主梁立面與平面構造如圖 23 所示。預制安裝時，邊跨的預制梁長為 ，計算跨徑為 ，中跨的預制梁長為 ，計算跨徑為；簡支變連續(xù)后邊跨計算跨徑為 ，中跨計算跨徑為 35m。 205317035 205317035170424242444848484848圖 21 主梁橫斷面布置圖（單位：cm） 橫截面沿跨長的變化如圖 23 所示，本設計主梁采用等高形式，橫截面的 T 梁翼緣板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應力，也為布置錨具的需要，在距梁端 2m 范圍內將腹板加厚到與馬蹄同寬，同時馬蹄寬度為480mm，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從四分點附近（第二道橫隔梁處）開始向支點逐漸抬高，在馬蹄抬高的同時，腹板寬度亦開始變化。 橫隔梁的設置 模型試驗結果表明，在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當該處有橫隔梁時比較均勻，否則，荷載直接作用下的主梁彎矩就很大。為減小對主梁設計起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中設置一道中橫隔梁。跨度較大時應設置較多的橫隔青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）7梁。本設計在橋跨中心、四分點和支點處設置 5 道橫隔梁，間距為邊跨 ，中跨為 m。詳見圖 23。 跨 中 中 梁 梁 端邊 梁跨 中 梁 端35 170 35 35 1704816202446 94620201648613561356060 20202242016 20223585 120240162022420602022169204861353585120240240240 35162048965016184202251561356135 圖 22 T 梁橫斷面圖（單位：cm）青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）82020201020202022080802032017508220 52,8140202015080808080809503201750I邊跨中跨橋墩中心線 現(xiàn)澆中橫梁背墻前緣線伸縮縫預留槽端支座中心封錨端臨時支座中心線中跨半平面 橋墩中心線邊跨負彎矩鋼束槽口半I—I中跨中心線B槽口A槽口(一期濕接縫施工范圍)(一期濕接縫施工范圍)(二期濕接縫施工范圍)負彎矩鋼束槽口預制梁預制梁端支座中心臨時支座中心線臨時支座中心線 現(xiàn)澆中橫梁負彎矩鋼束槽口231616 2803216952.B槽口A槽口 028039587520570170170170205142424241104848 48484815152010 104848484848 圖 23 主梁構造立面與平面圖（單位：cm）青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）9 毛截面幾何特性計算毛截面幾何特性是結構內力、配束及變形計算的前提。由于梯形分塊法是目前各種商用橋梁電算軟件的最常用的方法（即節(jié)線法） ，所以本設計也采用梯形分塊法計算毛截面的幾何特性。 計算原理橋梁中的 T 形、工字形截面以及箱形截面都可分割成許多梯形，設其中任意梯形如圖 24 所示，其上底、下底和高分別為 a、 b 和 h，它的幾何特性為： 形 心 軸yc圖 24 梯形截面示意圖 面積 A =（ a+b） h/2 形心軸位置 yc=（ b+2a） h/3(a+b) 對形心軸的慣性矩 Ic=（ a2+4ab+b2） h3/36(a+b) 當 a=0 或 b=0 時，梯形變成了三角形，上述公式仍適用。 如圖 25 所示的 T 形截面計算方法如下。 1234556bb6xy 圖 25 T 形截面梯形分塊示意圖 青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）10按梯形分塊分為 5 個梯形塊，共 6 條節(jié)線。每條節(jié)線距離截面底緣 x 軸的距離為 hi，節(jié)線寬度為 bi 。第 i 個梯形分塊，其上底寬 a = bi+1，下底寬 b = bi ，高 h = hi+1 – hi ，代入幾何特性計算公式可得： 面積 11())2i iiibhA???形心軸位置 1(3()iiiiciy? 對自身形心軸的慣性矩 32211)(4)6iiiici ibbhI????對整體截面底緣 x 軸的面積距 ()ixiicyShA 根據慣性矩的移軸原理，梯形分塊 i對 x 軸的慣性矩為 2()xiciiicyhIA??將各個梯形的 iA、 xiS和 iI疊加起來，即可得到整個截面面的面積 A、對 x軸的面積距 x和慣性矩 1ni??， 1nxxiiS?， 1nxiI??。整個截面的形心軸至截面底緣 x 軸的距離為 /xSy。整個截面對形心的慣性矩為 2cxAI?。 截面幾何特性計算結果本設計主梁截面變化不大，其預制中梁跨中、支點截面，預制邊梁跨中、支點截面以及成橋后的跨中及支點的幾何特性可采用以上方法求得，其結果見表 21。 表 21 截面幾何特性計算結果 截面位置 截面積 A（m 2） 截面慣性矩 I(m4) 中性軸至梁底的距離 （m）跨中 支點 跨中 支點 跨中 支點 跨中 支點 注：表中所列為毛截面值。青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）11 檢驗截面效率指標 ρ對于中梁跨中截面：上核心距 msAyx?????下核心距 .(2)s??截面效率指標： ..?????對于邊梁跨中截面：上核心距 . msAyx??? 下核心距 ..()s????截面效率指標： ???表明以上初擬的跨中截面是合理的。對于成橋邊梁支點截面：上核心距 msAyx????? 下核心距 ..(21)s??青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）12青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）13第 3 章 主梁自重作用效應計算 結構自重效應計算在結構自重作用效應計算之前，簡要介紹本設計施工過程。如圖 31 所示，全橋施工過程可分以下 4 個階段。第一施工階段，為主梁的預制階段，待混凝土達到設計強度 90%后張拉正彎矩區(qū)預應力鋼束，并壓注水泥漿，再將各跨預制主梁安裝就位，形成由臨時支座支承的簡支梁狀態(tài)。第二施工階段，先澆筑兩跨之間的連續(xù)段接頭混凝土，達到設計強度后，張拉負彎矩預應力鋼束并壓注水泥漿。第三施工階段，拆除全部臨時支座，主梁支承在永久支座上，完成體系轉換，再完成橫向接縫澆筑，最終形成三跨連續(xù)梁的空間結構。第四施工階段，進行防撞護欄及橋面鋪裝施工。 第 一 施 工 階 段第 二 施 工 階 段第 三 施 工 階 段第 四 施 工 階 段 圖 31 施工階段示意圖由施工過程可知，結構自重作用效應是分階段形成的，主要包括：預制 T 梁一期結構自重作用荷載集度（g 1）,成橋后 T 梁一期結構自重作用荷載集度增量（?g1） ，二期結構自重作用荷載增量（g 2） 。針對本設計橫斷面的具體構造特點，將空間橋跨結構簡化為平面結構進行計算，即只對由單片 T 梁構成的三跨簡支轉連續(xù)梁橋進行結構分析，在汽車荷載作用效應計算時考慮荷載橫向分布系數，結構自重作用空間效應按每片梁均青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）14分計算。 結構自重作用荷載集度計算1 .預制 T 梁自重作用荷載集度（g 1）（1）預制 T 梁邊梁一期結構自重作用荷載集度：邊跨： ??????????? ?? ?? .6/kNm中跨： ????????????? ?? ?? 6./kNm （2）預制 T 梁中梁一期結構自重作用荷載集度：邊跨： ??..????????? ?? ?? 中跨： ????????????? ?? ?? 2695/k2. 成橋后 T 梁一期結構自重作用荷載集度增量（ ?g1） 預制梁計入每片梁間現(xiàn)澆橋面板及橫隔梁濕接縫混凝土后的結構自重作用荷載集度即為成橋后 T 梁一期結構自重作用荷載集度增量。（1）成橋后 T 梁邊梁一期結構自重作用荷載集度增量：邊跨： ()????? ??中跨： ? ?1....0/??kN/m（2）成橋后 T 梁中梁一期結構自重作用荷載集度增量：青 島 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）15邊跨： ? ?????? ?? 中跨： .. .69/ 3. 二期結構自重作用荷載集度（g 2）二期結構自重作用荷載集度為橋面鋪裝與護欄自重集度之和。 橋面鋪裝采用 12cm 瀝青混凝土鋪裝，且鋪裝層寬為 11m，瀝青混凝土的重度為 24 3/kNm，一側護欄按每延米 3m混凝土計，混凝土重度按 25 3/kNm計，因橋橫向由 5 片梁組成，則每片梁承擔全部二期永久作用效應的 1/5。2()????? 內力計算本橋為先簡支后連續(xù)的連續(xù)梁橋，施工過程中包含了結構體系的轉換，所以結構自重內力計算過程必須首先將各施工階段產生的階段內力計算出來，然后進行內力疊加。第一施工階段，結構體系為簡支梁結構，自重作用荷載為 g1。 第二施工階段，由于兩跨間接頭較短，混凝土重量較小，其產生的內力較小，且會減小跨中彎矩，故忽略不計。 第三施工階段，結構體系已轉換為連續(xù)梁，因臨時支座間距較小，忽略臨時支座移除產生的效應，故自重作用荷載僅為翼緣板及橫隔梁接頭重力，即 Ag1。第四施工階段，結構體系為連續(xù)梁，自重作用荷載為橋梁二期結構自重作用