公路8215482m連續剛構_橋設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失 ............. 32 混凝土彈性壓縮引起的應力損失 ............................. 33 由鋼筋松弛引起的應力損失的終極值 ......................... 33 由混凝土收縮和徐變引起的預應力損失 ........................ 34 有效預應力計算 ........................................... 35 第 5 章 次內力計算 .................................................... 36 預加力次內力計算 ............................................... 36 等效荷載基本原理 ......................................... 36 混凝土徐變次內力 計算 ........................................... 38 混凝土收縮次內力計算 ............................................ 39 溫度次內力計算 ................................................. 40 溫度對結構的影響 .......................................... 40 結構溫度場 ................................................ 40 基礎沉降次內力計算 .............................................. 42 計算方法 .................................................. 42 第 6 章 截面驗算 ...................................................... 44 內力組合 ........................................................ 44 荷載和荷載效應 ............................................. 44 內力組合 ................................................... 45 承載力極限狀態驗算 .............................................. 47 基本理論 ................................................... 48 截面驗算 ................................................... 49 正常使用極限狀態驗算 ........................................... 50 正截面抗裂驗算 ............................................ 50 截面應力驗算 ............................................... 56 預應力鋼筋拉應力驗算 ....................................... 63 變形驗算 ........................................................ 66 第 7 章 主要工程量估算 ................................................ 68 畢業設計總結 .......................................................... 69 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 VIII 頁 致謝 .................................................................. 70 主要參考文獻 .......................................................... 71 附錄 .................................................................. 72 附錄 1 畢業實習報告 ............................................... 72 附錄 2 外文資料翻譯 ................................................ 80 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒論 畢業設計的目的和意義 畢業設計的目的在于培養畢業生綜合能力，靈活運用大學所學 的各門基礎課和專業課知識，并結合相關設計規范，獨立的完成一個專業課題的設計工作。設計過程中提高學生獨立的分析問題，解決問題的能力以及實踐動手能力，達到具備初步專業工程人員的水平，為將來走向工作崗位打下良好的基礎。 本次設計的具體內容是 82＋ 154+82m 公路預應力混凝土連續 剛構 橋設計 ， 橋寬為 26m，分為兩幅，設計時只考慮單幅的設計。梁體采用單箱單室箱型截面，主梁共分 92 個單 元 ，單元長度分 3m、 、 4m 三種，合 龍 段為 2m。由于多跨連續剛構橋的受力特點，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。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。 本設計中主要利用的軟件主要有 MIDAS 20xx 版、 Excel編程計算。 MIDAS 軟件提供了一個估算配筋面積的功能，這讓本設計簡化了很多繁瑣了計算，但是估算出的配筋偏于保守，所以可以用簡化公式進行配筋檢查，這樣 不僅直觀更能對本設計進行一個初期的檢查。 由于時間 的限制和本文作者對橋梁設計方面知識接觸的程度的限制，本 設計有很多不完 善 的地方，眾多的設計施工中的實際問題都沒有考慮，很多問題，即使是考慮了也是做簡單的近似和模 擬 。 畢業設計不僅僅是對橋梁這一專業的知識應用，同時也涵蓋了計算機能力、外語以及整個土木工程專業的基礎理論，當然這些內容已經熔入了設計過程當中。在老師、同學和各種資料的幫助下，這是一個各方面能力提高的過程。 感謝學校給予的畢業設計這樣一個實踐的過程。 連續 剛構 橋回顧與展望 剛構橋與其它型式的梁橋相比，具有較為顯著的經濟性和很多優點，比如說與同 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 2 頁 等跨徑的連續梁橋相比，由于橋墩承擔一部分的彎矩，剛構橋的截面控制彎距相對減小，同時由于采用平衡懸臂施工方法，使橋梁單跨跨徑大大增大。而且墩梁固結有利于懸臂施工， 且可以減少大型支座及其養護維修和更換。 由于普通鋼筋混凝土結構存在不少缺點：如過早地出現裂縫，使其不能有效地采用高強度材料，結構自重必然大，從而使其跨越能力差，并且使得材料利用率低。 為了解決這些問題，預應力混凝土結構應運而生，所謂預應力混凝土結構，就是在結構承擔荷載之前，預先對混凝土施加壓力。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產生的拉應力。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。預應力按照施工方法又分為先張法和后張法。 我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發展。現在，我 國已經有了簡支梁、帶鉸或帶掛梁的 T 構、連續梁、桁架拱、桁架梁和斜拉橋等預應力混凝土結構體系 【 1】 。 雖然預應力混凝土橋梁的發展還不到 80 年。但是，在橋梁結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。 連續剛夠和懸臂梁作比較： 在恒載作用下，連續剛構在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；而且橋墩承受一部分彎矩，使跨中彎矩減小，從而提高其跨越能力。但是，在活載作用下，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。雖然連續剛構有很多優點，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，到后來，由于懸臂施工方法的應用，連續剛構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，這就使連續剛構方案重新獲得了競爭力，并逐步在 40— 200 米范圍內占主要地位。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續剛構都發揮了其優勢，成為優勝方案。目前，連續剛構結 構體系已經成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。 另外，由于連續剛夠體系的發展，預應力混凝土連續鋼構橋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 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 3 頁 不少雙層橋面形式。 在我國，預應力混凝土連續剛構雖然也在不斷地發展，然而，想要趕超國際先進水平，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。 4． 解決好橋梁梁體開裂和抗裂的問題，在地震活躍帶一定要對梁體進行特別的設計，防止橋梁在發生小于自身抗震級別時，由于橋體損壞而導致無法正常使用，災區人民無法逃生的問題。 另外，在設計預應力連剛構橋時，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 【 2】 。 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。 連續 剛構 橋的基本構造特點 連續 剛構 橋是超靜定結構，其結構剛度大、變形小、主梁變形的撓曲線平緩，有利于高速行車。因此其主梁截面構造、主要尺寸有下列特點： 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 4 頁 橋梁跨徑 連續剛構可以多跨相連，也可以將邊跨松開，采用支座，形成剛構一連續 梁體系。一聯內無縫，改善了行車條件；梁、墩固結，不設支座；合理選擇梁與墩的剛度，可以減小梁跨中彎矩，從而可以減小梁的建筑高度。 一般邊跨長度可取中跨長的 ~倍，如果減少邊跨長度，則邊跨和中跨的跨中彎矩均減少，此外，邊跨跨長與中跨跨長的比值還與施工方法有關，對于現場澆灌的橋梁，邊跨長度取為中跨跨長度的 倍是經濟合理，但采用懸臂施工法，考慮到一部分邊跨采用懸臂施工外，余下的邊跨部分還需另搭腳手架，為使腳手架長度最短，則邊跨長度應取中跨長度的 倍為宜 【 3】 。 箱梁根部底板厚度 采用懸 臂施工方法時，底板除承受自身荷載外，在靠近橋墩處還將承受很大的壓應力，如掛籃底模架后支反力。因此底板設計成變厚度，根部厚 (通常取墩頂梁高的1/101/12)；跨中薄 (其尺寸受跨中布置的的預應力鋼筋和普通鋼筋的控制 )大跨度連續箱梁因跨中彎矩要求底板內需配置一定數量的鋼束和鋼筋，無梗肋的箱梁下翼緣板厚至小應大于 125mm。如果達到 150mm 或 D/30 則較好 (D 為箱梁內壁凈距 )。有梗肋的梁也可采用構造要求數值