多跨简支箱型梁桥设计计算说明
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桥梁设计计算书课程名称道桥工程设计姓名杨鑫龙学号年级与专业 2016交通工程指导教师提交日期目录一、设计资料 (4)1.1设计资料 (4)二、主梁构造布置及尺寸 (4)2.1横截面布置 (4)2.2主梁尺寸 (5)2.3横隔梁布置 (5)2.4主梁截面特性简易计算表 (5)三、主梁内力计算 (5)3.1恒载内力计算 (6)3.2活载内力计算 (8)3.3内力组合 (14)3.4弯矩剪力包络图 (15)四、预应力钢筋截面面积估算及布置 (15)4.1预应力钢筋截面面积估算 (15)4.2非预应力钢筋截面面积估算 (17)4.3预应力钢束的布置 (17)五、换算截面几何特性 (20)5.1换算截面图示 (20)5.2换算截面几何特性计算 (20)六、钢束预应力损失计算 (21)6.1预应力钢筋与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 (21)6.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失 (22)6.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失 (22)6.4预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失 (23)6.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 (24)6.6预应力钢筋张拉控制应力与各阶段预应力损失组合及有效预应力值25七、持久状况承载能力极限状态计算 (26)7.1正截面强度验算 (26)7.2斜截面抗剪强度验算 (26)7.3箍筋或弯起钢筋设计 (26)八、正常使用极限状态验算 (28)8.1正截面抗裂性验算 (28)8.2斜截面抗裂性验算 (28)8.3变形验算 (30)8.3.1使用阶段挠度计算 (30)8.3.2预加力引起的反拱计算及预拱度的设置 (31)九、主梁持久状况应力验算 (31)9.1跨中截面砼法向压应力验算 (31)9.2受拉区预应力筋最大拉应力验算 (32)9.3斜截面主应力验算 (32)十、主梁短暂状态应力验算 (33)10.1主梁短暂状态应力验算 (33)十一、主梁行车道板的内力计算及配筋 (34)11.1恒载作用 (34)11.2活载作用 (35)11.3主梁肋间内力计算 (35)11.4行车道板配筋计算 (37)11.5行车道板截面复核 (38)十二、横隔梁内力计算及配筋 (39)12.1横隔梁内力计算 (39)12.2横隔梁配筋计算 (42)12.3横隔梁截面复核 (43)十三、主梁端部局部承压验算 (43)13.1端部承压区截面尺寸验算 (43)13.2端部承压区承载力验算 (44)十四、结语 (45)十五、参考文献 (45)十六、附录 (46)附录A:主梁截面尺寸图 (46)附录B:横隔梁配筋图 (46)一、设计资料1.1设计资料(1)设计跨径:标准跨径35.82m(墩中心距离),简支梁计算跨径(相邻支座中心距离)35.22m,主梁全长35.78m。
30m预应力混凝土简支箱型梁桥设计1.1上部结构计算设计资料及构造布置1.1.1 设计资料1.桥梁跨径及桥宽标准跨径:30m;主梁全长:29.96m;计算跨径:28.66m;桥面净宽:净—9+2×1.5m。
2.设计荷载车道荷载:公路—I级;人群荷载:3kN/㎡;每侧人行道栏杆的作用力:1.52kN/㎡;每侧人行道重:3.75kN/㎡。
3.桥梁处河道防洪标准为20年一遇设计,50年一遇校核,桥下通过流量1000/s时,落差不超过0.1m。
4.桥下净空取50年一遇洪水位以上0.3m。
5.材料及工艺混凝土:主梁采用C50混凝土;钢绞线:预应力钢束采用Φ15.2钢绞线,每束6根,全梁配5束;钢筋:直径大于等于12mm的采用HRB335钢筋,直径小于12mm的采用R235钢筋。
采用后张法施工工艺制作主梁。
预制时,预留孔道采用内径70mm、外径77mm的预埋金属波纹管成型,钢绞线采用T双作用千斤顶两端同时张拉,锚具采用夹片式群锚。
主梁安装就位后现浇600mm宽的湿接缝,最后施工混凝土桥面铺装层。
6.基本计算数据基本计算数据见表5-1〖注〗本例考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。
f'ck和f'tk分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度,则:f'ck = 29.6MPa,f'tk = 2.51MPa。
1.1.2 方案拟定及桥型选择1.桥型选取的基本原则(1) 在符合线路基本走向的同时,力求接线顺畅、路线短捷、桥梁较短、尽量降低工程造价(2)在满足使用功能的前提下,力求桥型结构安全、适用、经济、美观。
同时要根据桥位区的地形、地貌、气象、水文、地质、地震等条件,结合当地施工条件,选用技术先进可靠、施工工艺成熟、便于后期养护的桥型方案。
(3)尽量降低主桥梁体高度,缩短桥长。
2.桥型方案比选根据桥位的通航要求,结合桥位处的地形地貌、地质等条件,我们对简支梁桥、悬臂梁桥、T型刚构桥三种方案进行比选(1)简支梁桥方案采用预应力混凝土箱形截面形式,此结构为静定结构,结构内力不受地基变形及温度变化等的影响,因此对基础的适应性好。
219 2021年第8期工程设计孙龙龙台州市交通勘察设计院有限公司,浙江 台州 318000摘 要:经综合考虑施工工期及桥下道路和航道的通行需求,台州路桥机场进场道路工程小伍份立交桥主跨采用1~55m 大跨径简支钢-混凝土组合梁。
钢-混凝土组合梁桥由槽型钢结构主梁与混凝土桥面板组合而成,中间通过剪力键连接,充分利用了钢结构的受拉性能和混凝土的受压性能,实现了工厂化制作,具有现场操作少、结构适应性强的优点。
文章通过对1~55m简支钢-混凝土组合梁桥设计进行计算分析,旨在为同类项目的设计提供参考。
关键词:钢-混凝土组合梁桥;大跨径;简支中图分类号:U442.5 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2021)08-0219-03钢结构桥梁具有跨越能力强、结构自重轻、建筑高度小、施工方便、周期短、对交通影响小等优点,而钢-混凝土组合梁桥除具有钢结构桥梁的优点外,还具有节省钢材、增加结构刚度和稳定性、减少钢梁腐蚀等优点,近年来得到了广泛的应用,但其也存在工程造价高、后期维护费用高等不足。
钢-混凝土组合梁桥可分为钢板组合梁桥、钢箱组合梁桥、钢桁架组合梁桥和波形钢腹板组合梁桥等,其施工过程一般是先由工厂制作钢梁节段,运至现场后进行吊装,拼装完成后施工桥面板,桥面板可采用预制和现浇两种施工方法制作。
钢-混凝土组合梁桥施工过程及施工方法的不同会影响最终主梁结构受力,可通过一些措施改善桥梁受力状况。
1 工程概况台州路桥机场进场道路工程为双向四车道一级公路,设计速度为80km/h,路基宽度为28m,预留远期拓宽条件。
路线总体呈南北走势,起点位于椒江区下陈街道,与椒新路平交,终点位于路桥区蓬街镇,与东方大道相交,路线全长约5.2km。
2 桥梁方案选择小伍份立交桥需要跨越石八线与青龙浦,由于石八线位于青龙浦北侧岸边,两者之间无设墩条件,桥梁与被交路和河流交叉角度约为124°,受通航净空限制,水中无条件设墩,需要采取一跨跨越。
跨径32米3跨预应力混凝土简支T型梁桥设计前言进入二十一世纪以来,随着我国国民经济的迅速发展和经济的全球化,我国的公路交通有了跨越式的发展。
特别是桥梁建设得到了飞速的发展,桥梁工程无论在建设规模上,还是在科技水平上,均已跻身世界先进行列。
桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分,它可以根据跨越建筑物的不同分为跨河桥和跨线桥。
本设计是位于公路的桥,全桥长96米,分3跨,跨径32米,为预应力混凝土简支T型梁桥。
本桥梁结构的设计,分为两个部分,其中上部结构由我完成。
包括原始资料选用,设计原则及江高镇大桥设计方案比选;主梁截面选择;主梁内力计算;配筋验算及附属结构设计及概预算。
桥的计算部分,包括主梁的恒载、活载内力计算,行车道板、横隔梁的设计计算。
还结合相关概预算资料进行了概预算的编制。
在本设计中主要参考了《桥梁工程》、《钢筋混凝土》、《结构力学》、《土木工程概预算》、《材料力学》、《专业英语》等专业性文献。
由于本人的能力有限,本设计不免有知识点错误以及考虑疏漏之处,敬请各位指导老师随时指出,本人将会在以后的工作和学习中努力加以改正和弥补!1原始资料1.1 资料1.1.1概述公路桥,全长96m,3跨预应力混凝土简支T形梁桥。
公路——I级,设计时速80km/h,双向四车道。
1.1.2设计标准、规范及指标1)采用分离式桥面单个宽度:0.5(防撞护栏) +0.75(人行道)+0.5m(左侧路缘带)+2×3.75(行车道)+0.5m(右侧路缘带)+0.2(护栏)=9.95m2)车辆荷载标准:公路—Ⅰ级荷载3)设计抗震基本裂度:八级设防。
1.1.3地质、气候1)地理资料:该地区土质主要分五层:1、人工填筑碎石土 2、砂土 3、粉质粘土 4、粗圆砾土 5、卵石土。
地下水类型为第四系空隙潜水,水位埋深4.0m左右;含水层主要岩性为砾砂,厚3m左右;地表水体为沙河支流,属季节性河流(勘查时无水),设计洪水频率百年一遇。
目录1 设计要求 (1)1.1 设计依据 (1)1.2 设计基本情况 (1)1.3 主要技术标准 (2)1.4 主要设计指标 (2)1.5 梁部计算 (3)1.6图纸绘制要求 (4)2 计算说明 (4)2.1 结构体系 (4)2.2 施工方法 (4)3 模型及荷载 (4)3.1计算模型 (4)3.2 计算荷载 (4)4 全梁弯矩包络图 (5)5 支承反力结果 (6)6 计算成果 (6)6.1 混凝土截面应力验算 (6)6.2 混凝土正截面抗裂验算 (11)6.3 正截面抗弯强度验算 (11)6.4 活载作用下的竖向挠度验算 (11)6.5 恒载作用下的竖向挠度验算和反拱度设置 (12)6.6 梁端竖向转角和工后徐变验算 (12)6.7 使用阶段钢束应力验算结果 (12)7 施工阶段应力验算 (12)40m有砟简支梁桥设计说明书1 设计要求1.1 设计依据《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005);《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005);《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函(2005)285号);1.2 设计基本情况(1)双直线40m有砟简支梁桥(线间距5.0m)(2)桥式结构及桥面布置:见CAD图1.3 主要技术标准1.3.1 设计荷载(1)恒载结构构件自重按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)第4.2.1条采用;C50混凝土容重取26kN/m3;二期恒载:190kN/m。
(2)混凝土收缩徐变环境条件按野外一般条件计算,相对湿度取70%。
根据老化理论计算混凝土的收缩徐变,系数如下:徐变系数终极极值:2.0(混凝土龄期6天)徐变增长速率:0.0055收缩速度系数:0.00625收缩终极系数:0.00017(3)设计活载a.列车纵向活载采用“ZK活载”,中-活载检算(注意根据规范进行折减)b.竖向动力冲击系数:按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)办理:其中冲击系数1+μ=1+α*6/(30+L),α=4*(1-h)≤2.0,L为桥梁跨度。
本科毕业设计题目: 30m预应力简支箱形梁桥结构设计学院: 土木工程学院专业: 土木工程(交通土建工程)班级: 1111班学号: 1vnvn学生姓名:hgjfgfh指导教师: 李建vn 职称:讲师二○一四年四月三十日30m预应力混凝土简支箱梁计算书摘要预应力混凝土简支箱梁桥以结构受力性能好、变形小、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。
预应力混凝土简支梁桥是一种预先储存了足够预加应力的新型梁桥,预加应力可大幅度提高梁体的抗裂性,并增加了梁的耐久性,截面尺寸减小,高跨比减小,受力明确,理论计算较简单,设计和施工的方法日趋完善和成熟。
简支箱形截面梁具有优良的力学特性:较大的刚度和强大的抗扭性能、结构简单、受力明确、节省材料、架设安装方便,跨越能力较大、桥下视觉效果好,因而被广泛地应用于城市桥梁和高等级公路立交桥的上部结构中。
本次设计的主要内容是关于预应力简支箱形梁桥的结构设计。
设计跨度是30m,双向四车道,桥面宽度15m(0.5m防撞墙+4×3.5m行车道+0.5m防撞墙),采用单箱双室箱形截面,桥轴线为直线,荷载等级:公路I级汽车荷载,地震设防烈度:7级。
梁高采用变高度梁,因梁桥在支点处截面的剪力过大,故在梁桥支点处选择变截面过渡,按一次曲线变化。
设计主要进行了桥梁总体布置及结构尺寸拟定、桥梁荷载内力计算、桥梁预应力钢束的估算与布置、桥梁预应力损失及应力的验算、内力组合验算、主梁截面应力验算。
利用软件Midas Civil 进行结构分析,根据桥梁的尺寸拟定建立桥梁基本模型,然后进行内力分析,计算配筋结果,进行施工各阶段分析及截面验算。
关键词:预应力混凝土、简支、箱梁、结构分析、内力验算30m prestressed concrete box girder calculationsBecause of the long-span pre-stressed concrete continuous box Girder Bridge have many advantages such as its big span ability, flexible construction methods, adaptability, structural rigidity, anti-seismic capability, Structure stress performance good, small deformation, less expansion joints, driving smooth and comfortable, beautiful forms, small maintenance quantity and etc a,it become the most competitive one of the main bridge ,and it becomes more and more widely used in China.This graduate design is mainly about the design of the superstructure of the road pre-stressed concrete Charpy Bridge. The span of the bridge is 30m. This design is a continuous bridge which has four lanes. The bridge deck is made of C50 water-protected concrete. It consists of 3.5m (the width of road deck) ×4 + 0.5m (the width of the sidewalk) ×2=15m; The axis of this bridge is a straight line, The design load standard is the Road One-Level Load,Seismic fortification intensity 7. And the height of girder is changing in the form of conic.The design of pre-stressed concrete continuous girder bridge is mainly the upper structure design , in the design of the main bridge layout and structure size, load calculation, bridge pre-stressing tendons estimation and layout ,the loss of pre-stress and stress of the bridge, the resultant checked, internal combination calculation, section stress calculation girder. This design using the Midas software analysis the structure, according to the size of the bridge, the basic model establishment bridge worked, then force analysis, calculation results of reinforced, for each phase analysis and construction. At the same time, consider the concrete shrinkage, Creep force times and temperature resultant t ime’s factors.Key word: Pre-stressed Concrete; Simple Support; Box girder; Structural Analysis; Checking the internal forces目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2预应力梁桥受力特点 (1)1.3预应力混凝土梁桥发展综述 (2)1.3.1国外预应力混凝土梁桥的发展 (2)1.3.2国内预应力混凝土梁桥的发展 (3)1.4我国高速公路桥梁的发展 (4)1.4.1公路桥梁发展现状 (5)1.4.2我国高速公路桥梁建设特点 (5)1.5桥梁设计的基本原则 (6)1.6预应力混凝土简支梁桥的特点 (7)1.7预应力混凝土梁桥施工技术 (8)1.8毕业设计主要内容 (8)1.9毕业设计的目的和意义 (9)第二章设计要点及构造、材料、尺寸的拟定 (10)2.1桥梁选取的基本原则 (10)2.2设计的基本资料 (10)2.3箱形截面桥梁的特点 (10)2.4主要技术标准 (11)2.5主要材料及材料性能 (11)2.6设计参数取值 (11)2.7结构概述 (13)2.7.1截面形式及截面尺寸拟定 (13)2.8计算原则及控制标准 (15)第三章结构有限元模型的建造过程 (16)3.1 Midas Civil软件介绍 (16)3.2模型建立过程 (17)3.2.1设定建模环境 (17)3.2.2设置结构类型 (18)3.2.3定义材料和截面特性值 (19)3.2.4建立结构有限元模型 (21)3.2.5定义边界条件 (23)3.2.6定义荷载 (23)3.2.7定义施工阶段 (29)3.2.8汽车荷载 (29)每四章主梁作用效应计算 (32)4.1作用分类 (32)4.2公路预应力钢筋混凝土(psc)桥梁设计设计验算内容 (34)4.2.1施工阶段法向压应力验算 (34)4.2.2受拉区钢筋的接应力验算 (41)4.2.3使用阶段正截面抗裂验算 (43)4.2.4使用阶段斜截面抗裂验算 (50)4.2.5使用阶段正截面压应力验算 (55)4.2.6使用阶段斜截面主压应力验算 (60)4.2.7使用阶段正截面抗弯验算 (65)4.2.8使用阶段斜截面抗剪验算 (71)4.2.9使用阶段抗扭验算 (78)结论 (89)致谢 (90)参考文献 (91)第一章绪论1.1概述我在进行毕业设计之前,先阅读了各种文献,对桥梁的历史和发展有一个初步的了解,同时也要对桥梁结构的各种形式有系统的了解,以便今后对毕业设计有更好的把握。
郑州航空工业管理学院毕业论文(设计)2015 届土木工程(道路桥梁方向)专业 951 班级题目某高速公路三号跨线桥设计姓名周雯晶学号*********指导教师李锐职称讲师二ОО15年 5 月12日摘要毕业设计主要是关于小跨度预应力混凝土简支箱梁桥上部结构的设计。
预应力混凝土简支箱梁桥以结构受力性能好、变形小、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。
受时间和个人能力的限制,本次毕业设计没有具体涉及到下部结构。
设计桥梁标准跨度为20m,横向布置5片箱梁,桥面宽为8.5m,设计车道数为2车道。
基础形式采用钻孔灌注桩。
设计过程如下:首先,确定主梁主要构造及细部尺寸,它必须与桥梁的规定和施工保持一致,考虑到抗弯刚度及抗扭刚度的影响,设计采用箱形梁。
顶板厚度沿全桥不变为0.18m, 底板厚度在跨中为0.18m,端部为0.25m。
其次,计算桥梁结构总的内力(包括恒载和活载的内力计算)。
然后进行内力组合,从而估算出纵向预应力筋的数目,然后再布置预应力钢丝束。
再次,计算后张法中各个阶段的预应力损失。
最后进一步进行截面强度的验算,其中包括承载能力极限状态和正常使用极限状态。
在正常使用极限状态验算中包括计算截面的混凝土法向应力验算、预应力钢筋中的拉应力验算、截面的主应力计算,预应力阶段和使用阶段主梁截面的强度和变形验算、锚固区局部强度验算和挠度的计算。
设计最后结合本桥的特点编制施工方案,主要包括上部结构施工,下部结构基础和墩身的施工工艺等。
ABSTRACTGraduation is mainly on small-span prestressed concrete bo x girder bridge structure design.Prestressed concrete box gird er bridge with good mechanical properties of the structure, deformation is small, the driving comfort comfortable, a smal l amount of maintenance engineering, seismic and strong abili ty to become the most competitive one of the main bridge.An d personal capacityby the time constraints, this graduation d esign is not specifically related to the lower part of thestructure.symmetrical Span bridge design standards for the 20m,transverse standard span bridge 5 pieces,bridge the width of 8.5m,design for 2 lanes lane number.symmetrical balance pour ing concrete. Design process is as follows:First, the beams of the main structure and the size, it must correspond with the provisions of the bridge and wo rking together to resist and stiffness and to turn the stif fness of the design adopts the box girder. The thickness of the whole bridge is 0.18 m, floor thickness in the cross for 0.18 m, ends for 0.25 m.The second step to analyze internal gross force of the structures (including dead load and lived load), the internal force composition can be done by using the compute results . According to the internal force composited, the evaluated amount of longitudinal tendons can be worked out, then we c an distribute the tendons to the bridge.Again, after the calculation of the law of the stages i n prestressed.The last steps is checking the main cross section. the work includes the load-caring capacity ultimate state and thenormal service ability ultimate state as well as the main s ection,s being out of shape. Prestressed and uses the stage of the beam intensity of the sectional and other addend, fixing local strength and the addend elements.This design is all a design drawing a computer-aided des igning draw up documents, typesetting, a computer and print out the papers .目录一、设计基本资料 (6)二、箱型梁构造形式及相关参数设计 (7)三、主梁作用效应计算 (10)1、永久作用效应计算(边主梁) (10)2、可变作用效应计算 (12)四、预应力刚束的估算及布置 (19)1、预应力钢束数量的估算 (19)2、预应力钢束布置 (19)五、计算主梁截面几何特性 (24)1 截面面积及惯矩计算 (24)2 、截面静距计算 (28)3 截面几何特性总表 (32)六、钢束预应力损失计算 (33)1 预应力钢束与管道臂之间的摩擦引起的预应力损失 (33)2、由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 (34)3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 (36)4 由钢束应力松弛引起的预应力损失 (38)5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 (39)6 成桥后由张拉刚束产生的预加力作用效应计算 (43)7 预应力损失汇总及预加力计算 (43)七、承载能力极限状态计算 (45)八、持久状况正常使用极限状态抗裂验算 (50)1、正截面抗裂验算 (50)2、斜截面抗裂性验算 (51)九、持久状况构件的应力验算 (56)十、短暂状况构件的应力验算 (65)十一、主梁端部的局部承压强度验算 (67)1、局部承压区的局部验算 (67)2、局部抗压承载力验算 (68)十二、主梁变形验算 (70)1、计算由预加力引起的跨中反拱度 (70)2、计算由荷载引起的跨中挠度 (74)3、结构刚度验算 (74)4 、预拱度的设置 (75)十三、施工方法简述 (75)参考文献 (77)本预应力混凝土箱型梁桥为跨已有乡间小路的跨线高速公路梁桥。
多跨简支箱型梁桥毕业设计计算说明书第一章桥梁设计概况1、设计技术标准(1)设计荷载:公路Ⅱ级;(2)桥梁宽度:净-7m+2×0.5m;(3)桥梁跨径:32+40+32;(4)路面横坡:2%;2、结构形式:上部结构为预应力混凝土箱梁;3、材料:混凝土采用C40以上混凝土;钢筋采用热轧R235、HRB235即HRB400钢筋;预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋;按构造配置的钢筋网可采用冷轧带肋钢筋;预应力混凝土构件中的预应力钢筋应选用钢绞线,钢丝;3、地震动参数:地震动峰值加速度0.05g;4、桥址条件:桥址区内场地可划分为可进行建筑的一般地段,场地类别属Ⅰ类;第二章桥跨布置方案比选及尺寸拟定2.1方案比选本设计桥梁的形式可考虑拱桥、简支梁桥、连续梁桥三种形式。
从实用、安全、经济、美观、环保以及占地与工期多方面比选,最终确定桥梁形式。
桥梁设计原则:(1)实用性。
桥梁必须实用,要有足够的承载力。
能保证行车的畅通、舒适和安全。
既满足当前的需要,又要考虑今后的发展。
要能满足交通运输本身的需要,也要考虑到支援农业等等。
(2)安全性。
桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要,能够保证其耐久性和稳定性以及在特定地区的抗震需求。
(3)经济性。
在社会主义市场经济体制的今天,经济性是不得不考虑的重要因素。
在能够满足桥两个方面需求的情况下要尽量考虑是否经济,是否以最少的投入获得最好的效果。
(4)美观性。
在桥梁设计中应尽量考虑桥梁的美观性。
桥梁的外形要优美,要与周围环境相适应,合理的轮廓是美观的主要因素。
(5)环保性。
随着经济的发展,生活水平的不断提高,人们对环境保护提出了更高的要求,在建筑领域,一个工程的建设不能以牺牲环境作代价,在保证顺利工的前提下要尽量避免对环境的破坏以实现经济的可持续发展。
应根据上述原则,对桥梁作出综合评估:(1)梁桥:梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下,其支座仅产生垂直反力,而无水平推力的桥梁。
预应力混凝土梁式桥受力明确,理论计算较简单,设计和施工的方法日臻完善和成熟。
预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征:(a)混凝土材料以砂、石为主,可就地取材,成本较低;(b)结构造型灵活,可模型好,可根据使用要求浇铸成各种形状的结构;(c)结构的耐久性和耐火性较好,建成后维修费用较少;(d)结构的整体性好,刚度较大,变性较小;(e)可采用预制方式建造,将桥梁的构件标准化,进而实现工业化生产;设计荷载的比重,既节省材料、增大其跨越能力,又提高其抗裂和抗疲劳的能力;(j)预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段,通过施加纵向、横向预应力,使装配式结构集成整体,进一步扩大了装配式结构的应用范围。
简支梁:简支梁可以降低梁高,节省工程数量,有利于争取桥下净空,并改善景观;其结构刚度大,具有良好的动力特性以及减震降噪作用,使行车平稳舒适,后期的维修养护工作也较少。
从城市美学效果来看,连续梁造型轻巧、平整、线路流畅,将给城市争色不少。
连续梁:目前我国道路桥梁结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。
简支梁受力明确,因温度变化产生的附加力、特殊力的影响小,设计施工易标准化、简单化。
(2)拱桥:拱桥的静力特点是,在竖直何在作用下,拱的两端不仅有竖直反力,而且还有水平反力。
由于水平反力的作用,拱的弯矩大大减少。
如在均布荷载q 的作用下,简直梁的跨中弯矩为ql2/8,全梁的弯矩图呈抛物线形,而设计得合理的拱轴,主要承受压力,弯矩、剪力均较小,故拱的跨越能力比梁大得多。
由于拱是主要承受压力的结构,因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料,混凝土等来建造。
石拱对石料的要求较高,石料加工、开采与砌筑费工,现在已很少采用。
由墩、台承受水平推力的推力拱桥,要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力,因而修建推力拱桥要求有良好的地基。
对于多跨连续拱桥,为防止其中一跨破坏而影响全桥,还要采取特殊的措施,或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。
(3)方案比选及截面形状选定:由上述条件可知,根据本设计具体的情况,制作拱桥难度较大,放弃拱桥方案。
简支梁结构简单施工方便,箱形简支梁桥主要用于预应力混凝土梁桥。
尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁结构和跨度较大的斜交桥和弯桥。
最后选定简支梁箱形梁桥。
2.2 主梁尺寸拟定2.2.1 箱梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高跨比通常为1/15 ~ 1/25,本设计的主梁高度采用160cm,其高跨比为 1/20和1/25。
2.2.2 箱梁顶、底、腹板的厚度箱梁顶板主要考虑桥面板手里需要,考虑受力要求外,还要考虑布置预应力钢束到的需要,拟定高度为30cm,腹板厚度考虑布置预应力钢束到的需要和抗剪墙厚度的要求,定为30cm,底板拟定高度为30cm.腹板和顶板接处做成0.15m 0.15m的承托,使箱壁剪力流能顺利传递,避免在转角处产生过大的应力集中。
2.3 横隔梁设置为方便施工,各主梁均不设跨中横隔梁,反设端横隔梁,各主梁之间的横向联系依靠现浇湿接缝来完成。
横截面布置图如下:2.4 主梁全截面几何特征的计算第3章结构内力计算3.1 箱梁自重(一期恒载)由主梁构造,故一期恒载集度有:gi=4.5225×25=109.219KN/m3.2 二期恒载二期恒载由护栏及桥面铺装构成。
g1=2×24⨯0.5/2.5 = 9.6 KN/mg2=(0.06+0.14)/2⨯8⨯24+0.05⨯8⨯23= 28.4KN/mg i =g1+ g2=38 KN/m3.3 恒载内力设X 为计算截面至左支承中心的距离,令α=X/L,则箱梁的恒载内力计算见表3—1表3—1 恒载内力计算表计算数据 L= 31.40 m L 2= 985.96 m 2项目g iM g =α(1-α) ⨯ L 2⨯g i /2(KN/m) V g =(1-2α)⨯L ⨯g i /2(KN) 跨中 四分点 四分点 支点 α0.5 0.25 0.25 0 α(1-α)/2 0.125 0.0938 (1-2α)/20.25 0.5 第一期恒载 109.219 13460.7 10100.9 857.4 1714.7 第二期恒载 38.0 4683.31 3514.36298.3 596.6计算数据L= 39.40m L 2= 1552.36 m 2项目g iM g =α(1-α) ⨯ L 2⨯g i /2(KN/m) V g =(1-2α)⨯L ⨯g i /2(KN) 跨中 四分点 四分点 支点 α0.5 0.25 0.25 0 α(1-α)/2 0.125 0.0938 (1-2α)/20.25 0.5 第一期恒载 109.219 21193.4 15903.5 1075.8 2151.6 第二期恒载 38.0 7373.71 5533.23374.3 748.63.4 活载内力计算3.4.1 冲击系数和车道折减系数车道荷载的冲击系数22f lπ=均小于1.5HZ 取 0.05μ=。
双车道不考虑汽车荷载折减,所以车道折减系数ξ=1.0 3.4.2 计算活载内力公路——二级车道荷载由均布荷载q k = 0.75⨯10.5=7.875 KN/m 和集中荷载P K =()31.451801800.75214.2505-⨯⎡⎤+⨯=⎢⎥-⎣⎦KN P K =()39.451801800.75238.2505-⨯⎡⎤+⨯=⎢⎥-⎣⎦KN两部分组成,计算剪力效应时,集中荷载标准值P K 应乘以1.2的系数,即计算剪力时,P /K =1.2 当L=31.4m 时, P K = 1.2⨯214.2=257.04 KN L=39.4m 时, P K = 1.2⨯238.2= 285.84 KN由杠杆原理法计算出荷载横向分布系数c m =1.3053.4.2.1 计算跨中截面最大弯矩及最大剪力211=123.2458l ω=/194.045 ,117.859.854l y ==/m 111(1)() 1.0511.305(7.875123.245214.27.85)3633.9K c kKN Mq y m MP μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∙∑'111(1)() 1.051 1.305(7.875194.045238.29.85)5308.9K c kM KN Mq y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∙∑2111= 3.925 4.925222l ω⨯⨯=/ ,20.5y =m22(1)() 1.051 1.305(7.875 3.925257.040.5)218.5K c kQ KNq y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∑'22(1)() 1.051 1.305(7.875 4.925285.840.5)249.0K c kQ KNq y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∑图3-1Pk=257.04KN/285.84KN3.4.2.2 计算四分点截面最大弯矩及最大剪力313=92.434145.534216l l ω⨯⨯=/ , 335.88757.387516l y ==/m 233(1)() 1.051 1.305(7.87592.434214.27.85)3301.5K c kKN Mq y m MP μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∙∑'233(1)() 1.051 1.305(7.875145.534238.29.85)4785.4K c kM KN Mq y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∙∑4133=8.8311.08244l ω⨯⨯=/ ,40.75y =m44(1)() 1.051 1.305(7.8758.83257.040.75)359.4K c kQ KNq y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∑'44(1)() 1.051 1.305(7.87511.08285.840.75)413.3K c kQ KNq y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∑3.4.2.3 计算支点截面最大剪力3/4四分点截面剪力图3-271=15.719.72lh ω=/,71y =77(1)() 1.051 1.305(7.87515.7257.041)521.6K c kQ KN q y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∑'77(1)() 1.051 1.305(7.87519.7285.841)604.2K c kQ KNq y m P μξω=+⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=∑3.5 内力组合计算表3—2 内力组合表L=31.4m 时,内力组合表 荷载类别跨中截面四分点截面支点截面 M V M V V KN*m KNKN*m KN KN 第一期荷载 13460.7 0 10100.9 857.4 1714.7 第二期荷载 4683.3 0 3514.4 298.3 596.6 总荷载 18144.0 0 13615.3 1155.7 2311.3 车道荷载 3633.9 218.5 3301.5 413.3 521.6 恒+活 21777.9 218.5 16916.8 1569.0 2832.9 Sj=1.2恒+1.4活 26860.3 305.9 20960.5 1965.5 3503.8 恒+0.7活 20687.7 153.0 15926.3 1445.0 2676.4 提高后的sj 47548 458.936886.83410.56180.2L=39.4m 时,内力组合表支点剪力图3-3荷载类别跨中截面 四分点截面 支点截面 M V M V V KN*m KNKN*m KN KN 第一期荷载 21193.4 0 15903.5 1075.8 2151.6 第二期荷载 7373.7 0 5533.2 374.3 748.6 总荷载 28567.1 0 21436.7 1450.1 2900.2 车道荷载 5308.9 249.0 4785.4 413.3 604.2 恒+活 33876.0 249.0 26222.1 1863.4 3504.4 Sj=1.2恒+1.4活41713.0 348.6 32413.6 2318.7 4326.1 恒+0.7活 32283.3 174.3 24786.5 1739.4 3323.1 提高后的sj 73996.3 522.957200.14182.17649.2经计算可知,两种不同的跨径受力,跨径大的箱梁需承受较大的力。