3×20m预应力空心板简支梁桥计算书.doc
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1、华北水利水电大学毕业设计 存档编号 华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 毕 业 设 计题目 桐柏县铜银路桐银桥设计 学 院 专 业 姓 名 学 号 指导教师 完成时间 2014.05 教务处制独立完成与诚信声明本人郑重声明:所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下,独立工作所取得的成果并撰写完成的,郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外,不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明并表
2、示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计作者签名: 指导导师签名: 签字日期: 签字日期:毕业设计版权使用授权书本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计的规定。特授权华北水利水电大学可以将毕业设计的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计原件或复印件和电子文档(涉密的成果在解密后应遵守此规定)。毕业设计作者签名: 导师签名:签字日期: 签字日期:目 录摘 要1Abstract2第1章 设计概况31.1 工程概况31.1.1 简介31.1.2 地质勘探资料31
3、.1.3 技术要求31.2 设计方案41.3 主梁构造布置及尺寸拟定41.3.1 横断面形式41.3.2 空心板截面的基本尺寸拟定41.4 桥面布置和构造51.4.1 桥面布置51.4.2 桥面铺装51.4.3 人行道51.4.4 桥面伸缩装置51.5 毛截面几何特性计算51.5.1 截面面积51.5.2 截面重心位置61.5.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算6第2章 主梁内力计算82.1 永久作用效应计算82.1.1 空心板自重(一期结构自重)82.1.2 桥面系自重(二期结构自重)82.1.3 铰缝自重计算(二期结构自重)82.2 横向分布调整系数82.2.1 冲击系数和车道折减系数
4、计算82.2.2 基本可变作用横向分布系数92.3 活载内力计算112.4 内力组合14第3章 预应力钢束估算及布置163.1 预应力钢筋设计163.1.1 预应力钢筋数量的估算163.1.2 预应力钢筋的布置183.2 普通钢筋设计183.3 换算截面几何特性203.3.1 换算截面面积203.3.2 换算截面重心位置203.3.3 换算截面的惯矩213.3.4 换算截面抗弯模量21第4章 预应力损失计算214.1 锚具变形、回缩引起的预应力损失214.2 预应力钢筋与台座之间的温差引起的与应力损失224.3预应力钢绞线由于钢筋松弛引起的预应力损失224.4混凝土弹性压缩引起的预应力损失22
5、4.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失234.6 预应力损失组合计算24第5章 主梁变形计算255.1 正常使用阶段的挠度计算255.2 预加力引起的反拱度计算及预拱度的设置265.2.1 预加力引起的反拱度计算265.2.2 预拱度的设置28第6章 主梁截面强度验算286.1 承载能力极限状态计算286.1.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算286.1.2 斜截面抗剪承载力计算296.2 正常使用极限状态应力计算316.2.1 正截面抗裂性计算316.2.2 斜截面抗裂性验算356.3 持久状况应力验算396.3.1 跨中截面混凝土正压力的验算406.3.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力的验算4
6、06.3.3 斜截面主应力验算416.4 短暂状况应力验算446.4.1 跨中截面456.4.2 1/4截面处466.4.3 支点截面476.5 最小配筋率复核48第7章 铰缝计算507.1 铰缝剪力计算507.1.1 铰缝剪力计算507.1.2 铰缝剪力计算517.2 铰缝抗剪强度计算52第8章 支座设计538.1 选定支座的平面尺寸538.2 确定支座的厚度548.3 验算支座的偏转548.4 验算支座的稳定性55参考文献57致 谢58附 录59英文原文59中文翻译67任 务 书75开题报告79320m预应力混凝土空心板简支梁桥设计摘 要本设计上部结构采用3跨预应力混凝土空心板桥,跨径为3
7、20m,横桥向宽度为9m,横坡为1.5%,双向两车道,荷载等级为城市B级。本设计采用了桥梁博士、CAD等专业软件,对桥梁的截面几何特性、冲击系数、横向分布调整系数和主梁内力进行了计算;在此基础上,进行了内力组合和预应力钢筋的估算和布置,并按照构造要求配置了普通钢筋;然后,根据规范对桥梁进行了承载能力极限状态和正常使用极限状态进行了安全验算。验算结果表明,桥梁的截面、强度、刚度和抗裂性等均满足规范要求。最后,通过AUTOCAD绘制了桥梁施工图纸。通过毕业设计,实现了对桥梁工程专业知识的梳理,锻炼了专业技能,提高了综合素质,为进一步学习和工作打下了坚实的基础。关键词:毕业设计;桥梁;内力计算;安全
8、验算Design of 320m simply supported girder bridge of prestressed concrete hollow slabAbstractIn the graduation design,the superstructure adopts three-span prestressed concrete hollow slab. The main span is Span of 3 x 20 m. The lateral width is up to 9m with two lanes. The cross slope is 1.5% and the
9、class of loading is grade B for the city.The major softwares are used in the design, for example, DOCTOR BRIDGE, MIDAS-CIVIL and other professional CAD software. The main design parameters are calculated such as the cross section geometric features, the impact coefficient, the transverse distributio
10、n coefficient of adjustment and the internal forces. According to the results, the load combination is done and the prestressed strands area is estimated and arrangement. Then the reinforcements are laid out according to the construction requirements. The verification for the bridge is done at ultim
11、ate capacity states and service ability limit states according to the specifications. The calculation results indicate that the cross section, the strength, the stiffness and the crack resistance are all satisfied with the specification requirements. Finally, the construction drawings are drawn with
12、 AUTOCAD software.The graduation design helps me to sort out the major knowledge, exercise the professional skills and improve the comprehensive qualities. It lays a solid foundation for further study and future work.Keywords:graduation design;bridge;internal force calculation;Safety check320m预应力混凝土
13、空心板简支梁桥设计第1章 设计概况1.1 工程概况1.1.1 简介该桥位于河南省西南部桐柏县淮河发源地。临近东环社区文化活动广场,过淮河处修建桐银桥,双向两车道,桥梁总长60m。上部结构采用简支预应力混凝土空心板,下部结构采用桩柱式墩台。1.1.2 地质勘探资料在铜银路与文化路交叉口东北角,临近东环社区文化活动广场,过淮河的地质资料如表1表1地质资料序号岩土类型颜色、成分厚度/m极限摩阻力/kPm值/ kN/m41亚砂土灰色,含少量腐植物34030002中砂灰色,主要成分为石英,长石及云母34030003亚粘土深灰色,刀切面光滑33530004中砂灰色,主要成分为石英,长石,云母3403000
14、5含砾中砂灰色,主要成分为石英,长石及云母,砾径最大为8cm,呈棱角状34030001.1.3 技术要求(1) 标准跨径:320m;(2) 计算跨径:19.6m;(3)桥梁宽度:净(23.5+21)m;(4)桥梁横坡:1.5%;(5)设计荷载:城市B级;(6)环境类别:I类;(7)设计基准期:100年;(8)每侧栏杆重量按6kN/m计,混凝土考虑10年的收缩徐变,整体升温、降温均按20考虑,其它作用根据设计情况拟定;(9)沥青混凝土重度按23kN/m3计,预应力混凝土结构重度按26kN/m3计,混凝土重度按25kN/m3计。1.2 设计方案上部结构采用预应力混凝土空心板简支梁,采用预制空心板装
15、配式施工,预应力采用先张法施工,下部结构采用桩柱式墩台。1.3 主梁构造布置及尺寸拟定1.3.1 横断面形式考虑到该工程是城市B级,320m预应力混凝土简支空心板桥的桥宽为23.5+21m,拟定桥梁横断面如图1-1。图1-1 横断面图(单位:cm)1.3.2 空心板截面的基本尺寸拟定根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范1确定预应力空心板的高跨比为1/161/22,全桥宽采用9块预制预应力空心板,每块空心板宽99cm,高90cm,空心板全长19.96m。采用先张法施工工艺,边板和中板的具体截面尺寸见图1-2。C50混凝土空心板MPa,MPa,MPa,MPa。1.4 桥面布置和构造1.4.
16、1 桥面布置根据本桥梁设计要求,该公路是二级公路,桥面的布置可确定为双向车道布置。1.4.2 桥面铺装本桥应选用沥青混凝土桥面铺装,依据公路桥涵设计通用规范2本桥的桥面铺装初定为上层为8cm厚C30沥青混凝土,下层为10cm的C40防水混凝土,两者之间加设SBS防水层。1.4.3 人行道该桥靠近社区人流量较大,可选人行道为1m,人行道做法是直接铺设在桥面板上,人行道部分用填料填高。图1-2 中板和边板截面(单位:cm)1.4.4 桥面伸缩装置根据规范要求本桥适合选用80型伸缩缝装置,共设4道。1.5 毛截面几何特性计算1.5.1 截面面积 =3840cm21.5.2 截面重心位置全截面对1/2
17、板高处的静矩为:=2(30827.693-26849.66)=7956.006cm3铰缝的面积为:=846cm2则毛截面重心离1/2板高的距离为:cm(即毛截面重心离板上缘距离为47.07cm)铰缝重心与1/2板高处的距离为:cm1.5.3 空心板毛截面对其重心轴的惯性矩计算边长为7cm的等腰直角三角形对自身重心轴的惯性矩为:cm4边长分别为8cm,11cm和8cm,12cm的直角三角形对自身重心轴的惯性矩为:cm4,cm4铰缝对自身重心轴的惯性矩为:cm4空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为: =4.305106cm4空心板截面的抗扭刚度可简化为如图1-3所示截面来近似计算:图1-3 截面抗扭刚
18、度简化计算图(单位:cm) 空心板抗扭刚度: =6.8999106cm4第2章 主梁内力计算2.1 永久作用效应计算2.1.1 空心板自重(一期结构自重)=9.984kN/m2.1.2 桥面系自重(二期结构自重)(1)栏杆及人行道构件:每侧取6kN/m。(2)桥面铺装:桥面铺装采用上层为8cm厚C30沥青混凝土,下层为10cm厚C40防水混凝土,则全桥宽铺装层每延米重力为:(0.0823+0.125)9=39.06kN/m上述自重效应是在各空心板形成整体后再加到桥上的,由于桥梁横向弯曲变形,各板分配到的自重效应是不相同的。为了计算方便,近似按各板平均分配桥面铺装重量来考虑,则每块空心板分配到的
19、每延米桥面系重力为:=5.673kN/m2.1.3 铰缝自重计算(二期结构自重)kN/m由此得空心板每延米总重力为:kN/m(一期结构自重)kN/m(二期结构自重)kN/m由此可计算出简支空心板永久作用效应,计算结果见表2-1。2.2 横向分布调整系数2.2.1 冲击系数和车道折减系数计算车道荷载冲击系数:结构计算跨径,。双车道折减系数。表2-1 永久作用效应计算表作用种类作用集度/(kN/m)计算跨径/m作用效应-弯矩(kNm)作用效应-剪力/kN跨中1/4跨支点1/4跨跨中9.98419.60479.4317359.573897.843248.921608.01319.60384.7843
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