基于Moodle平台的网络课程.doc
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1、摘要本设计为京杭运河大桥主桥上部结构,本桥跨度是42.013+70+40.341,截面为单箱单室。悬臂桥施工方法用平衡悬臂施工。设计荷载为7级,按八级设防。主桥上部结构施工阶段计算,按照梁段划分施工顺序及工艺,对每一梁段均考虑挂篮移动就位、浇筑混凝土、张拉预应力等三个施工过程。结合工程实际情况,施工计算共分了31个受力阶段,用桥梁计算通用程序分别对各梁段施工过程中的内力、应力、挠度进行了计算和验算。设计中主桥按先边跨合拢,后解除临时锚固,最后中跨合拢的顺序考虑,合拢温度严格控制在1116。拟定主梁纵、横断面尺寸;采用桥梁博士结构设计程序计算施工阶段和成桥后的主梁各控制截面的恒载内力、活载内力、
2、温度内力及基础沉降引起的内力,分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合;估算预应力钢束数量并确定束数;布置钢束位置;对各控制截面进行强度、应力验算,各项验算均满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范要求。此外,还进行了桥面板设计。【关键词】:预应力混凝土连续梁桥;悬臂浇注施工;作用效应组合;桥梁博士;方案比选AbstractThe design is for the Beijing-Hangzhou Grand Canal Bridge bridge structure the span of which is 42.013m+75m +41.m.and the secti
3、on is single-box. The cantilever bridge use the methode of Balanced Cantilever construction .As aresult of the design load for seven, we use eight for security.The main structure of the bridge construction phase can be devide into three phases, in accordance with the beam of the order and process of
4、 construction of each beam as wellas the Cradle mobile place, pouring concrete, three-prestressed construction process being taken into account. Works with the actual situation, the construction of the calculation is divided into 31 stages of the force, "General procedures for calculation of th
5、e bridge," were the construction of the beam in the process of internal forces, stress, deflection was calculated and checked. The design of the main bridge across-the first closure, after the lifting of temporary anchor, the last in order to consider the cross-Closure, closure strictly control
6、 the temperature in the 11 16 The size of vertical and cross section of girder is determined. The internal force of construction and operational phase of the control section is calculated using Doctor Bridge structure-design, which include the dead load, the live load, temperature internal forces an
7、d infrastructure caused by the internal forces of the settlement. The intensity and stress of Control section is computed respectively according to the ultimate limit state of bearing capacity and the ultimate limit state of normal usage the Combination for action effects. The number of prestressed
8、bond is estimation and arranged them. Checking satisfy the requirement of Highway of reinforced concrete and prestressed concrete bridge design code. In addition, the bridge deck is designed. Key words: Continuous prestressed concrete girder bridge;balanced cantilever construction;combination for ac
9、tion effects;Doctor Bridge ;scheme choice 目录1 绪论82 桥梁设计122.1 桥梁跨径布置和箱梁截面尺寸拟定122.1.1 跨径比122.1.2 梁高122.1.3 顶板厚度132.1.4 底板厚度132.1.5 腹板132.1.6 连续通长束不宜过长142.1.7 普通钢筋是预应力砼结构中必须配置的材料142.1.8 关于扁波纹管、扁锚的采用152.1.9 关于钢铰线的弹性模量152.1.10 锚头或齿板的压陷、压崩破坏162.1.11 横向失稳问题162.1.12 先张法预应力混凝土构件的放张162.1.13 超张拉问题162.1.14 灌浆、封
10、锚172.2 引桥上部构造设计要点172.2.1 遵循的技术标准及规范172.2.2 主要材料182.3 设计桥梁192.2.1 桥型方案192.2.2 上、下部构造202.2.3 结构分析212.2.4 预应力体系222.2.5 悬臂施工时期荷载引起的结构内力计算232.2.6 连续梁在运营阶段的结构内力计算242.2.8 预应力混凝土结构的配筋计算252.2.9 施工顺序252.2.9 其他注意事项282.3 预应力施工342.3.1 预应力管道质量342.3.2 预应力钢铰线342.3.3 垫板352.3.4 预应力质量的控制352.3.5 支座、临时支座353 系统的基本介绍363.1
11、 系统功能系统的基本功能363.1.1 线桥梁363.1.2 斜、弯和异型桥梁373.1.3 基础计算373.1.4 截面计算373.1.5 横向分布系数计算383.1.6 打印与帮助系统383.2 系统的特色功能383.2.1 材料库383.2.2 自定义截面383.2.3 自定义报告输出383.2.5 调束工具393.2.6 调索工具393.2.7 脚本的输入输出394 总体信息输入404.1 基本信息404.1.1 计算类别404.1.2 桥梁环境414.1.3 计算内容414.1.4 附加信息414.1.5 形成刚臂时决定节点位置的单元号424.1.6 计算细节控制424.1.7 规范
12、434.1.8 更新显示434.1.9 帮助434.2 钢束参考线定义444.3 估算配筋信息454.4 初始状态信息454.5 桥梁博士关于材料定义问题465 单元信息输入475.1 单元的基本信息475.2 截面几何描述475.3 用快速编译器编辑3跨连续梁485.4 单元编辑总结525.5 注意536 钢筋束信息输入556.1 数据准备556.2 钢束几何描述556.2.1 竖弯输入556.2.2 平弯586.3 经验总结587 施工阶段617.1 全局挂篮编组617.2 操作实例627.3 注意658 正常使用阶段688.1 功能688.2.基本信息698.2.1 外力荷载描述698.
13、2.2 其它静荷载698.2.3 活荷载718.2.4 说明729 验算阶段749.1 控制因素749.2 常见提示7410 图形输出75外文翻译76总结87参考文献88致谢891 绪论 自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来,悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用,从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。 我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥,至今已有40多年的历史,比欧洲起步晚,但近对年来发展迅速,在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异,预应力混凝土梁桥的设计技术与
14、施工技术都已达到相当高的水平。a.1978年交通部颁布了我国第一部公路预应力混凝土桥梁设计规范,该规范按单一系数极限状态设计理论编制,比以往采用的破坏阶段理论规范前进了一步。b1985年交通部颁布了公路桥涵设计规范,其中公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85将单一系数改成多系数,以塑性理论为基础作强度极限计算,以弹塑性或弹性理论为基础作正常使用极限计算。85规范原则上是参照1978年CEB-FIP的国际标准规范,即Medelcodeforcon creteStrUctures编制的。c.JTK02385规范允许桥梁构件按部分预应力混凝土(ppc)设计。A类构件-在短期荷载作
15、用了截面受拉边缘允许出现拉应力,但拉应力值不超过规范中的规定限值,如有些箱梁的顶板横向预应力是按A类构件设计的。B类构件-在短期荷载作用下,截面受拉边缘允许出现裂缝,即拉应力值超过规范中的规定限值,目前在大跨径预应力箱梁桥设计中未见采用。PPC构件具有节约钢材、降低造价、能减少由预应力引起的反拱度、改善结构受力性能等优点,已在一般公路桥梁和城市桥梁工程中逐步推广应用。 2)桥梁结构分析专用软件和CAD技术a.自70年代后期以来,我国桥梁结构分析专用软件和CAD技术得到大力开发和应用。其中包括采用有限元法编制的桥梁通用综合程序以及许多桥梁专用程序,实现设计、计算。绘图一体化,大大提高了计算精度和
16、速度,特别是用于大量重复计算、局部应力分析、设计方案优化。大跨径预应力混凝土桥梁的结构分析设计软件开发和推广应用,适应了我国桥梁建设高速发展的需要。b.计算机技术已被广泛应用于大跨径预应力混凝土连续梁桥的施工控制。使得成桥后的线型平顺,符合桥梁的纵向设计标高;桥梁结构的受力状态能与设计计算一致。 :dLOf8o 桥梁施工技术 (1)在我国中小跨径的预应力混凝土连续梁桥施工中,除了最古老的支架现浇方法外,还采用了先简支后连续、顶推法、移动模架逐孔浇筑法、移动导梁逐孔拼装法和梁体预制浮吊安装法等施工技术。 (2)平衡悬臂拼装施工法和平衡悬臂浇筑施工法的采用促进了预应力混凝土连续梁桥的发展。大跨径预
17、应力混凝土连续梁桥大多采用悬臂浇筑法施工。根据连续梁桥的特点,采用逐段平衡悬臂浇筑,先形成T构,再逐跨合龙,逐跨释放临时固定支座,完成体系转换,最终形成多跨预应力混凝土连续梁桥。 大跨径预应力混凝土连续箱梁广泛采用挂篮进行悬臂浇筑施工。常用的挂篮形式有偏架式和斜拉式。随着施工技术的进步,挂篮结构向着轻型化的方向发展,尽可能采用构造合理、受力明确、自重轻、利用系数高、使用安全方便,具有良好技术经济指标的挂篮。例如,上海黄浦江奉浦大桥等工程采用的菱型挂篮就是其中之一,该挂篮总重仅50t,利用系数为4.0。 (3)高强度预应力钢材、高标号混凝土和大吨位预应力锚固体系的研制开发和应用,促进了大跨径预应
18、力混凝土连续梁桥的发展。 在80年代后期,国内开始生产18edMPa的低松弛预应力钢绞线,加上与其配套的大吨位预应力钱具和张拉设备的研制成功C50与C60混凝土的应用,使得预应力连续梁桥结构轻型化,跨越能力得到很大提高。在这以前,我国大量采用16000MPa5的高强度碳素钢丝和与其配套的钢质锥形锚(即F式锚具)这种锚具的张拉吨位小使用时的控制张拉力仅565kN,每张拉 10kN预应力需要的布柬面积约为 0.255cm2kN;若采用 j15.212型锚具张拉10kN预应力所需的布 束面积约为0.096 cm2kN;采用j15.222型的锚具时,张拉10kN预应力所需的布柬面积约为 0.067cm
19、2kN。三者的比例为 1:0.38:0.26,由此可以看到,采用大吨位预应锚具体系后,使得预应力箱梁布柬范围内的顶板、腹板和底板尺寸,设计时由原来的布柬控制改为受力控制和按构造要求控制,这样,大大减小百箱梁断面的尺寸,减轻了上部结构的自重。 箱梁混凝土及钢绞线的用量能够大大减少,从而使得预应力结构设计更趋合理、经济。若采用以往的钢质锥形锚具,预应力混凝土连续梁的跨越能力大多在100m左右。随着1860MPa钢绞线和大吨位预应力锚固体系的应用,建桥施工技术的发展,目前,我国连续梁桥的最大跨径已达165。连续剧构桥的最大跨径达到270。,从而使得我国预应力混凝土梁桥的设计、施工技术进入世界先进行列
20、。2 桥梁设计2.1 桥梁跨径布置和箱梁截面尺寸拟定2.1.1 跨径比一般情况下,为使边跨正弯矩和中支点负弯矩大致接近的原则,以使布束更趋合理,构造简单,故L1/L2=0.5390.692是常见的边、主跨的跨径比范围,当L1/L20.419时,边跨则需压重,应属于非常规的特殊处理;大都L1/L2=0.540.58则较合理,这将有可能在边跨悬臂端用导梁支承于端墩上合拢边跨,取消落地支架。2.1.2 梁高主跨箱梁跨中截面的高跨比h0(1/46.21/86)L2,通常为(1/541/60)L2,在箱梁根部的高跨比h1(1/151/20.6)L2,大部分为(1/18)L2左右。目前在国际上有减少主梁高
21、跨比的趋势,已建成的挪威stolma桥和Raftsundet桥,在跨中区段采用了轻质砼,减轻了自重,减小了主梁高跨比,其跨中h01/86L2和1/85.1L2,根部高度分别为h1=1/20.1L2和1/20.6L2。一般情况下,可采用2次抛物线的梁底变高曲线,但往往会在1/4L2和1/8L2处的底板砼应力紧张,且在该截面附近的主拉应力也较紧张,因而,可将2次抛物线变更为1.51.8次方的抛物线更合理。 在江苏平原通航河道上,为了满足通航净空的要求,在设计时甚至采用大于2次抛物线的幂级数设置底板曲线,这是值得十分注意的问题,事实证明,跨中挠度一般较大,极易发生正弯矩裂缝和斜裂缝。2.1.3 顶板
22、厚度以往通常采用28cm,近年来已趋向于减小为25cm,这显然与箱宽和施工技术有关。2.1.4 底板厚度以往通常采用32cm(跨中),逐渐向根部变厚,少数桥梁已开始采用28-25cm者,其厚跨比通常为(1/1401/160)L2,也有用到1/200L2者。挪威stolma桥和Raftsundet桥最大底板厚度为105cm和120cm,合跨径的1/286.7和1/248.3,这将取得了明显的经济效益。2.1.5 腹板一般为4050cm,但应特别注意主拉应力的控制,近年来在腹板上出现较多斜裂缝的病害甚多,应予谨慎。增加箱梁的挖空率,减轻截面的结构自重,采用高标号砼,采用较大吨位的预应力钢束,采用三
23、向预应力体系等,无疑都是提高设计水平,获得良好经济效益的重要措施,但同时又必须合理地掌握好“度”,必须确保结构的安全度和耐久性。设计墩中截面如下图:桥中跨箱梁截面为:2.1.6 连续通长束不宜过长根据连续结构的受力特点,截面上既有正弯矩也有负弯矩,个别设计中将连续通长束顺应弯矩包络图仅作简单布置是欠合理的,尤其对于较小跨径的矮箱梁,其摩擦损失单项即可达4060%k之多。建议此时可采用两根交叉束布置,也可改用接长器接长,分成多次张拉等。但在具体设计时接长器也不宜集中在某一个断面上,以使截面的削弱过于集中,同时也会造成施工上困难。2.1.7 普通钢筋是预应力砼结构中必须配置的材料 当混凝土立方体试
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