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毕业设计——桥梁的设计
目 录
1 方案比选 1
1.1 方案比选的主要标准 1
1.2 方案编制 1
1.3 方案评选 3
2 桥梁的设计计算 4
2.1 设计资料 4
2.2 横截面布置 5
2.3 横截面沿跨长的变化 10
2.4 横隔梁的设置 10
3 主梁作用效应计算 11
3.1 永久作用效应计算 11
3.1.1 永久作用集度 11
3.1.2 永久作用效应 12
3.2 可变作用效应计算(偏心压力法) 13
3.2.3车道荷载的取值 17
3.2.4计算可变作用效应 17
4 预应力钢束的估算及其布置 24
5 计算主梁截面几何特性 27
6 钢束预应力损失计算 27
6.1 预应力钢筋张拉(锚下)控制力 27
6.2 钢束应力损失 27
7 主梁截面承载力与应力验算 27
7.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算 27
7.2 应力验算 27
7.3 抗裂性验算 27
8 行车道板计算 27
9 支座计算 27
参考文献 27
致谢 27
1 方案比选
1.1 方案比选的主要标准
桥梁方案比选有四项主要标准:安全,功能,经济与美观,其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够,现在航运事业飞速发展,桥下净空往往成为运输瓶颈。至于桥梁美观,要视经济与环境条件而定。
由于所给标准跨径为30米,属于中桥范畴,本设计采用预应力混凝土,单孔桥跨结构形式,不在河道中设置桥墩,直接将桥跨上部结构置于左右两桥台上,而桥台则通过伸缩缝与两边的路堤相连。
1.2 方案编制
因此,拟定了三种桥式方案进行比选:方案一:桥跨结构采用预应力混凝土T形截面简支梁;方案二:桥跨结构采用上承式实腹圬工拱桥;方案三:桥跨结构采用预应力混凝土箱型截面简支梁。
a) 方案一:预应力混凝土T形截面简支梁桥
单跨预应力混凝土T形截面简支梁桥,桥长30m,主梁采用T形截面,梁高为等高度,主梁采用预制装配的施工方法。
图1-1 立面图
图1-2 桥梁半截面图
b) 上承实腹圬工拱桥
单跨上承式圬工拱桥,桥长30米,拱上建筑采用实腹式,采用有支架施工。
图1-4 立面图
图1-5 桥梁半断面图
c) 预应力混凝土箱形截面简支梁桥方案
单跨预应力混凝土箱形截面简支梁桥,桥长30米,主梁采用箱形截面,梁高为等高度。主梁采用悬臂浇筑施工。
图1-7 立面图
图1-9 横断面图
1.3 方案评选
以上三个方案的优缺点比较如表1-1
表1-1 方案比选图
序号 方案
比较方案 方案一 方案二 方案三 预应力混凝土T形截面简支梁 上承式实腹圬工拱桥 预应力混凝土箱形截面简支梁 1 工艺技术要求 技术较先进,采用预制装配施工 工艺成熟,但需大量支架及吊装设备 采用大箱梁截面形式运输较困难,且预应力钢筋布置复杂 2 施工难易程度 节省大量器材,施工简便速度快 占用施工场地大,劳动力多 施工难度大 3 美观效果 外观中规中矩 外观美丽 外观简朴 4 安全性 静定结构受力较好,养护容易,安全可靠,对地基承载力要求不高,适用范围广 超静定结构,温度变化,收缩徐变,特别是墩台位移会在拱内产生较大附加内力 静定结构,抗扭刚度大,且整体性较好 5 经济性 造价合适,钢材及水泥材料用量适度,且便于使用当地材料,性价比高 虽不用钢材,但支架费用及模板费用较大。浇筑混凝土量也较大 造价较高,采用单片大箱梁运输费用大,吊装安装费用大,用于简支梁不经济 综上所述,此桥为单跨,采用预应力混凝土T形截面简支梁桥既能满足功能要求,施工又简单,造价也较低,所以采用预应力混凝土T形截面简支梁桥方案。
2 桥梁的设计计算
毕业设计是土木工程专业本科教学最后一个综合性、实践性教学环节,主要目的是引导学生理论联系实际,把课堂上学到的专业知识,通过毕业设计的训练,学会如何将书本知识应用到工程实践中去。密切学生和社会、工程之间关系,培养学生分析问题、解决工程实际问题的能力和创新能力,是工程师基本训练的重要组成部分。培养学生求真、务实、严谨、细致的工作作风。学生应综合运用基础课、技术基础课、专业课、选修课及专业实习所积累的理论与实践知识,遵循桥梁设计规程要求,在教师指导下独立完成常用桥梁工程设计。
2.1 设计资料
a) 桥梁跨径及桥宽
标准跨径:30m
主梁预制长度:29.96m,伸缩缝采用4cm
计算跨径:28.66m
桥面净空:净-9m+2×1.5m=12m
b) 结构形式
上部结构采用后张法预应力混凝土T形梁。
c) 设计荷载
公路—Ⅱ级,设计车道数为3车道。人群荷载:3.0KN/。
d) 气象资料
桥位温差为26摄氏度,平均温度15.7度,最低气温2.4摄氏度,最高气温28.4摄氏度。
e) 材料及特性
上部结构材料:主梁混凝土强度等级C50;预应力筋采用ASTM A416—97a标准的低
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