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第一章 概述
1.1预应力混凝土连续梁桥概述
预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、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。本章简介其发展:
由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。 为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。
预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的,当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下,为节省钢材,各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代,预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米,到80年代则达到440米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好,但是,在实际工程中,跨径小于400米时,预应力混凝土桥梁常常为优胜方案.
我国的预应力混凝土结构起步晚,但近年来得到了飞速发展。现在,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。
虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年.但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展,预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。
连续梁和悬臂梁作比较:在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩与同跨悬臂梁相差不大;但是,在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布优于悬臂梁.虽然连续梁有很多优点,但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者,因为限于当时施工主要采用满堂支架法,采用连续梁费工费时。到后来,由于悬臂施工方法的应用,连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展.60年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中,应用了逐跨架设法与顶推法;在较大跨连续梁中,则应用更完善的悬臂施工方法,这就使连续梁方案重新获得了竞争力,并逐步在40-200米范围内占主要地位。无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥,还是跨河大桥,预应力混凝土连续梁都发挥了其优势,成为优胜方案。目前,连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥
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梁的主要桥型之一。
然而,当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T型刚构在这方面具有无支座的优点。因此有人将两种结构结合起来,形成一种连续-刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。
另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。
在我国,预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展,然而,想要在本世纪末赶超国际先进水平,就必须解决好下面几个课题:
1.发展大吨位的锚固张拉体系,避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,否则混凝土保护层难以保证,密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。
2.在一切适宜的桥址,设计与修建墩梁固结的连续—刚构体系,尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。
3.充分发挥三向预应力的优点,采用长悬臂顶板的单箱截面,既可节约材料减轻结构自重,又可充分利用悬臂施工方法的特点加快施工进度。
另外,在设计预应力连续梁桥时,技术经济指针也是一个很关键的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志。目前,各国都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力钢筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来表示预应力混凝土桥梁的技术经济指标.但是,桥梁的技术经济指针的研究与分析是一项非常复杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,例如:桥址、水文地质、能源供给、材料供应、运输、通航、规划、建筑等地点条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时,一座桥的设计方案完成后,造价指针不能仅仅反应了投资额的大小,而是还应该包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续—刚构等箱形截面上部结构的比较可见:连续—刚构体系的技术经济指针较高.因此,从这个角度来看,连续—刚构也是未来连续体系的发展方向。
总而言之,一座桥的设计包含许多考虑因素,在具体设计中,要求设计人员综合各种因素,作分析、判断,得出可行的最佳方案。
本次设计为(70+125+70)m预应力混凝土连续梁,桥宽为12.25m,分为两幅,设计时只考虑单幅的设计.梁体采用单箱单室箱型截面,全梁共分80个单元,单元长度
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分别有4。6m、4.5m、4m、3。5m、2m、1。25m、0。75m.由于多跨连续梁桥的受力特点,支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。
由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构,手算工作量比较大,且准确性难以保证,所以采用桥梁博士软件进行,这样不仅提高了效率,而且准确度也得以提高。
1。2技术标准
1、设计桥梁的桥位地型及地质图一份. 2、设计荷载:公路-Ⅰ级
3、桥面宽度::2×(0。5+净-11.25+0。5) 4、抗震烈度: 7级烈度设防 5.风荷载:500Pa 6、通航要求:无
7、温度:最高月平均温度34º 最低月平均温度-3º 施工温度10º 8。 纵坡: 2% 横坡:2%
10.桥头引道填土高度:<=4米
1。3地质条件
该处地质条件较好,地面上为黄土,再往下为碎石,再往下为中砂,再往下为粉砂岩。
图1。1 地形图
1。4采用材料
混凝土:C50混凝土
混凝土桥面铺装材料:C40混凝土 预应力钢筋:270级钢绞线(15。24)
非预应力钢筋:直径≥12mm的用Ⅱ级螺纹钢筋,直径<12mm 的用Ⅰ级光圆钢筋; 锚具:XM锚或OVM锚 1.5采用规范
JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》 JTJ 022-85《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》
JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
第二章 方案比选
2.1构思宗旨
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(1)符合城市发展规划,满足交通功能需要。
(2)桥梁结构造型简洁,轻巧,反映新科技成就,体现人民智慧.
(3)设计方案力求结构新颖,保证结构受力合理,技术可靠,施工方便. (4)与高速公路的等级和周边环境相宜. (5)学习变截面梁桥的设计过程.
2.2比选标准
在我国,安全、经济、适用、美观是桥梁设计中的主要考虑因素,安全尤为重要.
2。3设计方案
2。3.1设计方案一
变截面预应力混凝土连续梁桥(桥型布置图见第三章)
(1)孔径布置:70m+125m+70m,全长265m,宽25m,分两幅布置.箱梁根部梁高6.5m,跨中梁高3m,从一号块到跨中按二次抛物线变化。由桥面设有2%的横坡,2%的纵坡,其中中间标高高于两侧标高.
(2)主梁结构构造:上部结构为变截面箱梁。采用双幅分离的的单箱单室形式。主要采用高强混凝土以及大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。
(3)下部结构:桥墩基础是连成整体的,全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩,桥墩为柱式墩。 (4)施工方法:
全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法,两端桥台处使用整体现浇法。 2。3.2设计方案二
中承式拱桥
图2.1 中承式拱桥立面图
1)孔径布置:跨径50m+170m+50m,全长270m。桥面设有2%的纵坡,护栏采用金属制桥梁护栏.
(2)结构构造:主桥采用劲性骨架钢管混凝土结构,主跨170m,拱圈高42。5m,矢跨比为1/4,主梁采用单箱双室.拱肋截面形式采用四肢拱肋形式,这种形式强度高、质量轻、塑性好、耐疲劳.钢管采用16Mn钢,即可采用成品无缝钢管,也可由钢板卷制加工而成。横撑钢管采用D60*12mm与D80*12mm钢管。 (3)主梁施工:主梁采用加劲骨架下的挂篮现浇施工. (4)下部构造:全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩。
(5)施工方案:岸跨及边跨采用有支架施工,主拱圈建成后,进行进行骨架下吊篮现浇施工。
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2。3。3设计方案三
双塔三跨式斜拉桥
图2。2 双塔斜拉桥立面图
(1)孔径布置:跨径47.5m+170m+47.5m,全长265m。桥面设有2%纵坡。主梁
为连续体系,两侧边跨设有辅助墩。
(2)结构构造:桥塔采用混凝土浇筑,采用H形桥塔,高63m,塔墩固接,塔梁间为半漂浮体系.主桥采用钢箱梁,单箱三室,内设U形肋、加劲肋.拉索采用双索面扇形布置,类型为PE防护的平行钢丝索. (3)下部结构:基础采用钻孔灌注群桩基础。
(4)施工方案:主梁采用顶推施工,桥塔采用整体模板逐段提升法,拉索采用分步牵引法安装.
2.4方案比选
(1)根据设计构思宗旨,桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、
施工方便、造价合理的原则。以上三种方案基本都满足着一要求.
(2)方案一的预应力混凝土连续梁桥与方案二的拱桥、方案三的斜拉桥相比,具有很多优点:1.预应力混凝土结构,由于能够充分利用高强度材料(高强度混凝土、高强度钢筋),所以构件截面小,自重弯矩占总弯矩的比例大大下降,桥梁的跨越能力得到提高.2。与钢筋混凝土梁桥相比,一般可以节省钢材30~40%,跨径愈大,节省愈多.3.全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝,即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝,鉴于全截面参加工作,梁的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土梁要大。因此,预应力梁可显著减少建筑高度,使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝,这就扩大了对多种桥型的适应性,并提高了结构的耐久性。 4. 预应力技术的采用,不但使钢桥采用的一些施工方法,如:悬臂拼装、顶推法和旋转施工法在预应力混凝土梁桥中得到新的发展与应用,而且为现代预制装配式结构提供了最有效的接合和拼装手段。根据需要可在结构纵、横和竖向任意分段,施加预应力,即可集成理想的整体。此外还发展了逐段或逐孔现浇施工方法。5.预应力混凝土连续梁桥结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、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。在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小。6.造价低。
2。5方案确定
综上所述,根据安全、经济、适用、美观的原则,变截面预应力混凝土连续梁桥最终选定为本次设计的推荐方案。
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第三章 预应力混凝土连续梁桥总体布置
3。1桥型布置
本设计推荐方案采用三跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构,桥全长265m。 3。1.1孔径布置
连续梁跨径布置一般以采用不等跨形式 。以三跨连续梁为例,若为三孔等跨连续梁,其中孔跨中活载正弯矩与活载负弯矩的绝对值之和(即弯矩变化峰值)与同跨简支梁弯矩相同。如果减小边跨长度,则边跨和中跨的跨中弯矩都将减小。一般边跨长度可取为中跨长度的(0.5~0.8)倍,这样可使中跨跨中弯矩不致产生异号弯矩。
由于某些因素的影响,连续梁的分跨问题不能够按最理想的跨长来选择,以致有些跨度过长,有些跨度过短,这时可根据不同情况灵活处理。例如,对于城市桥梁或跨线桥,有时为了增大中跨跨径,使边跨跨长与中跨跨长之比小于或等于0。3,此时边跨端支点上将出现较大的负应力,为此就要设计专门的能抵抗拉力的支座,或者在跨端部分设置巨大的平衡重来消除负应力.
从结构受力性能分析,等跨连续梁要比不等跨的连续梁差一些.但在某些条件下,特别由于施工工艺要求,也需要采用等跨布置,例如,当桥梁总长度很大,设计者决定采用顶推或先简支后连续梁施工方法时,则等跨结构受力性能较差所带来的欠缺完全可以从施工经济效益的提高而得到补偿。所以跨湖、过海湾的长桥多采用等跨连续梁的布置.
本设计推荐方案根据任务书要求以及桥址地形、地质与水文条件,通航要求等确定为70m+125m+70m的形式。 3.1。2桥梁截面形式 (1)桥梁立面图
从预应力混凝土连续梁桥的受力特点来分析,连续梁的立面应采取变高度的布置为宜。连续梁在恒、活载作用下,支点截面的负弯矩往往大于跨中正弯矩,因此采用变高度梁能较好的符合梁的内力分布规律.同时,采用悬臂法施工的连续梁,变高度梁又与施工时的内力状况相吻合。另外,变高度梁使梁体外形和谐,节省材料并增大桥下净空。所以从已建桥梁统计资料分析,跨径大于100m的预应力混凝土连续梁桥有90%以上是选用变高度梁。再者在恒、活载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,从绝对值来看,支点截面的负弯矩往往大于跨中截面的正弯矩,因此,采用变高度梁能较好地符合梁的内力分布规律,另外,变高度梁使梁体外形和谐,节省材料并增大桥下净空。
图3。1 推荐方案-连续梁桥立面图
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变高度与等高度相比较,等高度梁的缺点是:在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩,材料用量多。
综上所述,推荐方案采用的是变截面预应力连续梁桥,其中箱梁根部梁高6.5m,跨中梁高3m。梁截面采用二次抛物线形,二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近。
图3.2 箱梁截面
(2)桥梁横截梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式,包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸;它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以及经济用料等等因素都有关系。
在目前已建成的大跨径预应力混凝土梁桥中,当梁桥的跨径继续增大超过60m后,箱形截面是最适宜的横截面型式.箱型截面还有如下优点:这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大,对于采用悬臂施工的桥梁尤为有利.同时,因其顶板和底板都有较大的面积,所以能有效的抵抗正、负弯矩,并满足配筋要求。箱形截面亦具有良好的动力特性。
常见的箱形截面形式有:单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室等等。从对箱形截面的受力状态分析表明,单箱单室截面受力明确,施工方便,节省材料用量.一般常用在桥宽14m左右的范围.
综上所述,根据任务书设计要求本推荐桥型方案横截面采用的是单箱单室的箱型截面。如上图:顶板厚度取30cm;跨中处底板厚35cm,支点处底板厚为70cm,中间底板板厚成二次抛物线性变化;跨中处腹板厚度采用50cm,支点处腹板采用75cm,中间腹板厚度采用二次抛物线性变化。 (3)桥梁的梁高
连续梁在支点和跨中的梁估算值:
根据已建成桥梁的资料分析,梁高可按下表采用:
桥型 等高度连续梁 变高度(折线形)连续梁 变高度(曲线形)连续梁 支点梁高 (m) 跨中梁高 (m) H =(1/15~1/30) L常用(1/18~1/20) L H =(1/16~1/20) L H =(1/16~1/20) L h =(1/22~1/28) L h =(1/30~1/50) L 根据以上估算值,本推荐方案取得支点处梁高为6。5m,跨中梁高为3m。 3。1。3桥梁细部尺寸 (1)顶板与底板
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箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。除承受竖向荷载外,还承受轴向拉、压荷载。竖向荷载是指自重、桥面活载和施工荷载。轴向荷载是指桥跨方向上,恒、活载转换过来的轴向力以及纵向和横向的预应力荷载.因此,顶板、底板除按板的构造要求决定厚度之外,还要按桥跨方向上总弯矩决定其厚度。
箱梁根部底板厚度箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶,以适应受压要求。底板除须符合使用阶段的受压要求外,在破坏阶段还宜使中和轴保持在底板以内,并有适当的富裕。一般约为墩顶梁高的1/10~1/12,或按以下推荐公式选用: 墩上底板厚度参数 式中:
-墩上底板厚度参数
-墩上梁高; —桥面宽度;
—箱梁底板混凝土面积. -最大跨径。
箱梁跨中底板厚度一般按构造选定,若不配预应力筋,厚度可取15~18cm,当跨度较大,跨中正弯矩较大,需要配置一定数量的钢束或钢筋时,厚度可取20~25cm。
当设有横向预应力筋时,顶板厚度须足够布置预应力筋的套管并留有混凝土的注入间隙。在结构设计时,尽可能用长悬臂或利用横向坡度和弯折预应力筋以调整板中横向弯矩。
本推荐设计方案底板由支点处以二次抛物线的形式向跨中变化.底板在支点处厚70cm,在跨中厚35cm。顶板厚30cm。 (2)腹板
腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。在预应力梁中,因为弯束对外剪力的抵消作用,所以剪应力和主拉应力的值比较小,腹板不必设得太大;同时,腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求,其设计经验为: (1) 腹板内无预应力筋时,采用200mm。 (2) 腹板内有预应力筋管道时,采用250-300mm。 (3) 腹板内有锚头时,采用250-300mm.
大跨度预应力混凝土箱梁桥,腹板厚度可从跨中逐步向支点加宽,以承受支点处较大的剪力,一般采用300—600mm,甚至可达到1m左右。 腹板厚度也可按以下推荐公式选定。
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墩上腹板厚度参数 式中:
—墩上腹板厚度;
—墩上腹板厚度总和。 -箱梁跨中梁高。 跨中腹板厚度参数 式中:
-箱梁跨中腹板厚度 —箱梁跨中腹板厚度总和。 —箱梁跨中梁高。
本推荐设计方案支座处腹板厚取75cm。,跨中腹板厚取50cm.中间腹板厚度变化段位于10号节段。 3.1.4桥面铺装
桥面铺装:根据《桥梁工程》(上)选用10cm厚的防水混凝土沥青作为铺装层。 桥面横坡:根据规范规定为1。5%~3.0%,取2。0%,该坡度由箱梁顶板坡度控制。
3.1.5桥梁下部结构
全桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩,桥墩为缘端型实体墩. 3.1。6本桥使用材料
(1)使用混凝土
箱梁采用50号混凝土,墩身采用40号混凝土,承台耳背墙、防撞护栏、采用30号混凝土. (2)使用钢材
纵、横向预应力采用ASTMA416-92—270级钢绞线,标准强度为1860Mpa,直径为15。24mm,面积139mm2,弹性模量为1.9×105 Mpa,采用OVM锚具。
带肋钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499—91的规定、光圆钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499—91的规定。非预应力钢筋:直径≥12mm的用Ⅱ级螺纹钢筋,直径<12mm 的用Ⅰ级光圆钢筋。 (3)伸缩缝
伸缩缝采用HXC—80A定型产品 。
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(4)桥梁支座
使用单向活动和双向活动盆式支座。
第四章 荷载内力计算
4.1全桥结构单元的划分
4.1。1 划分单元原则
划分单元应考虑梁的跨径、截面变化、施工方法、预应力布置等因素,单元分的越细计算的内力就越精确,一般遵从以下原则:
1.构件的起点和终点以及变截面处; 2.不同构件的交点或同一构件的折点处; 3.施工分界线处; 4。边界或支承处; 5。所关心截面处. 4。1。2桥梁具体单元划分
本桥全长265米,全梁共分80个单元,最小的单元长度0.75米,最长的单元长度4.6米,本推荐方案桥型单元划分为2m+4。5m+2m+5×4。6m+5×4m+4×3.5m+2。5m +0.75m+2×1.25m+0
75m+2.5m+4×3.5m+5×4m+5×4.6m+2×1m+5×4.6m+5×4m+4×3.5m+2
图4。1 全桥单元划分示意图
。
。
5m+0
。
75m+2×1.25m+0。75m+2。5m+4×3。5m+5×4m+5×4.6m+2m+4。5m+2m.
4.2全桥施工节段划分
4。2。1桥梁划分施工分段原则
① 有利于结构的整体性,尽量利用伸缩缝或沉降缝、在平面上有变化处以及留茬而不影响质量处.
② 分段应尽量使各段工程量大致相等,以便于施工组织节奏流畅,使施工均衡。 ③ 施工段数应与主要施工过程相协调,以主导施工为主形成工艺组合。工艺组合数应等于或小于施工段数.
④ 分段的大小要与劳动组织相适当,有足够的工作面。 4.2。2施工分段划分
全桥分段为80个单元。全桥整体采用悬臂节段浇筑施工法,两端桥台附近单元处使用整体现浇法,跨中和边跨合龙段均为预留2m现浇段,合拢的顺序是先边跨后中跨。
具体施工分段如下:
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第一施工段:浇筑墩顶0号块部分的19-24和57—62单元。 第二施工段:悬浇1号块部分的18、25、56、63单元。 第三施工段:悬浇2号块部分的17、26、55、64单元。 第四施工段:悬浇3号块部分的16、27、54、65单元。 第五施工段:悬浇4号块部分的15、28、53、66单元。 第六施工段:悬浇5号块部分的14、29、52、67单元。 第七施工段:悬浇6号块部分的13、30、51、68单元. 第八施工段:悬浇7号块部分的12、31、50、69单元。 第九施工段:悬浇8号块部分的11、32、49、70单元。 第十施工段:悬浇9号块部分的10、33、48、71单元. 第十一施工段:悬浇10号块部分的9、34、47、72单元. 第十二施工段:悬浇11号块部分的8、35、46、73单元。 第十三施工段:悬浇12号块部分的7、36、45、74单元. 第十四施工段:悬浇13号块部分的6、37、44、75单元. 第十五施工段:悬浇14号块部分的5、38、43、76单元。 第十六施工段:边跨支架现浇部分的 1-3、78—80单元。 第十七施工段:边跨合拢4、77单元。 第十七施工段:中跨合龙部分的39-42单元.
图4。2 边跨施工节段划分 图4。3 1/2中跨施工节段划分
4。3主梁内力计算
根据梁跨结构纵断面的布置,并通过对移动荷载作用最不利位置,确定控制截面的内力,然后进行内力组合,画出内力包络图。 4.3.1恒载内力计算 (1)第一期恒载
结构自重,包括混凝土、预应力钢筋的重量。 (2)第二期恒载
包括桥面系荷载 4.3。2悬臂浇筑阶段内力
浇筑14号梁单元,拼装挂蓝,悬臂浇注各箱梁梁段并张拉相应顶板纵向预应力束,悬臂浇注结束时全桥的最大悬臂阶段恒载内力:
最大悬臂阶段累计内力表
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毕业设计报告
弯矩—y (kN*m) 8966.78 8393.76 17617。42 4561.98 —111963。35 -125371.03 -104788.15 -115361.44 —112817.76 -129788。73 —3962。21 —6763.63 745。57 3328。78 —122374.74 -105377。37 -107954。49 —97822.72 —118348。68 -105529.34 8355.14 8925.94 8925。93 8355。13 —104777.98 —115351。27 —112807.6 —129778.57 —3962。21 -6763.63 745.57 3328.77 -122384。89 -105387.53 -107964。66 -97832.89 8396.05
单元 5 5 6 6 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 38 38 43 43 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 76 位置 I[4] J[5] I[5] J[6] I[17] J[18] I[18] J[19] I[19] J[20] I[20] J[21] I[21] J[22] I[22] J[23] I[23] J[24] I[24] J[25] I[37] J[38] I[42] J[43] I[56] J[57] I[57] J[58] I[58] J[59] I[59] J[60] I[60] J[61] I[61] J[62] I[75] 轴向 (kN) -8781.51 -9803。29 —20717。77 —22309.38 -158409。05 -159905.28 -169551。75 -170039.82 -168805.74 -168645.59 3337.08 4501.01 2213。64 1027.41 —170931。95 —171100.1 —172323。94 -171872.04 —162246.37 -160799。04 —9803。34 —8781。56 —8781.56 —9803.34 -169551.43 —170039.53 —168805.44 -168645.29 3337。08 4501.01 2213.64 1027.41 -170932。25 -171100。39 -172324.24 -171872。36 —9803.29 剪力-z (kN) -797。4 1108。89 1911.75 4003。83 1615。09 5881.58 934。55 4796.8 21187.12 21980。73 -1160。91 107。31 123。72 1391 -21981。71 —21188.74 —4576.92 —714。89 -5675。69 —1409.04 -1107。68 797.4 —797.4 1107.68 934。58 4796。83 21187.12 21980.73 —1160。9 107。31 123.72 1391.01 —21981。71 —21188。74 —4576.89 -714。86 -1108。89 扭矩 (kN*m) —55.59 -1。81 —78。92 —13。29 —1013。12 -1009.26 -1307。14 —1205.85 -29。83 -31.28 —0.3 -0。54 0。42 0。88 18.04 17.38 526。94 625.87 376.34 376.52 1.81 55.59 —55。59 —1.81 -1307。14 —1205.85 -29。83 —31.28 —0.3 —0。54 0.42 0。88 18。04 17.38 526。94 625.87 1.81 共 55 页 第 12 页
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76 J[76] —8781.51 797.4 (a)弯矩图 (b)剪力图 (c) 轴力图
55.59 毕业设计报告
8968.95 图4。4 最大悬臂浇筑阶段内力图
4。3。3边跨合拢阶段内力
安装排架并按施工要求进行预压,现浇边跨等高粱段,达到强度要求后,浇注边跨
合龙段,张拉边跨顶、底板纵向预应力束。此时全桥恒载内力:
边跨合龙阶段累计内力表
单元 1 1 2 2 3 3 4 4 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 38 38 位置 I[1] J[80] I[80] J[2] I[2] J[3] I[3] J[4] I[17] J[18] I[18] J[19] I[19] J[20] I[20] J[21] I[21] J[22] I[22] J[23] I[23] J[24] I[24] J[25] I[37] J[38] 轴向 (kN) 0。6 —40076.86 -40078.54 -44584.17 -44556。93 —52951。67 -52850.14 -53345.37 —154064。1 -155728.96 -165209。4 -165833。8 -164801.48 -164610。35 3608。49 4767。07 2487。44 1305.42 -167971.53 -168162.68 -169224.37 —168690.34 -159186。09 -157642。37 —9601.14 -8665.32 剪力-z (kN) 0 9891.8 4403。81 —401。01 —403。72 —956。95 -720.92 —658。23 -373。77 3867.47 -1020.9 2819。48 18813。06 19602.93 -1145.53 122。63 139。06 1406.28 —20082.6 —19292.5 —2972。36 873.44 —4042。52 206。12 -1108。23 786.85 弯矩-y (kN*m) 0 -16537。25 -16537.25 -23749.55 -23719。77 -26983.5 -21437.94 -19548.08 23159 17435.86 37616。94 32528.32 35000。1 19726。53 —2518。73 -5323.27 2163。42 4714.88 —23309.96 -7672。74 -10195。59 —4418。56 —24660。93 -17946。71 8128.98 8807.78
共 55 页 第 13 页
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43 43 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 77 77 78 78 79 79 80 80 I[42] J[43] I[56] J[57] I[57] J[58] I[58] J[59] I[59] J[60] I[60] J[61] I[61] J[62] I[76] J[77] I[77] J[78] I[78] J[81] I[81] J[79] —8665。32 -9601。14 —166408.84 —166977.54 -165905。83 -165722.85 3607.76 4767。03 2487.4 1306.08 -166854.77 -167054.05 -168076.85 -167486。56 —53141.55 -52628.89 -52729。36 —44534.18 -44560.79 -40281.33 -40279.6 0.51
-786。85 1108.23 -657.52 3188。63 19290。89 20081。62 -1172。33 95.83 112.26 1379。48 -19609。03 —18819。8 —2608。71 1231.29 629.96 682。14 918。12 -108.28 -111。04 -5308。63 -10792 0 毕业设计报告 8807.78 8128。98 -11263。58 —17477.66 -14987.65 -30597.95 —2552.18 —5325。3 2161。4 4744。25 26649。26 41953。54 39448.94 44112.98 -18779。69 -20579.38 -26092。02 —22181。61 -22210.79 -13480。76 -13480.76 0 (a)弯矩图 (b)剪力图 (c)轴力图
图4.5 边跨合龙阶段累计内力图
4.3.4中跨合拢阶段内力
拼装中跨合龙吊架,焊接合龙段骨架,绑扎合龙段钢筋,浇注中跨合龙段,张拉中跨底板纵向预应力束和剩余次中跨底板纵向预应力束。中跨合龙完成后的全桥恒载内力:
中跨合拢阶段累计内力表
单元 1 1 2 2 位置 I[1] J[80] I[80] J[2] 轴向 (kN) 0。6 -39894.72 -39897。37 -44240.87 剪力-z (kN) 0 9846.95 5083.6 294.92 弯矩-y (kN*m) 0 —16469。74 -16469。73 —24587.08
共 55 页 第 14 页
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3 3 4 4 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 39 39 40 40 41 41 42 42 58 58 59 59 60 60 61 61 77 77 78 78 79 79 80 I[2] J[3] I[3] J[4] I[18] J[19] I[19] J[20] I[20] J[21] I[21] J[22] I[22] J[23] I[23] J[24] I[38] J[39] I[39] J[40] I[40] J[41] I[41] J[42] I[57] J[58] I[58] J[59] I[59] J[60] I[60] J[61] I[76] J[77] I[77] J[78] I[78] J[81] I[81] -44164。41 -52283。74 —52039.89 —52500。07 —165525.04 -166139.51 -165086.31 —164904.11 —161727.73 -161177。89 -163392。32 —163926。45 -167114.03 —167288.81 —168419.13 -167779。87 -62442。82 —62250。55 —62336.6 —62199.69 —62199。69 —62309。5 -62223.51 -62355.1 -165049.88 -164883.15 —161707。54 -161183.62 —163398.35 -163958。42 —167146。97 —167337。25 —52313.64 —51836。58 -52077.64 —44149.07 —44224.03 —40099.86 —40097.05
287。36 -242.95 -248.69 —175。66 —802.56 3036。28 19058.36 19848.23 19837.14 21079。08 —22036。33 -20795。33 -20806.5 —20017.33 —3778.69 53.83 —537。42 -224。58 —224。8 2.02 2.02 228.72 228。5 541。11 20019.73 20809。56 20798.47 22040.38 —21082.7 —19841。65 —19852。82 -19063.59 149.31 211。91 206。03 —795。3 -803.13 —5984。32 -10744。57 毕业设计报告 -24508。83 -30612 —24979.58 -24015。76 19065.55 13388.14 15867。13 435.63 —23879。26 —51055.31 -44236。54 -15907.41 8803。34 24932.66 22409。88 29889.26 -475。05 133。31 15。37 291.62 291.62 54.77 172。62 —348。21 17427.83 1322。04 -22990.78 —51290.33 -44470.93 -17255.68 7457.82 22918。67 -23223.4 -24104.23 —29704。31 —22976。76 -23053。07 -13436。73 —13436.74
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80 J[79] 0.51
0 (a)弯矩图 (b)剪力图 (c)轴力图
毕业设计报告
0 图4.6 中跨合拢阶段累计内力图
4.3。5桥面铺装阶段内力
桥面铺装、等桥面系安装完毕大桥建成后的全桥恒载内力:
桥面铺装阶段累计内力表
单元 1 1 2 2 10 10 21 21 22 22 33 33 40 40 41 41 48 48 59 59 60 60 71 71 79 79 80 位置 I[1] J[80] I[80] J[2] I[9] J[10] I[20] J[21] I[21] J[22] I[32] J[33] I[39] J[40] I[40] J[41] I[47] J[48] I[58] J[59] I[59] J[60] I[70] J[71] I[78] J[81] I[81] 轴向 (kN) 0。54 —39836。74 -39838.63 -44149。36 —96467.8 —97043。51 -162054。7 -161565。12 -163785.49 -164256.18 -101711。2 —101311.67 —61851.61 -61719.83 -61719。83 —61825.71 —101140。36 —101680。32 -162032.91 —161571 —163791。68 -164290.08 -97115。6 -96592。99 -44133.75 —40041。18 —40039.21 剪力—z (kN) 0 9843.66 4515.7 -220。45 4262。95 5560.37 21209.83 22486.99 -23431。13 -22154。92 —6456。28 -5360。67 —230。56 2 2 234.44 5361.03 6461.05 22158 23435。13 —22490。57 -21214。3 -5563.43 —4269。04 —286。85 -5415.64 —10740.53 弯矩—y (kN*m) 0 —16447.91 —16447.91 -23670。56 4161.9 -13669.12 -50883。04 —79615。87 —72779.47 -42919.47 7582.99 28556.29 3313。81 3581。85 3581.85 3351。43 28768.19 7534。55 —50013.05 —79847。7 —73010。61 -44242。83 -13906。11 3845。74 —22140。43 —13421.85 —13421.85
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80 J[79] 0.46
0 (a)弯矩图 (b)剪力图 (c)轴力图
毕业设计报告
0 图4.7 桥面铺装阶段累计内力图
4。3.6支座位移引起的内力计算方法及结果
由于各个支座处的竖向支座反力和地质条件的不同引起支座的不均匀沉降,连续体系是一种对支座不均匀沉降特别敏感的结构,所以由它引起的内力是构成内力的重要组成部分.
按矩阵位移法求解支座沉降次内力。在桥梁设计中,支座沉降工况的选取是应慎重考虑的问题。一般应综合考虑桥址处的地质、水文等情况,根据已建桥梁的设计经验来定。有时需选取几种沉降工况计算,这样就存在一个工况组合的问题。程序一般对每一个截面挑最不利的工况内力值作为沉降次内力。
具体计算方法是:三跨连续梁的四个支点中的每个支点分别下沉5mm其余的支点不动,所得到的内力进行叠加,取最不利的内力范围。
4.4活载内力计算
(1)影响线的计算
将单位荷载P=1作用在各桥面的节点上,求得结构的变形及内力,可得 位移影响线和内力影响线。 (2)汽车加载
挂车、履带车全桥只考虑一辆。汽车荷载是由主车和重车组成的车队, 车距又受到约束,求其最大、最小效应是个较复杂的问题。这种情况下,车辆数和车距都是未知参数,随具体影响线而变化,问题归结为求具有多个变量的函数在约束条件下的极值。此问题的解决借助于计算机程序完成。 4.4.1活载因子的计算
桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容,它直接反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别,也不管结构尺寸与跨径是否有差别,只要桥梁结构的基频相同,在同样条件的汽车荷载下,就能得到基本相同的冲击系数。
桥梁的自振频率(基频)宜采用有限元方法计算,对于连续梁结构,当无更精确方法计算时,也可采用下列公式估算:
式中 —结构的计算跨径();
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毕业设计报告
—结构材料的弹性模量(); —结构跨中截面的截面惯矩();
—结构跨中处的单位长度质量(),当换算为重力计算时,其单位应为();
—结构跨中处延米结构重力(); —重力加速度,.
计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时,采用;计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时,采用
μ值可按下式计算:
当<1。5Hz时, μ=0.05 当1.5Hz≤≤14Hz时, μ=0.1767—0.0157 当>14Hz时, μ=0。45 式中 ——结构基频(Hz)。 求得:正弯矩效应: 0.3157 负弯矩效应: 0。413
FACTOR=(1+μ)nηξ 式中 1+μ—冲击系数;
n-车道数; η—车道折减系数; ξ—偏载系数.
4。4.2横向分布系数的考虑
荷载横向分布指的是作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配,或者说各主梁如何分担车辆荷载。因为截面采用单箱单室时,可直接按平面杆系结构进行活载内力计算,无须计算横向分布系数,所以全桥采用同一个横向分配系数。
4。5荷载组合
(1)正常使用极限状态的内力组合: 考虑三种组合:
组合Ⅰ:基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种组合.
组合Ⅱ:基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种,与其他可变荷载的一种或几种组合。
组合Ⅲ:平板挂车或履带车与结构重力,预应力,土的重力及土侧压力中的一种或几种相组合。
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(2)承载能力极限状态的内力组合:
当结构重力产生的效应与汽车(或挂车或履带车)荷载产生的效应同号时:
1.2SG+1.4S`Q1
1.2SG+1。1S``Q1
1.1SG+1.3S`Q1+1。3SQ2
另外再按规定相应的提高.
当结构重力产生的效应与汽车(或挂车或履带车)荷载产生的效应异号时: 0。
9SG+1。4S`Q1
0。9SG+1.1S``Q1
0.8SG+1.3S`Q1+1。3SQ2
(a)弯矩图 (b)剪力图 (c)轴力图
图4。8 极限承载能力状态下内力图
第五章 预应力钢束的估算与布置
5.1钢束估算
根据《预规》(JTG D62—2004)规定,预应力梁应满足弹性阶段(即使用阶段)的应力要求和塑性阶段(即承载能力极限状态)的正截面强度要求。 5.1。1按承载能力极限计算时满足正截面强度要求:
预应力梁到达受弯的极限状态时,受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度,受拉区钢筋达到抗拉设计强度。截面的安全性是通过截面抗弯安全系数来保证的。 (1)对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁,所需预应力筋数量按下式计算,如下图:
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fcd x h0 Nd , ,
解上两式得:
受压区高度 预应力筋数 或 式中 —截面上组合力矩。
—混凝土抗压设计强度; -预应力筋抗拉设计强度; —单根预应力筋束截面积; b-截面宽度
(2)若截面承受双向弯矩时,需配双筋的,可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘所需预应力筋数量。这忽略实际上存在的双筋影响时(受拉区和受压区都有预应力筋)会使计算结果偏大,作为力筋数量的估算是允许的。 5.1。2按正常使用极限状态的应力要求计算
规范(JTJ D62—2004)规定,截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力,预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力(为),或为在任意阶段,全截面承压,截面上不出现拉应力,同时截面上最大压应力小于允许压应力。
写成计算式为:
对于截面上缘 (1) (2)
对于截面下缘 (3)
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(4)
其中,—由预应力产生的应力,W—截面抗弯模量,—混凝土轴心抗压标准强度.Mmax、Mmin项的符号当为正弯矩时取正值,当为负弯矩时取负值,且按代数值取大小。
一般情况下,由于梁截面较高,受压区面积较大,上缘和下缘的压应力不是控制因素,为简便计,可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件(求得预应力筋束数的最小值)。
公式(1)变为 (5) 公式(3)变为 (6)
由预应力钢束产生的截面上缘应力和截面下缘应力分为三种情况讨论:
a. 截面上下缘均配有力筋Np上和Np下以抵抗正负弯矩,由力筋Np上和Np下在截面上下缘产生的压应力分别为:
(7) (8)
将式(5)、(6)分别代入式(7)、(8),解联立方程后得到
(9) (10) 令
代入式(9)、(10)中得到
(11) (12) 式中 Ap-每束预应力筋的面积;
—预应力筋的永存应力(可取0。5~0。75估算); e—预应力力筋重心离开截面重心的距离; K—截面的核心距;
A-混凝土截面面积,取有效截面计算. b. 当截面只在下缘布置力筋Np下以抵抗正弯矩时 当由上缘不出现拉应力控制时: (13) 当由下缘不出现拉应力控制时: (14)
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c. 当截面中只在上缘布置力筋N上 以抵抗负弯矩时: 当由上缘不出现拉应力控制时 (15) 当由下缘不出现拉应力控制时 (16)
当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算时(求得预应力筋束数的最大值).可由前面的式推导得: (17) (18)
有时需调整束数,当截面承受负弯矩时,如果截面下部多配根束,则上部束也要相应增配根,才能使上缘不出现拉应力,同理,当截面承受正弯矩时,如果截面上部多配根束,则下部束也要相应增配根。其关系为:
当承受时, 当承受时,
5。2预应力钢束布置
连续梁预应力钢束的配置不仅要满足《桥规》(TB10002。3—99)构造要求,还应考虑以下原则:
1、应选择适当的预应力束的型式与锚具型式,对不同跨径的梁桥结构,要选用预加力大小恰当的预应力束,以达到合理的布置型式。
2、应力束的布置要考虑施工的方便,也不能像钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束,而导致在结构中布置过多的锚具。
3、预应力束的布置,既要符合结构受力的要求,又要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次内力.
4、预应力束的布置,应考虑材料经济指标的先进性,这往往与桥梁体系、构造尺寸、施工方法的选择都有密切关系.
5、预应力束应避免合用多次反向曲率的连续束,因为这会引起很大的摩阻损失,降低预应力束的效益.
6、预应力束的布置,不但要考虑结构在使用阶段的弹性力状态的需要,而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。
7、纵向预应力索为结构主要受力钢筋,为了设计和施工方便,进行对称布束,锚头尽量靠近压应力区.
8、应留有一定数量的备用管道,一般占总数的1%.
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9、钢束在横断面中布置时直束靠近顶板位置,直接锚固在齿板上,弯束布置在腹板上,便于下弯锚固。
常用锚具尺寸
锚垫板寸mm 180 200 230 270 320 370 165 190 215 250 290 300 300 320 波纹管螺旋筋 径 外/内圈径mm mm 62/55 170 77/70 240 87/80 270 97/90 330 107/100 400 127/120 470 67/60 170 77/70 190 87/80 210 92/85 250 102/95 320 107/100 340 107/100 350 117/110 400 千斤顶 圈数 型号 4 6 6 7 8 8 5 5 6 6 6 7 7 7 Ycw100 Ycw150 Ycw250 Ycw250 Ycw400 Ycw650 YDC1500 YDC1500 YDC2000 YDC2500 YDC3200 YDC4200 YDC4200 YDC5200 置间距mm 200 230 260 290 420 490 210 230 270 320 370 400 420 460 锚具最小布 锚具型号 OVM15-5 OVM15-7 OVM15—9 VM15—12 OVM15-19 OVM15—27 YM15—5 YM15-7 YM15—9 YM15—12 YM15-15 YM15-17 YM15-19 YM15—24 边跨钢筋立面布置图 边跨钢筋平面布置图 1/2中跨钢筋立面布置图 1/2中跨钢筋平面布置图
图5.1 本推荐桥型预应力钢筋布置图
5.3预应力损失
根据《桥规》(JTG D62—2004)第6。2.1条规定,预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中,由于施工中预应力索的张拉采用后张法,应考虑由下列因素引起的预应力损失:
预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 σl4 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 σl2 预应力钢筋与台座之间的温差 σl3 混凝土的弹性压缩 σl4
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预应力钢筋的应力松弛 σl5 混凝土的收缩和徐变 σl6
预应力损失包括: 摩阻损失、锚具变形及钢筋回缩、混凝土的弹性压缩、预应力筋的应力松弛、混凝土的收缩与徐变等。 5。3。1摩阻损失
摩阻损失指的是预应力筋与管道间的摩察损失δs1,由规定,按以下公式计算: σcon——张拉钢筋时锚下的控制应力(=0。75), μ-—预应力钢筋与管道壁的摩擦系数
θ-—从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之和,以rad计, k——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数,取0.0015 x-—从张拉端至计算截面的管道长度,以米计。
系数k及μ的值
管道类型 橡胶管抽芯成型的管道 铁皮套管 金属波纹管 5。3.2。 锚具变形损失
锚具变形,钢筋回缩和拼装构件的接缝压缩损失δs2,在计算接缝压缩引起的应力损失时,认为接缝在第一批钢束锚固后既完成全部变形量,以后锚固得各批钢束对该接缝不再产生压缩。可按下式计算:
K 0.0015 0。0030 0。0020~0.0030 μ 0.55 0.35 0.20~0.26 l-—锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值;统一取6mm。 L—-预应力钢筋的有效长度;
EP——预应力钢筋的弹性模量。取195GPa。
5。3。3. 混凝土的弹性压缩损失
后张法构件采用分批张拉时,先张拉是钢束由于张拉后批钢束所产生的混凝土弹性压缩引起的应力损失,可按下式计算:
——在先张拉钢筋重心处,由后张拉各批钢筋而产生的混凝土法向应力;
——预应力钢筋与混凝土弹性模量比。
若逐一计算的值则甚为繁琐,可采用下列近似计算公式 N——计算截面的分批张拉的钢束批数。
钢束重心处混凝土法向应力: 式中M1为自重弯矩。
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注意此时计算Np时应考虑摩阻损失、锚具变形及钢筋回缩的影响。预应力损失产生时,预应力孔道还没压浆,截面特性取静截面特性(即扣除孔道部他的影响)。
对悬臂拼装结构,作如下近似假设,可使先张拉钢束重心处由后张拉各批钢束产生的混凝土法向应力计算简化:
(1)每悬臂拼装一段,相应张拉一批力筋;假设每批张拉预应力都相同,且都作用在全部预应力重心处;
(2)在同一计算截面上,每一悬拼梁段自重所产生的自重弯矩都假设相等。 5。3.4预应力筋的引力松弛损失
预应力筋的引力松弛损失指的是由钢绞线组成的预应力钢束,在采用
超张拉方法施工中,由钢绞线松弛引起的损失终极值。此项应力损失可根据〈〈公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范〉>JTG D62—2004 表6。2。6 条的规定,按下列公式计算。
对于钢丝、钢绞线,本设计中采用: =ψ·ξ(MPa)
式中:ψ—-张拉系数,一次张拉时,ψ=1.0;超张拉时,ψ=0。9; ξ——钢筋松弛系数,I级松弛(普通松弛),ξ=1。0;II级松弛 (低松弛),ξ=0.3;
——传力锚固时的钢筋应力,对后张法构件 =---; 对先张法构件,=-。 5。3。5收缩徐变损失
由混凝土收缩和徐变引起的预应力钢筋应力损失,这种损失可由以下公式计算:
(5.1.5—1) (5。1。5-2)
(5。1.5-3)
(5。1。5—4)
式中:、——构件受拉、受压全部纵向钢筋截面重心处由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失;
、——构件受拉、受压全部纵向钢筋截面重心处由预习应力产生的混凝土法向应力;
——截面回转半径,,后张法采用净截面特性
、-—构件受拉区、受压区纵向普通钢筋截面重心至构件截面重心的距离;
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——预应力钢筋传力锚固龄期为,计算考虑的龄期为t时的混凝土徐变,其终极值可按〈〈公土及预应力混凝土桥涵设计
—-加载龄期为,计算考虑的龄期为t时的徐变系数,可按〈公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范〉〉JTG D62-2004 中表6。2。7取用.
5.4预应力计算
(使用阶段扣除全部损失的有效预应力值) (张拉锚固阶段的有效预应力)
5.5施工阶段应力验算
阶段施工组合应力表
单元 4 4 4 4 5 5 5 5 10 10 10 10 18 18 18 18 19 19 19 19 24 24 24 24 25 25 位置 I[3] I[3] J[4] J[4] I[4] I[4] J[5] J[5] I[9] I[9] J[10] J[10] I[17] I[17] J[18] J[18] I[18] I[18] J[19] J[19] I[23] I[23] J[24] J[24] I[24] I[24] 最大/最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 阶段 中跨合龙 中跨合龙 中跨合龙 中跨合龙 中跨合龙 14# 中跨合龙 14# 边跨合龙 9# 中跨合龙 9# 14# 1# 14# 1# 14# 1# 14# 0# 14# 0# 14# 1# 14# 1# 验算 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 最大应力值 (kN/m^2) 6057。0274 1669。63 6007。8634 1795。1747 9204.4089 -251。7643 9203。3247 -61。6744 8885.6029 0。0223 9189.3113 —183。9248 12518.0904 0。0411 11734.867 -90.1193 11626.5108 —1。6135 11097。2852 —42.572 10892.7944 -42。5941 11409.7328 -1.6986 11516。8486 -90。1638 容许应力 (kN/m^2) 18144 —1484 18144 -1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 —1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 —1484 18144 —1484
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J[25] J[25] I[32] I[32] J[33] J[33] I[37] I[37] J[38] J[38] I[39] I[39] J[40] J[40] I[40] I[40] J[41] J[41] I[47] I[47] J[48] J[48] I[55] I[55] J[56] J[56] I[56] I[56] J[57] J[57] I[61] I[61] J[62] J[62] I[62] I[62] J[63] J[63] I[70] 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 14# 1# 14# 9# 桥面铺装 9# 桥面铺装 14# 桥面铺装 14# 桥面铺装 桥面铺装 桥面铺装 桥面铺装 桥面铺装 桥面铺装 桥面铺装 桥面铺装 桥面铺装 9# 14# 9# 14# 1# 14# 1# 14# 1# 14# 0# 14# 0# 14# 1# 14# 1# 14# 1# 中跨合龙 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 12282。4404 0.0414 8884.4814 —183.9538 10472。4007 0。0223 8051。0424 -60。7323 8198。5787 —252。3109 5984。4589 4917.395 5997。5571 4875。7164 5997.5571 4875.7164 5985。6446 4910。8634 10472。4994 0.0223 8884.4817 -183.9538 12517.7401 0。0411 11734。5722 —90.1193 11626。2163 —1.6135 11097。0252 -42.572 10893.0543 -42。5941 11410。0271 -1。6986 11517.1432 —90。1638 12282。7904 0.0414 9215。6328 毕业设计报告
18144 -1484 18144 -1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 -1484 18144 -1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 -1484 18144 -1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 —1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 —1484 18144 —1484 18144
25 25 33 33 33 33 38 38 38 38 40 40 40 40 41 41 41 41 48 48 48 48 56 56 56 56 57 57 57 57 62 62 62 62 63 63 63 63 71 共 55 页 第 27 页
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I[70] J[71] J[71] I[75] I[75] J[76] J[76] I[76] I[76] J[77] J[77] 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 9# 边跨合龙 9# 中跨合龙 14# 中跨合龙 14# 中跨合龙 中跨合龙 中跨合龙 中跨合龙 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK -183.9248 8869.97 0.0223 9115.6814 —62。5176 9079。5688 —252。6114 5921.8316 1860。2222 5962。6678 1741。1488 毕业设计报告
-1484 18144 -1484 18144 —1484 18144 —1484 18144 —1484 18144 -1484 71 71 71 76 76 76 76 77 77 77 77 第六章 次内力验算
6.1徐变次内力的计算
静定结构由混凝土的徐变不会产生徐变次内力。
对于超静定结构,由于冗力的存在,混凝土徐变受到多余约束的制约,从而引起徐变次内力,徐变次内力的存在使结构的内力重分布,重分布后的内力可按规范方法进行计算。
实际上,徐变次内力是由于体系转换(即从静定结构到超静定结构)而产生的,因此在施工时应尽量避免反复的体系转换次数。
6。2 预加力引起的二次力矩
预加力所引起的二次力矩仅考虑超静定钢束。静定结构该项为零,超定结构该项不为零。
6.3 温度次内力的计算
温度次内力的计算公式按下式计算: 1、温差应力
N错误!0=A1tαEh M错误!=- N错误!0.e
M错误!=M错误!+ M错误!
式中 N错误!0-桥面板重心处由温差引起的纵向力;
A1-桥面板截面面积;
t-温度差;
α—混凝土线膨胀系数,按《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004 的规定采用;
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Eh— 混凝土弹性模量;
e=桥面板重心至换算截面重心轴的距离,重心轴以上取正值,以下取负值; M错误!—N错误!0对全截面产生的初弯矩; M错误!—N错误!0对全截面产生的二次弯矩; M错误!—N错误!0对全截面产生的总弯矩;
由于箱形截面计算过于复杂,计算时我们可以先把它换算成工字形截面,只要保证面积相等,惯性矩相等即可。
(a)系统温度升温弯矩图 (b)系统温度降温弯矩
(c)梁截面温度变化弯矩
图6.1 温度次内力图
第七章 桥梁内力组合
7。1内力组合的原则
公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合,取其最不利效应组合进行设计:
1 只有在结构上可能同时出现的作用,才进行其效应组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时,则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。
2 当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时,该作用不应参与组合. 3 施工阶段作用效应的组合,应按计算需要及结构所处条件而定,结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑.
4 多个偶然作用不同时参与组合。
7.2 承载能力极限状态下的效应组合
公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时,应采用以下两种作用效应组合:基本组合和偶然组合。
基本组合是永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合,其效应组合表达式为:
或
式中 —承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值;
—结构重要性系数,按《通规》JTG D60-2004表1。0。9规定的结构设计安全
等级采用,对应于设计安全等级一级、二级和三级分别取1.1、1。0和0。
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9;
—第个永久作用效应的分项系数,应按《通规》JTG D60-2004表4。1。6的
规定采用;
、-第个永久作用效应的标准值和设计值;
-汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的分项系数,取=1.4。当某个可变作用
在效应组合中其值超过汽车荷载效应时,则该作用取代汽车荷载,其分项系数应采用汽车荷载的分项系数;对专为承受某作用而设置的结构或装置,设计时该作用的分项系数取与汽车荷载同值;计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载,其分项系数也与汽车荷载取同值;
、—汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标准值和设计值;
—在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)、风荷载外的
其他第个可变作用效应的分项系数,取=1.4,但风荷载的分项系数取=1。1;
、—在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第
个可变作用效应的标准值和设计值;
-在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他可变作用
效应的组合系数,当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种可变作用)组合时,人群荷载(或其他一种可变作用)的组合系数取=0.80;当除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外尚有两种其他可变作用参与组合时,其组合系数取=0.70;尚有三种可变作用参与组合时,其组合系数取=0.60;尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时,取=0.50。
7。3 正常使用极限状态下的效应组合
公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时,应根据不同的设计要求,采用以下两种效应组合:
(1) 作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频率值效应相组合,其效应组合表达式为:
式中 —作用短期效应组合设计值;
—第个可变作用效应的频率值系数,汽车荷载(不计冲击力)=0.7,人群荷载=1。
0,风荷载=0。75,温度梯度作用=0。8,其他作用=1.0;
—第个可变作用效应的频率值。
(2)作用长期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合,其效应组合表达式为:
第八章 主梁截面验算
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毕业设计报告
预应力混凝土梁从预加力开始到承载破坏,需经受预加应力、使用荷载作用、裂缝出现和破坏等四个受力阶段,为保证主梁受力可靠并予以控制,应对控制截面进行各个阶段的验算。
8.1 正截面抗弯承载力验算
在承载能力极限状态下,预应力混凝土梁沿着正截面和斜截面都有可能破坏,翼缘位于受压区的T形截面或I形截面受弯构件,箱形截面受弯构件的正截面承载能力可参照T形截面计算
(1)当符合下列条件时
(1)
应以宽度为的矩形截面按下面公式计算正截面抗弯承载力:
(2)
混凝土受压区高度应按下式计算:
(3)
截面受压区高度应符合下列要求:
(4) 当受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋,且预应力钢筋受压即()为正时 (5)
当受压区仅配纵向普通钢筋或配普通钢筋和预应力钢筋,且预应力钢筋受拉即()为负时
(6)
(2)当不符合公式的条件时,计算中应考虑截面腹板受压的作用,其正截面抗弯承载力应按下列规定计算:
(7)
此时,受压区高度应按下列公式计算,应应符合(4)、(5)、(6)的要求.
(8)
式中 —桥梁结构的重要性系数,按《预规》JTG D62-2004第5。1。5条的规定采用,
本设计为二级,取=1。0;
-弯矩组合设计值;
—混凝土轴心抗压强度设计值,按《预规》JTG D62—2004表3。1.4采用;
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毕业设计报告
—纵向预应力钢筋的抗拉强度设计值,按《预规》JTG D62-2004表3.2.3-2采用; —受拉区纵向预应力钢筋的截面面积;
—矩形截面宽度或T形截面腹板宽度,本设计应为箱形截面腹板总宽度; -截面有效高度,,此处为截面全高;
、—受拉区、受压区普通钢筋和预应力钢筋的合力点至受拉区边缘、受压区边
缘的距离;
—受压区普通钢筋合力点至受压区边缘的距离; —T形或I形截面受压翼缘厚度;
—T形或I形截面受压翼缘的有效宽度,按《预规》JTG D62—2004第4。2。
2的规定采用。
正截面抗弯承载力验算
单元 4 4 4 4 5 5 5 5 10 位置 I[3] 最大/最小 最大 组合名称 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 类型 FX—MAX FX—MIN FX-MAX FX-MIN FX—MAX FX-MIN FX—MAX FX-MIN MY—MAX MY-MIN MY-MAX MY—MIN FX—MAX FX—MIN FX-MAX FX—MIN FX-MAX 验算 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 重要性系数×最大弯矩组合(kN*m) 41473.2434 12191。5646 48415。7295 11315.3265 48415。7295 11315.3265 56802.4691 4226.2572 93.4234 —98357.02 -30088.3972 —139882.9879 —418070.9944 结构抗弯承载力(kN*m) 131320.3111 131320。3111 131381。6061 131381。6061 132057.9202 132057.9202 132644。0126 132644.0126 113164。5884 234883.3531 246708.7632 246708.7632 855541.3159 I[3] 最小 J[4] 最大 J[4] 最小 I[4] 最大 I[4] J[5] J[5] I[9] 最小 最大 最小 最大 10 I[9] 最小 10 J[10] 最大 10 J[10] 最小 18 I[17] 18 I[17] 18 J[18] 18 J[18] 25 I[24] 最大 最小 最大 最小 最大 OK -614234.5861 855541.3159 OK —490434。5374 995607.1253 OK -707465。6762 995607.1253 OK —486341.3906 1005943。263
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cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8
FX-MIN FX—MAX FX—MIN FX—MAX FX-MIN FX—MAX FX-MIN MY—MAX MY-MIN MY—MAX MY—MIN MY-MAX MY—MIN MY-MAX MY-MIN MY-MAX MY-MIN MY—MAX MY—MIN FX—MAX FX—MIN FX—MAX FX-MIN FX—MAX FX-MIN FX-MAX FX-MIN FX-MAX OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 毕业设计报告
1005943.263 856037.162 856037.162 243583。7662 243583。7662 142542.9166 231308.6202 204361.2014 204361。2014 205911.0854 205911.0854 200697。606 200697。606 200648.3412 200648.3412 200648.3412 200648。3412 200697。6068 200697.6068 142542.8624 231498。7307 243618。2866 243618。2866 855540.4407 25 I[24] 最小 25 J[25] 最大 25 J[25] 最小 最大 最小 -692705.6316 -410794。2871 -589066。3521 —4996。9656 -78716。27 32854.1005 -36865.7387 149495.289 54610。1916 156131。3245 60782.8009 156347。8001 61167.101 156361。6842 61252。868 156361。6842 61252.868 156346。454 61168。0926 32744。62 -36984.5621 —5124.1356 —78855.239 —411030.2671 33 I[32] 33 I[32] 33 J[33] 最大 33 J[33] 最小 38 I[37] 最大 38 I[37] 最小 38 J[38] 最大 38 J[38] 最小 40 I[39] 40 I[39] 最大 最小 最大 最小 最大 最小 40 J[40] 40 J[40] 41 I[40] 41 I[40] 41 J[41] 最大 41 J[41] 最小 48 I[47] 最大 48 I[47] 最小 48 J[48] 最大 48 J[48] 最小 56 I[55] 最大 56 I[55] 56 J[56] 56 J[56] 63 I[62] 最小 最大 最小 最大 OK -589355.1323 855540。4407 OK —486592。3958 995607。1253 OK -693013.2866 995607.1253 OK -490687。4148 1005943。263
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最小 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB8 cLCB5 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11 cLCB2 cLCB11
FX-MIN FX—MAX FX—MIN FZ—MAX FZ—MIN FZ-MAX FZ—MIN FX—MAX FX-MIN FX—MAX FX—MIN FX-MAX FX-MIN FX-MAX FX—MIN 毕业设计报告
63 I[62] OK —707776。0158 1005943。263 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK —418310.282 -614528。2363 -30222.7113 —140050.3557 -25.5773 —98505。3286 56744.662 4174。7043 48378。7259 11282。4186 48378.7259 11282.4186 41445.3135 12166。7634 856038。0991 856038。0991 246648.3078 246648。3078 234766。2323 234766。2323 132103.3564 132103。3564 131468。6307 131468.6307 130784。8298 130784.8298 130664.0374 130664.0374 63 J[63] 最大 63 J[63] 71 I[70] 71 I[70] 71 J[71] 71 J[71] 76 76 I[75] I[75] 最小 最大 最小 最大 最小 最大 最小 76 J[76] 最大 76 77 77 77 77 J[76] I[76] I[76] J[77] J[77] 最小 最大 最小 最大 最小 8。2 持久状况正常使用极限状态应力验算
预应力混凝土连续梁在各个受力阶段均有其不同受力特点。从一开始施加预应力,其预应力钢筋和混凝土就开始处于高应力下。为保证构件在各个阶段的安全,除了要进行强度验算外,还必须对其施工和使用阶段的应力情况分别进行验算。 8。2.1 正截面抗裂验算
正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算,并应符合下列要求:
1)全预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下预制构件
(1)
分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件
(2) 2)A类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下 (3) 但在荷载长期效应组合下
(4)
斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算,并应符合下列要求: 1)全预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下预制构件
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毕业设计报告
(5)
现场浇筑(包括预制拼装)构件
(6)
2)A类和B类预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下预制构件
(7)
现场浇筑(包括预制拼装)构件
(8)
式中 —在作用(或荷载)短期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力,按
公式(1)计算;
-在荷载长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力,按公式(2)
计算;
—扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压力,
按《预规》JTG D62—2004第6.1。5条规定计算;
—由作用(或荷载)短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力,按《预规》
JTG D62—2004第6.3。3条规定计算;
—混凝土的抗拉强度标准值,按《预规》JTG D62—2004表3.1.3采用。
受弯构件由作用(或荷载)产生的截面抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力,应按下列公式计算:
(9) (10)
式中 —按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩值;
—按荷载长期效应组合计算的弯矩值,在组合的活荷载弯矩中,仅考虑汽车、
人群等直接作用于构件的荷载产生的弯矩值。
注:后张法构件在计算预施应力阶段由构件自重产生的拉应力时,公式(9)、(10)中的可改用,为构件净截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩.
正截面抗裂性验算
单元 位置 组合名称 短/长 类型 验算 最小拉应力(kN/m^2)
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I[4] J[5] I[9] J[10] I[17] J[18] I[24] J[25] I[32] J[33] I[37] J[38] I[39] J[40] I[40] J[41] I[47] J[48] I[55] J[56] I[62] J[63] I[70] J[71] I[75] J[76] cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期 短期
MX-MIN MZ—MIN MY—MIN MX—MIN FY-MIN FY—MIN MX—MIN MX-MIN FY—MIN FY—MAX MY-MAX MY-MAX MY—MAX MY-MAX MY-MAX MY-MAX MX—MAX MX-MIN FY-MIN FY-MIN MX—MIN MX-MIN MZ—MIN FZ-MIN MX—MIN FY-MIN OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 毕业设计报告
687.3874 1171。2187 4967。3461 3008。4014 992。4914 300.7369 1946。3989 2803。2973 5114。6443 4052。9366 2263。7289 1725.9208 1401。9108 1366.1305 1366.1305 1396。3794 3952.8243 5041.07 2313.0917 1490.8262 744。9809 1471。1097 3078.6046 4954。821 1192。5554 711.8695 5 5 10 10 18 18 25 25 33 33 38 38 40 40 41 41 48 48 56 56 63 63 71 71 76 76 8。2.2 斜截面抗裂验算
斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算,并应符合下列要求: 全预应力混凝土构件,在作用(或荷载)短期效应组合下 预制构件
(1)
现场浇筑(包括预制拼装)构件
(2)
斜截面抗裂性验算
单元 位置 组合名称 类型 验算 最小应力值(kN/m^2) 容许主拉应力(kN/m^2)
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6 6 10 10 18 18 25 25 33 33 38 38 40 40 41 41 48 48 56 56 63 63 71 71 75 75 I[5] J[6] I[9] J[10] I[17] J[18] I[24] J[25] I[32] J[33] I[37] J[38] I[39] J[40] I[40] J[41] I[47] J[48] I[55] J[56] I[62] J[63] I[70] J[71] I[74] J[75] cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 cLCB14 MX-MIN MX-MAX MZ-MAX MZ—MAX MZ—MIN MX—MAX MX—MIN MX-MIN MX—MIN MX—MIN MX—MIN MX-MAX MX—MAX MX—MAX MX—MAX MX-MAX MX—MAX MZ—MAX MX-MAX MX-MAX MX—MIN MX—MIN MX-MIN MX-MIN MX-MIN MX-MIN OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 毕业设计报告
—1590 —1590 -1590 —1590 —1590 -1590 -1590 —1590 -1590 -1590 —1590 —1590 —1590 —1590 -1590 -1590 -1590 -1590 -1590 —1590 -1590 —1590 -1590 —1590 -1590 -1590
—950。2009 -1546。3975 —620.7102 —742.351 -79。8488 -176。6572 —161。3377 -61.8305 -598.6197 —496。4646 -431。6702 —476.7744 —248。9782 -252.0031 —252.0113 —266。7018 -536。6119 -600.7265 —64.4735 —165。0984 —173。0231 —75。1867 -761。3872 —617.4379 —1463。8164 —921。5955 8.2。3 使用阶段预应力混凝土受压区混凝土最大压应力验算
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毕业设计报告
受压区混凝土的最大压应力
(1) (2)
式中 —由预加力产生的混凝土法向拉应力 —混凝土法向压应力;
MK—按荷载标准值组合计算的弯矩值;
使用阶段正截面压应力验算
单元 4 4 5 5 10 10 18 18 25 25 33 33 38 38 40 40 41 41 48 48 56 56 63 位置 I[3] J[4] I[4] J[5] I[9] J[10] I[17] J[18] I[24] J[25] I[32] J[33] I[37] J[38] I[39] J[40] I[40] J[41] I[47] J[48] I[55] J[56] I[62] 组合名称 cLCB26 cLCB26 cLCB22 cLCB25 cLCB26 cLCB25 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 cLCB26 类型 MZ-MAX MZ-MAX MZ-MIN MZ—MIN MX—MAX MX-MIN MZ-MAX MZ—MAX FY—MAX FY—MAX FY—MAX FY-MAX MZ-MAX MY-MAX MY—MAX MY-MAX MY-MAX MY—MAX MX—MAX MX-MAX MZ—MAX MZ—MAX FY-MAX 验算 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 最大应力值(kN/m^2) 8325.2408 8517。1132 11229.2817 11244.9224 13016。9709 12098。2639 12918。0331 12153.4969 11364。3624 12281.969 12913.095 14735。4844 13056.3486 13199.7122 10832。6767 10845。9163 10845.9163 10833.8362 14798.4091 12973.2376 12123。2099 11211。1644 12297.1581 容许压应力 (kN/m^2) 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200
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J[63] I[70] J[71] I[75] J[76] I[76] J[77] cLCB26 cLCB25 cLCB26 cLCB25 cLCB22 cLCB26 cLCB26
FY-MAX FX-MIN FZ—MAX MX—MIN MX-MIN MX-MAX MX-MAX OK OK OK OK OK OK OK 毕业设计报告
16200 16200 16200 16200 16200 16200 16200 63 71 71 76 76 77 77 13066。4598 12069。9762 12987.6458 11206。8209 11137.2027 8578.8063 8393.657 8.2。4 预应力钢筋中的拉应力验算
(1) (2)
式中 -—预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值;
—-受拉区预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效应力; ——混凝土法向拉应力, —-预应力钢筋应力。
预应力钢筋受拉验算
钢束 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 d1 d2 d3 t1 t10 t11 t12 t13 t14 验算 Sig_DL (kN/m^2) OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 971491.8762 1020204。988 1025263.319 1040062。033 970962.0813 1004470。155 1072391.813 1027433.27 1020367。012 1082152。807 1006742。325 971117.2583 1029299。472 1025993.826 1022207。64 1048822.926 1049681。144 1049712.065 Sig_LL (kN/m^2) 1139470.809 1178459。13 1186052。643 1195872.879 1143489.283 1177589.318 1192198.5 1175272.679 1183350。53 1187748。017 1111725。89 1116839.768 1060759.976 1140064。994 1115373。133 1155836.026 1154903.604 1160192.597 Sig_ADL (kN/m^2) 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 Sig_ALL (kN/m^2) 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000
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t15 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 w1 w10 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 z1 z10 z11 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 1049716.273 895798.809 977106.6261 990094.9589 1002343.71 1125815.137 1125815.937 950623。8497 1012423.266 872906.3753 1100889。211 986701.4914 1073524。01 1076058。489 1070296。865 1073776。677 1100889。228 1100889.191 1100889.151 905116。0341 950879。2017 933440。4997 933812.9962 924845。0784 935544.8163 940450.4811 953109。0035 941798。574 952949.9346 949056。7538
1164490。945 1087445.175 1109887.099 1110117.983 1111100.792 1192807.067 1197945.228 1112453.039 1136925。163 1060073。753 1134529。446 1065654。375 1085984.691 1098640。626 1099952.583 1090300.382 1121891。923 1124689.746 1128377.677 1044221。705 1111672。316 1098646.11 1106394。923 1104361。318 1106607。843 1107654。119 1113736。522 1108270。515 1113563。089 1108377。392 毕业设计报告
1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1395000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 1209000 表中
Sig_DL : 施工阶段扣除短期预应力损失后的预应力钢筋锚固端的有效预应力 Sig_LL : 扣除全部预应力损失并考虑使用阶段作用标准值引起的钢束应力变化 后预应力钢筋的拉应力
Sig_ADL : 施工阶段预应力钢筋锚固端张拉控制应力容许值 Sig_ALL : 使用阶段预应力钢筋拉应力容许值 8.2.5 使用阶段斜截面抗剪验算 单位置 最大组合名类型 验重要性系数结构抗剪截剪力
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/最小 称 算
×最大剪力组合(kN) 115。2076 —4501。3814 毕业设计报告 承载力(kN) 9934.8843 9934.8843 面验算 验算 元 4 4 4 4 5 5 5 5 I[3] 最大 cLCB11 I[3] 最小 cLCB2 J[4] 最大 cLCB11 J[4] I[4] I[4] J[5] FZ—MAX FZ-MIN OK OK OK OK 跳过 OK 跳过 FZ—MAX FZ—MI最小 cLCB2 N FZ—MA最大 cLCB11 X FZ—MI最小 cLCB2 N 最大 cLCB5 FZ-MAX FZ-MIN FZ—MAX FZ-MIN FZ—MAX FZ-MIN FZ—MAX FZ-MIN FZ—MAX FZ—MIN 916。2276 9436。5669 OK 跳过 OK -3397。5994 9436。5669 OK 跳过 OK 916.2245 9483。5207 OK 跳过 9483.5207 9126.4024 9126.4024 OK 验算 OK 跳过 OK 跳过 OK -3397。5875 OK 2458.4843 —1533.519OK 7 J[5] 最小 cLCB8 10 I[9] 最大 cLCB5 10 I[9] 最小 cLCB8 J10 [10最大 cLCB5 ] J10 [10最小 cLCB8 ] 18 I[17] 最大 cLCB5 18 I[17] J[18] J[18] I[24最小 cLCB8 OK 9650。3942 16491.3636 OK 验算 OK 5418。2694 OK 11659.0935 16491。3636 16227。6399 OK 跳过 OK 验算 OK 7098.4352 16227.6399 OK 验算 39207。8408 39207。8408 38385。6573 OK 验算 OK 验算 OK 27167。185 OK 19589。1025 18 18 25 最大 cLCB5 最小 cLCB8 OK 29778.0436 OK 验算 OK 21596。3611 38385.6573 OK 验算 —22491。9732 36459。6171 OK 验算
最大 cLCB8 FX-MAX OK 共 55 页 第 41 页
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] 毕业设计报告
—31782。36459。OK 5675 6171 —20484。25 J[25] 最大 cLCB8 FX-MAX OK 37444.5216 OK 7147 J[25FX—MI—29197.1425 最小 cLCB5 OK 37444.5216 OK ] N 96 I[32FX—MA33 最大 cLCB8 OK -8574。4138 15503.5539 OK ] X I15503。33 [32最小 cLCB5 FX-MIN OK -13823.461 OK 5539 ] JFX—MA—6969.40233 [33最大 cLCB8 OK 15399。19 OK X 9 ] J[33-11824。15622。33 最小 cLCB5 FX-MIN OK OK ] 2953 7042 IFX—MA38 [37最大 cLCB8 OK -442。9189 10922。935 OK X ] 38 I[37] 最小 cLCB5 FX-MIN OK —3857.631 10922.935 OK J38 [38最大 cLCB8 FX-MAX OK 1147.5077 10086.0377 OK ] J[38FX—MI10086。38 最小 cLCB5 OK -1971。2261 OK ] N 0377 I40 [39最大 cLCB8 FX-MAX OK 1432.6075 7566。7666 OK ] IFX—MI—1634。40 [39最小 cLCB5 OK 7566。7666 OK N 8806 ] J40 [40最大 cLCB2 FX-MAX OK 1528。0982 7420。0769 OK ] JFX—MI—1523.22040 [40最小 cLCB11 OK 7420。0769 OK N 4 ] IFZ—MA41 [40最大 cLCB2 OK 1528.0982 7420。0769 OK X ] 25 I[24] 最小 cLCB5 FX-MIN OK 共 55 页 第 42 页
验算 验算 验算 验算 验算 验算 验算 跳过 验算 跳过 跳过 跳过 跳过 跳过 跳过 跳过
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I[40] J[41] J[41] I[47] I[47] J[48] J[48] I[55] I[55] J[56] J[56] 毕业设计报告
41 最小 cLCB11 FZ-MIN OK —1523.2204 7420.0769 OK 跳过 41 41 48 48 48 48 56 56 最大 cLCB2 FZ-MAX OK 1640。1556 OK -1428.127 7566.7666 OK 跳过 最小 cLCB11 FZ-MIN 最大 cLCB2 最小 cLCB11 最大 cLCB2 7566。7666 OK 跳过 16578。4013 16823。2488 OK 验算 OK 验算 FZ-MAX OK 11829。597 FZ—MIN FZ—MAX OK 6973。8536 OK 13828。7672 16721.9944 OK 验算 OK 8578。8594 最小 cLCB11 FZ-MIN 最大 cLCB2 16721。OK 验算 9944 FZ-MAX OK 29202.4256 39207.8408 OK 验算 OK 20488。9508 39207。8408 38385。6573 OK 验算 最小 cLCB11 FZ-MIN 56 最大 cLCB2 FZ-MAX OK 31787。837 OK 验算 56 最小 cLCB11 FZ-MIN FX—MAX FX—MIN OK 22496。2094 38385.6573 OK 验算 OK OK -21600。2311 —29782。5592 —19592。9726 —27171.6927 36459.6171 OK 验算 36459。6171 37444。5216 37444。5216 15024。4902 OK 验算 OK 验算 63 I[62] 最大 cLCB8 63 63 I[62] J[63] J[63] I[70] I[70] 最小 cLCB5 最大 cLCB8 FX-MAX OK 63 71 71 最小 cLCB5 最大 cLCB8 最小 cLCB5 FX-MIN OK FZ—MAX FZ-MIN OK 验算 OK 验算 OK -7102。2884 OK -11663.6112 15024.4902 OK 验算 共 55 页 第 43 页
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毕业设计报告
J71 [71最大 cLCB8 ] J71 [71最小 cLCB5 ] I76 [75最大 cLCB8 ] 76 I[75] 最小 cLCB5 76 76 FZ-MAX OK FZ—MIN FX—MAX —5422。1164 —9654。9165 1529.6882 15306。1908 15306。1908 9133.857 OK 跳过 OK OK 验算 OK OK 跳过 跳过 验算 跳过 77 77 77 77 FX—MIOK -2463。2581 9133。857 OK N J[76] 最大 cLCB2 FX-MAX OK 3393。0327 9517。0873 OK JFX—MI[76最小 cLCB11 OK -920.2857 9517.0873 OK N ] I[76最大 cLCB2 FX-MAX OK 3393.045 9472.492 OK ] FX—MII[76] 最小 cLCB11 OK —920。2888 9472。492 OK N FX—MAJ[77] 最大 cLCB2 OK 4496.8204 9975.844 OK X FX—MIJ[77] 最小 cLCB11 OK -119.2688 9975。844 OK N 跳过 跳过 跳过 跳过 8.3 短暂状况预应力混凝土受弯构件应力验算
预应力混凝土受弯构件按短暂状况计算时, 预应力钢筋应扣除相应阶段的预应力损失,荷载采用施工荷载,截面性质采用净截面。在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定:
1 压应力 (8。3—1) 2 拉应力
1)当时,预拉区应配置其配筋率不小于0。2%的纵向钢筋; 2)当时,预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋; 3)当时,预拉区应配置的纵向钢筋配筋率按以上两者直线内差取用。 式中 、-—按短暂状况计算时截面预压区、预拉区边缘混凝土的压应力、拉应力;
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毕业设计报告
、--与制作、运输、安装各施工阶段混凝土立方体抗压强度相应的抗压强
度、抗拉强度标准.
致 谢
时光飞逝,很快此次毕业设计已经接近尾声,在这六周的设计中我受益匪浅。首先我要特别感谢老师,在本论文的写作过程中,我的指导老师倾注了大量的心血,从选题到开题报告,从写作提纲,到一遍又一遍地指出许多具体问题,严格把关,循循善诱,在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我设计期间给我极大关心和帮助的各位同学和朋友。
写作毕业论文是一次再系统学习的过程,毕业论文的完成,同样也意味着新的学习生活的开始。在做毕业设计的同时,让我对从前学过的知识又重新温习了一遍,使我对基础知识的掌握有了更深刻的认识,同时也让我学到了很多新的知识,特别是一些桥梁专业的知识,通过毕业设计,将我四年学习的东西串了起来,使我对我的专业有了一个更整体的认识。再者通过毕业设计,使我提高了充分运用基础知识基础理论的能力,毕业设计引导我们用新的思维方法去学习,独立的思考,给了我一次锻炼自己的机会,这在以后的学习和工作中都是非常有好处的。
本次毕业设计很大程度上靠的是老师的尽心指导和周围同学的帮助,我的毕业设计才得以顺利完成,从而为我的大学本科生涯画上了一个圆满的句号.在此我要向帮助过我的老师以及曾给过我帮助的同学道声衷心的感谢.
最后再次感谢领导以及老师在百忙之中对我的细心指导,我衷心地感谢各位老师。
参考文献
1、《结构设计原理》 叶见曙 人民交通出版社
2、《预应力混凝土连续梁桥设计》 徐岳、王亚君、万振江。人民交通出版社 3、《桥梁工程》 范立础 人民交通出版社 4、《基础工程》 教材
5、《桥梁计算示例集》人民交通出版社
6、《中华人民共和国交通部标准.公路工程技术标准(STJ001-97)》。北京: 人民交通出版社, 1997。
7、《中华人民共和国交通部标准。公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024—85)》。北京: 人民交通出版社, 1985。
8、《中华人民共和国交通部标准。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(STJ023-85)》.北京: 人民交通出版社, 1985。
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