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港珠澳大桥第4联施工图设计.rar

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    港珠澳 大桥 施工图 设计
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    CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY毕业设计(论文)题目: 港珠澳大桥第4联施工图设计学生姓 名: 余 果学 号: 200918020319班 级: 0903班专业(全称): 土木工程(桥梁工程方向)指导教 师: 张玉平 董创文2013 年 6月港珠澳大桥第4联施工图设计学生姓名: 余果学 号: 200918020319班 级: 桥梁0903班所在院(系): 土木与建筑学院指导教师: 张玉平 董创文完成日期: 2013年 6月港珠澳大桥第4联施工图设计摘要本次毕业设计题目为港珠澳大桥第4联施工图设计,其设计过程如下:首先,仔细阅读设计任务书提供的设计资料和要求,依据现行公路桥梁设计规范,并综合考虑桥位处的地形、地质条件,经过初选后提出了“预应力混凝土刚构连续梁组合体系,预应力混凝土连续箱梁桥和中承式钢管混凝土拱桥”三个比选桥型。按“技术先进,安全可靠,适用耐久,经济,美观,环境保护和可持续发展”的桥梁设计原则,比较三个方案的优缺点,选定方案为:96m+3×156m+96m的五跨预应力混凝土变截面连续刚构组合体系梁桥。其次,确定桥梁的主要构造及细部尺寸,桥面净宽19m,截面设计采用单箱单室结构,箱梁顶宽21m,底宽12m,箱梁截面根部高8.5m,跨中高3.0m,设计车道为六车道。主梁部分采用悬臂挂篮施工,浇筑形式为对称平衡浇筑混凝土,由于桥墩较矮,刚构主墩选用空心矩形双肢薄壁墩,墩高25m,施工可采用翻模法施工,桩基础为桩径2m的挖孔灌注桩,布置形式为四排三列的多排桩。然后,利用midasCivil计算软件分析桥梁主梁的内力(包括恒载和活载的内力计算)和荷载组合。根据其每个截面的弯矩,估算通过每个截面的预应力筋的数目,然后布置预应力钢筋。最后,对该桥梁进行了正截面强度验算、正截面抗裂验算、正常使用状态抗弯验算,并手算一个截面的所有验算,验算结果表明该设计是合理的,该桥梁的各项性能在设计年限内均能满足的要求。关键词:桥梁工程;方案比选;施工图;MidasTHE CONSTRUCTION DESIGN OFTHE FOURTH JOINT OF HONG KONG-ZHUHAI-MACAO BRIDGEABSTRACTThis design is about the construction design of Hong Kong-Zhuhai-macao Bridge,theprocedure of the design is listed as below:At the first,According to the design assignment and the present Highway BridgeSpecifications, Take the geological and the landform of the bridge site for further analysis,after preliminary selection, three bridge typescheme are presented, they are PC continuousrigid frame bridge and PC continuous -type bridge and zhongchengshi steel structuresuspension cable bridge.Comparing their characters comprehensively,This three-acrossedgrade separated PC continuous rigid frame bridge ’s across path is 96+156+156+156+96m.The second step is to dimension the structural elements and details of which it iscomposed,the design use single box beam and the bridge floor wide is 19 meter.Roots boxgirder high 8.5m, The road of the bridge serves as six lanes. The girder applies cantileverhung-basket bearing and symmetric equilibrium construction.The three step is to use midas Civil software to analyze internal gross force of thestructures (including dead load and lived load), the internal force composition can be doneby using the compute results.According to the results, the evaluated amount of longitudinaltendons can be worked out, then we can distribute the tendons to the bridge.The conclusioncan be drawn that the design is up to the assignment.Key words: Bridge engineering;route alternative;construction drawing;Midas software目 录1 概况与方案比选..............................................................................................................11.1 工程概况....................................................................................................................11.2 技术标准...................................................................................................................11.3 设计材料及构造布置.............................................................................................11.4 方案比选...................................................................................................................21.4.1 文献综述.........................................................................................................21.4.2 比选方案.........................................................................................................52 尺寸拟定和材料.............................................................................................................102.1 结构尺寸的拟定.....................................................................................................102.1.1 跨径布置.......................................................................................................102.1.2 主梁高...........................................................................................................102.1..3 顶板与底板..................................................................................................102.1.4 箱梁腹板厚度...............................................................................................102.1.5 梗腋...............................................................................................................112.1.6 主梁截面高度变化规律...............................................................................112.1.7 墩台及桩基础...............................................................................................112.1.8 桥面铺装.......................................................................................................112.2 主要材料.................................................................................................................122.2.1 混凝土...........................................................................................................122.2.2 预应力材料...................................................................................................122.2.3 普通钢筋.......................................................................................................122.2.4 伸缩缝...........................................................................................................122.2.5 桥梁支座.......................................................................................................133 结构内力计算.................................................................................................................133.1 有限元建模.............................................................................................................133.1.1 单元的划分...................................................................................................133.1.2 施工过程的模拟...........................................................................................133.2 结构重力荷载.........................................................................................................153.3 恒载作用下的内力值.............................................................................................153.4 汽车荷载内力计算.................................................................................................163.4.1 冲击系数的计算...........................................................................................163.4.2 汽车荷载效应内力.......................................................................................173.5 温度内力计算.........................................................................................................173.5.1、均匀温度效应.............................................................................................183.5.2 梯度温度效应...............................................................................................193.6 基础沉降内力计算.................................................................................................203.7 荷载组合................................................................................................................203.7.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合...................................................253.7.2 正常使用极限状态计算时作用效应组合...................................................314 预应力钢束的估算及布置.............................................................................................404.1 预应力钢筋数量估算.............................................................................................414.1.1 按正常使用极限状态的正截面抗裂要求估束...........................................414.1.2.按承载能力极限状态的应力要求计算........................................................454.2 预应力钢束的布置.................................................................................................495 预应力损失计算.............................................................................................................505.1预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失.......................................................515.2锚具变形,预应力筋回缩和接缝压缩引起的应力损失σl2............................... 515.3混凝土加热养护时,预应力钢筋与台座间的温差引起的应力损失...................515.4混凝土弹性压缩引起的应力损失(σl4)........................................................... 525.5预应力筋松弛引起的应力损失σl5。................................................................... 526 截面强度和应力验算.....................................................................................................536.1 强度计算.................................................................................................................536.1.1强度计算理论................................................................................................546.1.2 正截面抗弯验算结果...................................................................................546.2 应力计算.................................................................................................................546.2.1 基本理论.......................................................................................................546.2.2 使用阶段正截面抗裂验算...........................................................................556.2.3 受拉区预应力钢筋的拉应力验算...............................................................556.2.4混凝土主压应力验算....................................................................................557.挠度验算和预拱度计算..................................................................................................568 笔算部分.........................................................................................................................578.1 跨中主梁截面几何特性计算.................................................................................588.2 持久状况截面承载能力极限状态计算.................................................................598.2.1 正截面承载力计算.......................................................................................598.2.2 斜截面承载力计算.......................................................................................618.3 钢束预应力损失估算.............................................................................................618.3.1预应力钢筋张拉(锚下)控制应力............................................................618.3.2钢束应力损失................................................................................................618.4短暂情况的正应力验算........................................................................................668.5 持久状况正应力验算.............................................................................................678.5.1截面混凝土正应力验算.............................................................................678.5.2持久状况下预应力筋的应力验算.............................................................678.6持久状况下的混凝土主应力验算........................................................................688.6.1 截面面积计算...............................................................................................688.6.2 主应力计算...................................................................................................688.6.3 主压应力的限制值.......................................................................................698.7 抗裂性验算.............................................................................................................698.7.1 短期效应组合作用下的正截面抗裂验算...................................................698.7.2 短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算...................................................698.8 主梁变形(挠度)计算.........................................................................................708.8.1 短期效应作用下主梁挠度验算...................................................................708.8.2 预加力引起的上拱度...................................................................................708.8.3预拱度的设置.............................................................................................71参考文献...............................................................................................................................71设计总结...............................................................................................................................72致谢.......................................................................................................................................73附录.......................................................................................................................................74附件1:开题报告..............................................................................................................101附件2:外文翻译原文及译文..........................................................................................113港珠澳大桥第4联施工图设计第 1 页 共142 页1 概况与方案比选1.1工程概况港珠澳大桥是一座建设中的跨海大桥,连接香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市,主体工程采用双向六车道高速公路标准建设,设计速度采用100公里/小时,桥梁总宽21米,净高采用根部梁高8.5米,跨中为3.0米。全线桥涵设计汽车荷载等级采用公路-Ⅰ级,大桥的设计使用寿命120年。 根据沿海海域台风的特点,防台风也是大桥工程考虑的因素,港珠澳大桥能抗击每秒51米的风速,这相当于最大风力16级。另外,港珠澳大桥建成后可抗8级地震,在此次毕业设计中,我的任务是港珠澳大桥第四联施工图设计。1.2技术标准(1)设计汽车荷载等级:公路–I 级。(2)桥面纵坡:单向坡2%;桥面横坡:双向横坡2%(3)桥面宽度:0.5m(防撞墙)+9.5m(行车道)+1m(分隔带)+9.5m(行车道) +0.5m(防撞墙)=21m(4)通航要求:无通航要求。(5)支座变位:考虑6个墩台分别沉降2cm的组合叠加效应。1.3 设计材料及构造布置(1)混凝土主梁采用强度等级为C50的混凝土;墩柱及系梁采用强度等级为C40的混凝土;桩基础采用强度等级为C40的混凝土。(2)预应力钢筋采用1×24标准型-15.2-1860-Ⅱ-GB/T5224—1995钢绞线;港珠澳大桥第4联施工图设计第 2 页 共142 页表1-1主要材料特性值材料名称 项目 计算采用值C50混凝土 弹性模量(MPa) 3.45×104轴心抗压强度标准值ckf(MPa) 32.4轴心抗拉强度标准值tkf(MPa) 2.65轴心抗压强度设计值cdf(MPa) 22.4轴心抗拉强度设计值tdf(MPa) 1.83预应力钢绞线 弹性模量(MPa) 1.95×105抗拉强度标准值pkf(MPa) 1860抗拉强度设计值pdf(MPa) 1260管道偏差系数k 0.0015管道摩阻系数μ 0.16锚具变形和钢筋回缩值(㎜) 43)普通钢筋:构造钢筋采用HRB335钢筋;4)预应力锚具:纵向预应力锚具采用OVM型锚具及其配套设备;5)桥面铺装:采用10cm厚的沥青混凝土;6)伸缩缝:采用模数式伸缩装置;7)护栏:采用钢筋混凝土墙式护栏。1.4方案比选1.4.1 文献综述对于现阶段,我国桥梁的最基本的情况是:我国是桥梁大国,却不是桥梁强国。每年都兴建许多桥梁,其中真正能够体现出水平的却为数不多,在高、新、尖方面的竞争力明显不足。未来的桥梁的发展方向将向以下几个方面倾斜:1)大跨度桥梁,尤其是斜拉桥、悬索桥及其组合体系。2)柔性体系,实现从刚性体系向柔性体系的转变。3)对大型桥梁的非线性模拟分析。4)桥梁的全寿命设计等。这里对几种常见桥型进行简单介绍。1梁桥:梁桥 (Beam Bridge) 以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。主梁可以是
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