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福海4号桥施工图设计.rar

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    编号:20180915223404118    类型:共享资源    大小:11.33MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    福海 施工图 设计
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    福海 4号桥施工图设计福海四号桥施工图设计摘要这次毕业设计主要是关于福海四号桥上部结构的设计。根据工程的实际情况,提出了两种不同桥型方案进行了选择和比较:1.预应力混凝土连续梁桥简支T梁桥、2.变截面混凝土连续梁桥。设计本着“安全、经济、实用、美观”的八字原则,而预应力混凝土连续梁桥具有结构受力性能好、行车平顺舒适等优点,所以确定该桥型作为推荐方案。在设计过程中,通过分析桥梁在使用过程中的恒荷载以及活载作用,应考虑不同荷载系数进行的荷载组合,将使用状态的短期组合的结果作为钢束估算所需的计算内力。估算出各截面所需的钢束之后,并按照规定要求将所有钢束布置好,重新模拟施工阶段以及考虑预应力的作用,进行作用的第二次荷载组合,以进行施工及使用过程中的截面强度的验算、应力的验算和变形的验算。各项验算均满足要求并且设计合理,则设计通过。为提高设计效率和准确度,在这次设计中我采用的是midas软件进行计算,并且利用了WORD、CAD、EXCELL等办公软件来整理设计文件。本设计桥梁跨度为42.5m+60+42.5m,采用单箱单室,桥面宽10m,分为2车道。主梁采用悬臂浇筑施工。关键词:极限状态;悬臂浇注;预应力变截面混凝土连续梁桥福海 4号桥施工图设计Fuhai 4th Bridge Construction DesignAbstractThegraduationprojectismainlyaboutfuhaifourthBridgesofdesign.Accordingtotheproject'sactualsituation,weproposetwodifferentbridgesolutionswereselectedandcompared:1.PrestressedconcretecontinuousbeambridgesimplysupportedTbeambridge,2taperedconcretecontinuousbeambridge.Designina“safe,economical,practicalandbeautiful,“thecharacterprinciple,whileprestressedconcretecontinuousbeambridgewithstructuralforceperformance,drivingcomfortcomfort,etc.,somakesurethebridgetypeasrecommendedsolutions.Inthedesignprocess,byanalyzingbridgesinthecourseofthedeadloadandliveload,loadfactorsshouldbeconsideredfordifferentloadcombinations,willusethestateasaresultofthecombinationofshort-termestimatesofsteelbeamcalculationsrequiredforce.Estimateofthedesiredcross-sectionsteelbeam,followingtherequirementsofthesteelbeamisagoodlayout,constructionandconsideringre-simulateprestressfortheroleofthesecondloadcombinationsfortheconstructionanduseofacross-sectionalstrengthcheckingprocess,stresscheckinganddistortionchecking.Checkingifallrequirementsaremetandthedesignisreasonable,thenthedesignadopted.InordertoimprovedesignefficiencyandaccuracyinthedesigncalculationsIusedmidassoftwareandtakefulladvantageofWORD,CAD,EXCELLothersoftwaretoorganizedesignfiles.福海 4号桥施工图设计Thedesignofthebridgespanis42.5m+60+42.5m,single-boxsingleroom,deckwidth10m,dividedintotwolanes.MainBeamCantileverconstruction.Thedesignofthebridgespanis42.5m+60+42.5m,single-boxsingleroom,deckwidth10m,dividedintotwolanes.MainBeamCantileverconstruction.Keywords:ExtremeCondition;cantilevercasting;prestressedconcretecontinuousbeambridgevariablecross-section福海 4号桥施工图设计目 录1 桥梁方案比选……………………….…..….………………………………….….….………….…....11.1比选方案……….……..........................................................................……....11.2 各桥型优缺点比较..................................................................................21.3 设计重点与难点......................................................................................31.4结构尺寸拟定和材料选用.......................................................................42 预应力混凝土连续梁桥主梁内力计算 ..........................................................52.1 建立有限元模型 ………………………….................…………...………………….......52.1.1 施工过程模拟..................................................................................62.2 恒载内力计算...........................................................................................72.2.1 最大悬臂内力计算..........................................................................72.2.2 加二期恒载后的内力计算..............................................................112.3 活载内力计算...........................................................................................152.4 温度内力计算...........................................................................................232.5支座沉降次应力........................................................................................272.6 荷载组合...................................................................................................353 预应力钢束的估算及布置…………….....…………………………………………………..........503.1 预应力钢筋数量的估算………………………………………..………….…..................503.1.1 按正常使用极限状态的正截面抗裂要求估束.................................503.1.2midas估算............................................................................................513.2 预应力钢束的布置....................................................................................584 预应力损失计算.................................................................................................595 截面强度验算.....................................................................................................635.1 主梁正截面强度验算......................................................................... ......586 抗裂验算............................................................................................................72福海 4号桥施工图设计6.1 正截面抗裂验算....................................................................................726.2 斜截面抗裂验算.....................................................................................757 持久状况构件的应力验算..............................................................................807.1正截面混凝土压应力验算.........................................................................807.2预应力钢筋拉应力验算.............................................................................847.3混凝土主压应力验算.................................................................................878 挠度和预拱度计算............................................................................................918.1挠度验算.....................................................................................................919 设计特点............................................................................................................92参考文献............................................................................................................93设计总结......................................................................................................................94致谢..................................................................................................................95福海 4号桥施工图设计第 1 页1 桥梁方案比选以桥梁结构的经济性、适用性、安全性、美观性和施工难易程度为考虑因素,综合考虑各设计方案的优缺点,从两个合理方案中比选一个最优方案,作为此次的设计方案。(1)方案一:5×29=145预应力混凝土简支T梁桥简支T梁桥是静定结构,构造简单,内力不受基础不均匀沉降等附加变形影响,对基础要求较低,设计计算方便,跨径不大。各梁受力较为独立。行车舒适,构造简单,线形简洁美观。简支T梁桥可分为整体式和装配式两种结构。这里考虑采用装配式简支结构,其具有建桥速度快、工期短、模板支架少等优点而应用广泛。T形主梁是使用最普遍的结构形式,其优点是制造简单、整体性好、接头施工也方便。同时做预应力结构适用跨径为20m-50m之间,符合此设计跨径要求。(2)方案二:42.5m+60m+42.5m三跨预应力混凝土变截面连续梁桥预应力砼充分发挥了高强材料的特性,具有可靠强度、刚度以及抗裂性能。结构在车辆运营中噪音小,维修工作量小。其施工方法已达到相当先进的水平,工期短效益明显。伸缩缝少,行车舒适,满足高速行车的要求。再用滑动支座时,连续长度可增大。温度、砼收缩徐变产生的附加内力较小。且全桥有较好的抗震性能。连续梁内力的分布较合理,其刚度大,对活载产生的动力影响较小,混凝土收缩徐变引起的变形也很小。连续梁超载时有可能发生内力重分布,提高梁部结构的承载力。主梁采用单箱单室结构以减轻梁的重量,支点梁高6.0m,跨中梁高2.2m,采用悬臂法施工。连续梁桥的主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时,主梁的不同截面上有的有正弯矩,有的有负弯矩,而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样,可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将3~5孔做成一联,在一联内没有桥面接缝,行车较为顺适。连续梁桥施工时,可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。福海 4号桥施工图设计第 2 页表1-1各桥型主要优缺点比较表方案一:简支梁桥 方案二:变截面连续梁桥主桥结 设计、施工技术成熟,结构 跨越能力较大,施工技术承成熟,抗震能强构特点 简单工期较短,容易养护。 高度变化基本上羽内力变化相适应。经济性 经济性较高 经济性一般使用性 整体性较差,刚度较小,抗风 箱型界面抗扭刚度大,桥梁结构刚度大,稳定抗震能力较弱,对地基要求较低。 性高,行车平稳舒适。施工 等跨径布置细部尺寸相同, 省去大量施工脚手架,不中段难易 可以重复利用模板预制,施 桥下现有交通,可集中管理和程度 工较为方便 指挥,高空作业较少,安全可靠根据上表,选择方案二:变截面连续梁桥。变截面连续梁桥造型较好,施工方便,施工质量高且周期快。且梁体连续、梁墩固结,有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度。因此其结构刚度大、稳定,营运期所需养护少,省却了许多维修费用,全寿命经济性高。设计(研究)的重点与难点,拟采用的途径(研究手段):预期问题有:变局面梁带来的大量截面特性的问题,超静定结构求解,预应力的引入对于内力的调整,施工过程结构要求。(1)重点:① 计算及其原理②对悬臂施工方法的认识,施工过程的正确模拟及每阶段预应力筋的张拉及施工过程中预应力损失③ 混凝土的收缩徐变福海 4号桥施工图设计第 3 页④ 结构设计验算(包含正常使用极限状态和承载能力极限状态)(2)拟采用途径:①.用桥梁计算软件Midas准确模拟整个施工过程及成桥状态②.先计算成桥状态下包括二期恒载的内力,确定所需的预应力的大小、 应力钢筋的种类和布置位置,并通过手算和电算的对比,确定合适的状态。 ③.在施工的每一个阶段,充分考虑混凝土的收缩徐变、预应力的损失、温度应变及支座的沉降等各方面的因素对成桥的影响。其设计步骤主要有:1.结构内力计算2.预应力钢束估算及布置3.预应力损失及有效预应力计算4.主梁截面强度验算5.应力,变形以及其他验算结构尺寸的拟定1. 跨径布置初步设计福海四号桥采用预应力混凝土连续梁桥,其主跨为60m,边跨为42.5m。边、中跨比为 0.7;2 主梁截面形式及主要尺寸福海四号桥主梁采用单箱单室断面,箱梁顶板宽度为 10m,底板宽度为 6m,翼缘板悬臂长度为 2m。顶板厚度 20cm,底板厚度 40~50cm。腹板厚40~50cm。3 主梁截面高度变化规律主梁根部梁高 4.5m、底板厚度 0.5m、腹板厚度 0.5m,主梁跨中合拢段及边跨满堂支架段梁高2.5m、底板厚0.4m、腹板厚0.4;4 桥面铺装桥面铺装层采用沥青混凝土,面层厚度为 5cm,下设 10cm 的C50混凝土基础福海 4号桥施工图设计第 4 页主要材料:1 混凝土混凝土均按新规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中规定的强度等级(边长为 150mm 立方体的抗压强度标准值)采用。各构件所用混凝土等级为:上部结构:悬浇箱梁采用 C50、防撞栏杆采用 C30、桥头搭板采用 C30;下部结构:桥墩采用 C50、基础和桩基采用 C30、承台采用 C30。配制混凝土所采用的水泥、砂、石、水等材料及混凝土的配合比、拌制、运输和浇筑应严格按照《公路桥涵施工技术规范》执行,并应符合规范所规定的质量检验及质量标准。2 预应力材料预应力钢绞线采用 270 级公称直径为 15.2mm 的低松驰预应力钢绞线,技术标准必须符合 “ASTM416-90” 和 “GB5224-95” 有关 规定。强度标准为:弹性模量 EP=1.95×105MPa、标准抗拉强度 fpk=1860MPa、张拉控制应力 σcon=0.75 fpk、抗拉强度设计值 fpd=1395MPa。3 普通钢筋设计采用 R235 及 HRB335 两种钢筋,其中 R235 钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013-1991)、HRB335应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢》(GB1499-1998)标准中各项规定。钢筋强度标准为:HRB335 钢筋:弹性模量 Es=2.0×105MPa、抗拉强度标准值 fsk=335MPa、抗拉强度设计值 fsd=280MPa、抗压强度设计值 fsd'=280Mpa。R235 钢筋:弹性模量 Es=2.1×105MPa、抗拉强度标准值 fsk=235MPa、抗拉强度设计值 fsd=195MPa、抗压强度设计值 fsd'=195MPa。4 普通钢材技术标准必须符合“GB/T700-1998”的规定,选用的焊接材料应符合“GB/T5117-1995”和“GB/T5118-1995”的要求,并与所采用的钢材材质和强度相适应。福海 4号桥施工图设计第 5 页5 伸缩缝伸缩缝采用 GQF-MZL240 伸缩装置6 桥梁支座全桥支座处均采用 GPZ3000 盆式橡胶支座。2 预应力混凝土连续梁桥主梁内力计算2.1 建立有限元模型使用MIDAS/Civil软件(V8.0.5版本)建立桥梁施工过程的有限元模型,根据桥梁结构特点,全桥共分为43个单元,44个节点,忽略桥面纵坡的影响,将桥面沿纵向作成水平的计算模型。各主梁单元长度为2.5+3×3+2+3+6×4+2×2+6×4+3+2+3+6×4+2×2+6×4+3+2+3×3+2.5=145m,具体分布情况如下图: 图2.1全桥单元划分2.1.1 施工过程模拟施工过程一共分为12个阶段,第1 阶段为桥墩与0 号块的施工,2-8阶段为1-7 号块施工,9 阶段为满堂支架施工边跨现浇段,10阶段为边跨合拢,11阶段为中跨合拢,12阶段施加二期荷载。下面对每个阶段进行说明。阶段1:主墩与0 号块的施工本阶段的施工任务有:浇筑主墩与0 号块,待达到强度后安装挂篮,并悬浇1 号块。
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