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沙头坡高架桥施工图设计.rar

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    沙头坡 高架桥 施工图 设计
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    沙头 坡高 架桥施工图设计I目录第一章方案比选1.1设计概况 ..................................................................................................11.2主要规范 .................................................................................................11.3主要材料及材料性能 .............................................................................11.4计算原则、内容及控制标准 ..................................................................21.5方案拟定 .................................................................................................2第二章模型建立与荷载分析2.1设计概述及尺寸拟定 ..............................................................................52.2计算模型 ..................................................................................................72.3主要钢筋布置图 ......................................................................................82.4截面特性及有效宽度 ..............................................................................92.5荷载工况及内力组合 ............................................................................10第三章预应力钢束的估算及布置3.1按承载能力极限状态的强度要求估算 ................................................153.2按正常使用极限状态估算 ....................................................................163.3估算结果 ...............................................................................................183.4预应力筋的布置 ....................................................................................18第四章预应力损失的计算及配束后的荷载组合4.1基本原理 ................................................................................................204.2预应力损失计算 ...................................................................................204.3配束后的荷载组合 ...............................................................................24沙头 坡高 架桥施工图设计I第五章持久状况承载能力极限状态验算5.1正截面承载力验算 ................................................................................285.2斜截面抗剪承载能力验算 ..................................................................33第六章抗裂验算6.1基本原理 ...............................................................................................376.2结构正截面抗裂验算 ...........................................................................386.3结构斜截面抗裂验算 ............................................................................42第七章持久状况构件应力验算结果7.1正截面混凝土法向压应力验算 ............................................................457.2正截面受拉区钢筋拉应力验算 ............................................................467.3斜截面混凝土的主压应力验算 ............................................................48第八章短暂状况构件应力验算8.1短暂状况构件应力验算 ........................................................................51第九章挠度验算9.1使用荷载作用下挠度计算 ...................................................................549.2预应力引起的反拱计算 .......................................................................549.3预拱度的设置 .......................................................................................55第九章设计总结参考文献致谢沙头 坡高 架桥施工图设计1第一章第一章第一章第一章方案比选方案比选方案比选方案比选1.设计设计设计设计概况概况概况概况(1)设计跨径:自行拟定;(2)设计荷载:公路 —I级;无人群荷载。(3)桥面宽: 26m;(4)桥上纵坡为单向 2.3%;(5)通航等级: 无 ;(6)不考虑地震及漂流物撞击作用。1.2主要规范主要规范主要规范主要规范( 1) 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》( JTGD62-2004)( 2) 《公路桥涵设计通用规范》( JTGD60-2004)( 3) 《公路工程技术标准》( JTGB01-2003)( 4) 《公路桥梁抗震设计细则》( JTG/B02-01-2008)( 5) 《公路桥涵地基与基础设计规范》( JTGD63-2007)( 6) 《城市桥梁设计规范》( CJ11-2011)1.3主要材料及材料性能主要材料及材料性能主要材料及材料性能主要材料及材料性能( 1) 混凝土预 制 T梁 及 其 现 浇 段 、 湿 接 缝 、 桥 面 现 浇 层 、 封 锚 端 采 用 C50, 桩 基 采 用C25,其余采用 C30。 表 1-混 凝土 性能 表强 度等 级 弹 性模量 (MPa)容 重(kN/m3)线 膨胀 系 数 fck(MPa)ftk(MPa)fcd(MPa)ftd(MPa)C50345025.00.01032.402.652.401.83沙头 坡高 架桥施工图设计2( 2) 普通钢筋普 通 钢 筋 采 用 R235、 HRB335, 标 准 应 该 符 合 GB13013— 1991和 GB1499— 1998的规定。 表 1-2普 通钢 筋性 能表普 通钢 筋 弹 性模 量 (MPa)容 重 (kN/m3)fsk(MPa)fsd(MPa)f'sd(MPa)R235 2100 76.98 235 195 195HB 280 280R40 200 76.98 40 3 3KL 0 0( 3) 预应力材料预 应 力 钢 绞 线 : 采 用 《 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 》( JTGD62— 2004)中直径为 15.2mm 的钢绞线。锚具:采用夹片锚及其配套设备。 预应力管道:采用预埋的圆形塑料波纹管。表 1-3预 应力 材料 表预 应力 钢 绞线 弹 性模 量 (MPa) 张 拉控 制应 力 (MPa) 孔 道磨 阻 系 数 孔 道偏 差 系 数 钢 绞线 松 弛 系数 一 端锚 固回 缩 值 (m )15根 1950 1395 0.300.6 0.3 0.602根 . . . .19根 1950 1395 0.300.6 0.3 0.60根 . . . .17根 1950 1395 0.300.6 0.3 0.603根 . . . .1.4计算原则、内容及控制标准计算原则、内容及控制标准计算原则、内容及控制标准计算原则、内容及控制标准计 算 书 中 将 采 用 m idasCivil对 桥 梁 进 行 分 析 计 算 , 并 以 《 公 路 桥 涵 设 计 通用 规 范 》 ( JTGD60-2004) 和 《 公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规范》( JTGD62-2004)为标准,按 A类预应力混凝土结构进行验算。1.5方案拟定方案拟定方案拟定方案拟定1.5.1预应力混凝土空心板桥预应力混凝土空心板桥预应力混凝土空心板桥预应力混凝土空心板桥该方案共 3联( 5× 20m+4× 20m+4× 20m)。沙头 坡高 架桥施工图设计3上 部 结 构 采 用 预 应 力 砼 ( 后 张 法 ) 空 心 板 , 先 简 支 后 连 续 ; 下 部 结 构 采 用柱 式 墩 , 墩 台 采 用 桩 基 础 。 全 桥 桩 基 础 采 用 嵌 岩 桩 , 桥 墩 桩 基 嵌 入 弱 风 化 岩 石3.5m以上。截面尺寸见附图。 该 方 案 上 部 结 构 高 度 小 施 工 装 配 与 架 设 简 单 , 造 价 较 小 。 但 是 作 为 超 静 定次 数 较 高 的 结 构 , 温 度 变 化 、 支 座 位 移 、 混 凝 土 收 缩 徐 变 等 均 会 引 起 桥 跨 产 生次内力。此外外形单一,桥墩较多,美观不足。 1.5.2中承式钢管砼拱桥中承式钢管砼拱桥中承式钢管砼拱桥中承式钢管砼拱桥该 方 案 的 边 中 跨 比 为 0.167, 边 跨 与 主 跨 拱 脚 均 固 结 于 拱 座 , 矢 高 为20m, 吊 杆 布 置 为 等 间 距 6m布 置 , 采 用 转 体 施 工 , 基 础 选 择 为 采 用 承 台 结 构及钻孔桩基础。主拱拱肋采用中承式悬链线无铰拱。横截面采用等截面单箱双 室箱形截面,截面尺寸见附图。 拱 桥 受 力 较 为 明 确 , 构 造 较 为 简 单 , 合 适 与 大 跨 结 构 , 但 是 由 于 水 平 推 力的存在,对地基要求高,且造价较高。 1.5.3预应力混凝土连续预应力混凝土连续预应力混凝土连续预应力混凝土连续T梁桥梁桥梁桥梁桥该 方 案 共 2联 , 每 联 3跨 , 每 跨 40m, T形 连 续 梁 。 横 截 面 采 用 5片 T梁。具体尺寸见附图。变 形 小 , 整 体 性 较 好 , 刚 度 较 大 , 动 力 性 能 较 好 , 主 梁 变 形 挠 曲 线 平 缓 ,有 利 于 高 速 行 车 。 恒 活 载 作 用 下 , 支 点 负 弯 矩 对 跨 中 正 弯 矩 有 卸 载 作 用 , 内力 状 态 比 较 均 匀 合 理 , 施 工 较 简 单 。 造 价 一 般 , 桥 型 与 环 境 相 协 调 。 表 1-4三 种桥 梁方 案比 较方 案序 号 设 计方 案一 设 计方 案二 设 计方 案三桥 型 预 应力 混凝 土空 心板 桥 ( 5× 20m +4×20m +4× m ) 中 承式 钢管 砼拱 桥 ( 240m ) 预 应力 混凝 土连 续 T梁桥 ( 3× 40m ﹢ 3× 40m )沙头 坡高 架桥施工图设计4适 用性 跨 径采 用 5× 20m +4×20m +4× 20m 的 预应力 空心 板桥 ,高 度小 ,施 工装 配与 架设 方 便。 受 力明 确, 构造 简单 , 适用 于大 跨、 高墩 的结 构, 具 有较 好的 技术 经济 性。 整 体性 能 较 好 , 刚度大 ,变 形小 ,动 力性 能 好 ,主 梁变 形挠 曲线 平 缓 ,有 利于 高速 行车 。安 全性 不 适 于 大 跨 度 桥 型 ,要 有 足 够 的 混 凝 土 保护 层 保 证 预 应 力 筋 免 遭 锈 蚀 。 由 于水 平推 力的 存在 ,是 拱 内产 生轴 向压 力, 从而 减 小了 拱圈 的截 面弯 矩, 使 截面 的应 力分 布较 为均 匀 。 恒 活 载 作 用 下 , 支 点 负弯 矩 对 跨 中 正 弯 矩 有 卸载 作 用 , 使 内 力 状 态 比较 均 匀 合 理 且 施 工 较 简单 。 墩 台 的 不 均 匀 沉 降会 引 起 梁 体 各 孔 内 力 发 生 变 化 。经 济性 造 价一 般 造 价较 高 造 价一 般美 观性 桥 墩较 多, 外 形单 一。 造 型优 美, 比例 协调 ,拱 圈 如江 上彩 虹横 跨两 岸, 十 分漂 亮。 桥 型美 观, 与周 围环 境 协 调好 。综 上 , 从 经 济 性 、 安 全 性 、 美 观 性 及 适 用 性 等 方 面 对 比 , 方 案 三 为 最 佳 方案,即预应力混凝土连续 T梁桥。沙头 坡高 架桥施工图设计5第二章第二章第二章第二章模型建立与模型建立与模型建立与模型建立与荷载荷载荷载荷载分析分析分析分析2.1设计概述及尺寸拟定设计概述及尺寸拟定设计概述及尺寸拟定设计概述及尺寸拟定2.1.1设计概述设计概述设计概述设计概述本桥上部结构为 3× 40+3× 40m,共 6跨 2联预应力混凝土连续 T梁。采用的施工方法是先简支后连续: ( 1)简支 T梁的预制,装配吊装到位;( 2)浇筑连续段混凝土,达到强度后张拉支座处负弯矩区段钢束并灌浆;( 3)拆除临时支座;( 4)浇筑横向联系;( 5)施工防撞栏及桥面铺装。主 梁 按 A类 部 分 预 应 力 构 件 进 行 设 计 。 待 混 凝 土 立 方 体 强 度 达 到 设 计 强 度的 90%后 方 可 张 拉 。 采 用 两 端 同 时 张 拉 的 方 法 张 拉 预 制 混 凝 土 梁 正 弯 矩 区 段 钢束,控制应力为 0.75MPafpk1395= ;采用一端张拉桥墩处负弯矩区段钢束,控制应力为 MPafpk2.133972.0= ,其余部分算作摩擦损失。 表 2-1基 本资 料名 称 项 目 符 号 单 位 数 据主 梁混 凝土 立 方体 强度 标准 值 fcu,k MPa 50弹 性模 量 Ec Pa 41045.3×轴 心抗 压强 度标 准值 fck MPa 32.4轴 心抗 拉强 度标 准值 ftk Pa 2.65轴 心抗 压强 度设 计值 fcd MPa 2.4轴 心抗 拉强 度设 计值 ftd Pa 1.83沙头 坡高 架桥施工图设计62.1.2尺寸拟定尺寸拟定尺寸拟定尺寸拟定( 1)主梁横断面尺寸本 次 设 计 , 桥 面 分 为 两 幅 , 单 幅 宽 13m, 每 片 主 梁 、 边 梁 均 2.6m宽 , 共 5片 T型梁。横断面布置图如图 2— 1所示 :短 暂状 态 压 应力 限值 0.7'fck MPa 20.72拉 应力 限值 0.7'ftkMPa 1.75持 久状 态 压 应力 限值 : 压 应力 限值 0.5fck MPa 16.2主 压应 力限 值 0.6fck Pa 19.4拉 应力 限值 :短 期效 应组 合拉 应力 限 值 σst-pc0.7tkf≤ MPa 1.85短 期效 应组 合主 拉应 力 限 值 0.7ftk MPa 1.85长 期效 应组 合拉 应力 限 值 σlt-pc MPa 0φ15.2钢 绞线 标 准强 度 fpk MPa 1860弹 性模 量 Ep Pa 101.95×5抗 拉设 计强 度 fpd MPa 1260控 制应 力 0.75fpk Pa 1395标 准荷 载组 合持 久状 况应 力 0.65fpk MPa 1209材 料重 度 钢 筋混 凝土 γ1 kN/ m 3 25.0沥 青混 凝土 γ2 kN/ m 3 23.0钢 绞线 γ3 kN/ m 3 78.5钢 绞线 与混 凝土 弹性 模量 比 αep 无 量纲 5.6沙头 坡高 架桥施工图设计7图 2-1主 梁横 断面 布置 图( cm)( 2)主梁结构尺寸采 用 预 制 T梁 , 高 2.0m, 高 跨 比 为 0.05。 梁 与 梁 之 间 的 现 浇 段 每 边 宽0.5m。图 2-主 梁结 构尺 寸( 3)横截面沿纵桥向的变化本 次 设 计 , 主 梁 梁 高 及 翼 缘 板 厚 度 全 桥 不 变 , 马 蹄 及 腹 板 在 距 离 支 点 5m附近开始加厚。腹板由 25cm 加厚到 60cm ,马蹄宽由 48cm 加宽至 80cm 。( 4)横隔板为 加强横向联系,本设计在每跨的支座处、 1/4跨 处及跨中处设置 5道 横隔板,每道横隔板距离为 10m。2.计算模型计算模型计算模型计算模型( 1) 节点数量 : 79;沙头 坡高 架桥施工图设计8( 2) 单元数量: 70;( 3) 边界条件数量: 8;( 4) 施工阶段数量: 3,施工阶段步骤如下:施工阶段 1:简支 ,持续时间 30天;施工阶段 2:连续 ,持续时间 30天;施工阶段 3:二期恒载 ,持续时间 3650天 (考虑收缩徐变)。采用 Midas建模如图 2-3所示,图 2-3计 算模 型图2.3主要钢筋布置图主要钢筋布置图主要钢筋布置图主要钢筋布置图第 一阶 段第 二阶 段第 三阶 段图 2-4施 工阶 段示 意图
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