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预应力混凝土箱型梁桥设计.doc

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预应力混凝土箱型梁桥设计.doc
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天津大学仁爱学院 2017 届本科生毕业设计第一章 桥式方案的拟定1.1 设计基本资料1.1.1、跨度和桥面宽度(1)标准跨径:28m(2)桥梁总长:112m(3)计算跨径:27.36 m(4)主梁全长:27.96 m(5)桥面宽度:2×0.50m(防撞栏)+3.75×2m(车行道)+3.5 m(应急车道)1.1.2、技术标准 (1)设计荷载:公路- Ⅰ级(2)环境标准:Ⅰ类环境(3)设计安全等级:二等1.1.3、主要材料(1) 主梁混凝土:C50 级混凝土;(2) 桥面板及栏杆混凝土:C30 级混凝土;(3) 预应力钢筋:主梁纵横向预应力钢筋用 φS15.2 高强度低松弛钢绞线,抗拉强度标准值和抗拉、抗压强度设计值分别为 fpk=1860MPa、f pd=1260MPa 和 f’pd=390MPa。1.2 桥型的选择(1)预应力混凝土箱型梁桥安全性静定结构,构造简单。主梁高跨比适中,技术成熟,计算简单,施工方法简单,质量好,保证工程本身安全。行车较为平顺。可保证司机正常行驶,满足交通运输安全要求;施工技术成熟,方法简单,易掌握,需要的机具少,无需大型设备,可充分降低施工成本,所用材料简单,价格低,成桥后养护费用少。变形小,动力性能好,主梁性能好,主梁变形挠曲线平缓,行车较为平顺。可保证司机正常行驶,满足交通运输安全要求,且施工简单。(2) 连续梁桥:连续梁桥立面布置可采用等跨径,也可采用不等跨径。并且适用于有支架施工、逐孔架设施工、移动模架施工及顶推法施工。采用变截面适合悬臂法施工,施工阶段的主梁内力与运营阶段的主梁内力基本一致。采用变截面结构外形美观,可节省材料并增大桥下净空高度。( 3)上天津大学仁爱学院 2017 届本科生毕业设计承式刚架拱桥 拱的承载潜力大,但伸缩缝较多。上承式拱曲线底面将增加桥面高程。行车条件较差。需要大量的吊装设备,占用施工场地大,需劳动力多。工序较多,建桥时间也 较长。上部结构的自重较大,且存在水平推力,下部结构工程量增加,地质条件要求高。 因本地段为非通航河流地段,且地质条件复杂,经综合比较后最终以适用最广、材料用量最少、施工方便的预应力混凝土箱型梁桥作为最佳设计方案。1.3 截面的选取(1) 、板式截面:板式截面建筑高度小、构造简单、施工方便,采用预制装配施工时,预制构件质量小,架设方便。(2) 、T 形截面:T 形截面的翼缘板构成桥梁的行车道板,又是主梁的受压翼缘,结构合理,制造简单,肋内配筋可做成钢筋骨架,主梁之间借助横隔梁来连接,整体性好。不足之处是形状不稳定,给运输和安装带来不便。(3) 、箱形截面:箱形截面是全截面参加工作,截面抗弯、抗扭刚度大;材料在截面上分布合理,使其能够有效地抵抗正、负弯矩和较大的扭矩;能够满足普通钢筋和预应力钢筋的配置要求;同时具有良好的横向抗弯能力。由于箱形截面抗扭刚度大,在车辆荷载作用下各梁受力较均匀,其横向分布系数较小。箱形截面不仅适用于较大跨径的简支梁桥,还特别适用于较大跨径的连续梁桥、悬臂梁桥和 T 形刚构桥。桥跨结构在跨中承受正弯矩,在支座处承受负弯矩,箱形截面的上、下底板完全适应于他们的配筋要求。综合比较上述三种截面形式方案,本设计截面形式选取可节省材料,成为天津大学仁爱学院 2017 届本科生毕业设计薄壁结构,提高了抗扭强度,且能适应各种使用条件的箱型截面1.4 箱型梁构造形式及相关参数设计 1、本箱形梁按全预应力混凝土构件设计,施工工艺为后张法。2、桥上横坡为双向 2%(计算时按照简化的中梁截面特性进行计算) 。3、箱形截面尺寸:梁高 1.5m,端部设置横隔梁,高 1.3m,宽 0.5m,横向共计 5 片箱形粱,采用湿接缝进行连接,湿接缝宽 0.5m,厚度为 0.18m,预制箱形粱顶板宽 2m,跨中腹板厚 0.2m,顶板厚 0.2 m,底板厚均 0.23m,端部腹板厚 0.25m,顶板厚 0.20m,底板厚 0.25m,腹板和顶板之间设有承托,底板厚度、腹板厚度在距支座中心线 1.60m 处开始渐变为距支座中心线 0.1m 处的0.25m 和 0.25m(即端部的截面尺寸) 。 4、预应力管道采用金属波纹管成形,波纹管内径为 60mm,外径为67mm,管道摩擦系数 0.2,管道偏差系数 k=0.0015,锚具变形和钢束回缩量为6mm(单端) 。 5、沥青混凝土重度按 23kN/m3 计,预应力混凝土结构重度按 26kN/m3 计,混凝土重度按 25kN/m3 计,单侧防撞栏线荷载为 7.5kN/m。 6、根据以上拟定的各部分尺寸,绘制箱形粱的跨中及端部横截面图,见图2-2。计算跨中截面几何特性,见表 2-1。 由此可计算出截面效率指标 ρ(希望 ρ 在 0.5 以上) 。ρ =𝑘𝑠+𝑘𝑥ℎ =式中 k s——截面上核心距,可按下式计
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