2023年预应力混凝土连续箱梁桥设计.doc

郑州大学毕业设计〔论文〕 题 目： 三跨预应力连续箱梁桥设计〔3×30 m〕 指导教师： 李清富 职称： 教授 郑元勋 职称： 讲师 学生姓名： 郭小帅 学号： 20230510309 专 业： 水利水电工程〔道路桥梁方向〕 院〔系〕： 水利与环境学院 完成时间： 2011-5-31 2011年 6月 2日目录 摘 要 1 0 绪论 3 1 设计根本资料 5 1.1.工程概况 5 1.2.设计标准 5 1.3.桥梁设计 5 2 设计要点及结构尺寸拟定 7 2.1设计要点 7 2.2结构尺寸的拟定 8 3 主梁作用效应的计算 11 3.1 自重作用效应的计算 11 3.2汽车荷载的效应 17 3.3温差应力的计算 26 3.4支座沉降的计算 28 3.5内力组合 28 4 预应力钢筋的估算与布置 36 4.1钢束的估算 36 4.2钢束的布置 37 4.3主梁净、换算截面几何特性计算 38 5 预应力损失及有效预应力计算 40 5.1 根本理论 40 5.2预应力损失计算 40 6 配束后主梁内力计算及内力组合 49 7 截面强度验算 52 7.1根本理论 52 7.2计算公式 52 8 抗裂验算 56 8.1公预规要求 56 8.2抗裂计算 56 9 持久状况构件的应力验算 65 9.1正截面混凝土压应力验算 65 9.2预应力筋拉应力验算 67 9.3混凝土主压应力验算 68 10 短暂状况构件的应力验算 75 10.1预加应力阶段的应力验算 75 10.2吊装应力验算 76 致谢 78 参考文献 79 外文文献翻译 80 90 摘 要 连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型,它不但具有可靠的强度,刚度及抗裂性,而且具有行车舒适平稳,养护工作量小,设计及施工经验成熟的特点。设计一座梁桥必须从桥跨布设,尺寸拟定,钢束布置以及施工方法等方面综合考虑,还要充分考虑设计参数和环境影响。本设计是三联连续梁桥，横截面形式为四片单箱单室预制箱型梁，；施工方式是先简支后连续施工的连续梁桥。该设计首先进行恒载、活载及次内力的计算,在此根底上进行荷载组合,绘制弯矩和剪力包络图；其次,根据短期效应组合配置预应力钢筋，并进行预应力损失的计算；最后，对该连续梁桥进行验算，是否满足设计要求。 关键词：设计 连续梁桥 先简支后连续 预应力 Abstract The continuous beam bridge is a kind of bridge type used widely on the project. It not only has a reliable strength, stiffness and cracking, but also has a smooth journey comfortable, conservation work on the design and construction experience of the characteristics of maturity. Design a bridge must be laid across from the bridge-laying, the size of the development, steel beam layout and construction methods, but also give full consideration to the design parameters and environmental impact. This is a design for a three-span continuous bridge, whose cross-section is one-compartment, and no changing on the road direction, constructed by after a first simply-supported. The first design includes constant load, the live load and the calculation of the internal forces. On the basis of a load combination, we can draw moment and shear envelope map. Next, according to the short-term effect combination disposition prestressed reinforcement, and carries on the loss of prestress the computation. Finally, carries on the checking calculation to this continuous bridge, whether to satisfy the design requirements. Key Words: design; continuous bridge; after a first simply-supported; prestress 0 绪论 0.1 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。本章简介其开展： 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，就是在结构承当荷载之前，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开展起来的，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局部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年代那么到达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开展。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开展还不到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开展，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拟：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开展。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，那么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开展，也是未来连续梁开展的主要方向。 另外，由于连续梁体系的开展，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良。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开展，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〕开展大吨位的锚固张拉体系，防止配束过多而增大箱梁构造尺寸，否那么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〕充分利用时间的时间价值，采用先简支后连续的施工方法，可以大大的加快工程的施工进度。 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针。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、材料供给、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、机械工业根底等全国基建条件。同时，一座桥的设计方案完成后，造价指针不能仅仅反响了投资额的大小，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拟可见：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开展方向。 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，得出可行的最正确方案。 0.2 毕业设计的目的与意义 毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力，灵活运用大学所学的各门根底课和专业课知识，并结合相关设计标准，独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题，解决问题的能力以及实践动手能力，到达具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的根底。 本次设计为(3×30)m预应力砼连续梁，桥面净宽10.5m，分为两幅，设计时只考虑单幅的设计。梁体采用由四片梁组成的单箱单室箱型截面， 由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构，手算工作量比拟大，且准确性难以保证，所以结合有限元分析软件—MIDAS进行，这样不仅提高了效率，而且准确度也得以提高。 1 设计根本资料 1.1.工程概况 本设计为河南省洛阳市国道3利新区新建公路工程K2+825处实际大桥，本工程全线采用路基宽26米双向四车道一级公路标准，设计时速为80公里/小时。 为了便于施工，上部结构为采用通用跨径30m装配式预应力混凝土连续箱梁。 1.2.设计标准 设计荷载：公路—Ⅰ级 设计洪水频率：1/100 桥面净宽：2×10.5米； 1.3.桥梁设计 1.3.1桥梁方案确实定 1.3.1.1桥孔设计 大桥设计以适用、安全、经济、协调和美观为原那么，在选择孔径时还根据本地区在自然条件、材料供给和地质情况以及施工要求的使用效果、与自然景观是否协调等综合考虑，做到技术可行经济合理，并尽量做到标准化、系列化和施工机械化。 本项目山区段桥梁密度很大桥孔布置时，通盘考虑桥孔附近的其他建筑物，防止个建筑物之间的距离太近，防