高淳区环湖线工程西跨湖桥第二联波形钢腹板连续梁桥设计毕业论文
2021-12-22 21:46:25
论文总字数：33539字
摘 要
关键词：方案设计 波形钢腹板连续梁桥 悬臂施工 预应力
Design of PC composite continuous box girder bridge with corrugated steel webs
Abstract
This cross lake Huashan bridge is in Gaochun District, Nanjing city. It consist of left and
Keyword:Design；Continuous beam bridge with corrugated steel webs；Cantilever construction；Prestressed
目录
第一章 方案设计 1
1.1 跨径布置 1
1.1.1标准跨径 1
1.1.2计算跨径 1
1.2 纵桥向设计 1
1.2.1 纵坡设计 2
1.2.2 梁高设计 2
1.2.3 横隔板设计 2
1.3 横桥向设计 2
1.3.1 桥面设计 2
1.3.2 横断面构造 3
1.4 波形钢腹板设计 4
1.5 波形钢腹板与混凝土顶底板剪力连接键设计 4
第二章 恒载计算 6
2.1有限元模型建立 6
2.2一期恒载计算 6
2.3二期恒载计算 7
2.3.1二期恒载 7
2.4总恒载效应 7
2.4.1总恒载效应计算 7
2.4.2弯矩折减 8
第三章 活载计算 10
3.1汽车荷载 10
3.1.1计算荷载 10
3.1.2冲击系数 10
3.1.3车道折减系数 11
3.2最大、最小弯矩计算 11
3.2.1弯矩影响线 11
3.2.2内力计算 12
3.3最大、最小剪力计算 13
3.3.1剪力影响线 13
3.2.2内力计算 15
第四章 次内力计算 16
4.1温度次内力计算 16
4.1.1温度计算模式 16
4.1.2计算原理 16
4.1.3升温计算 17
4.1.4降温计算 17
4.1.5升温梯度计算 18
4.1.6降温梯度计算 18
4.1.7温度次内力汇总 19
4.2支座沉降次内力计算 19
4.2.1沉降计算参数 20
4.2.2沉降次内力 20
第五章 内力组合及弯矩包络图 21
5.1频遇组合 21
5.2准永久组合 21
5.3基本组合 22
5.4包络图 23
5.4.1频遇组合包络图 23
5.4.2准永久组合包络图 23
5.4.3基本组合包络图 23
第六章 预应力筋的计算与布置 26
6.1原理与办法 26
6.2预应力筋的配置 26
6.3钢束布置 26
6.3.1翼缘有效宽度的计算 26
第七章 净截面及换算截面几何特性计算 37
7.1概述 37
7.2净截面几何特性计算 37
7.2.1计算方法 37
7.2.2表格计算 38
7.3换算截面性质 38
7.3.1计算方法 38
7.3.2表格计算 38
第八章 预应力损失及有效预应力计算 40
8.1 摩阻损失σl1 40
8.2 锚具变形损失σl2 41
8.3 混凝土的弹性压缩损失σl4 45
8.4钢筋应力松弛损失σl5 46
8.5混凝土收缩和徐变损失σl6 46
第九章 承载能力极限状态验算以及波形钢腹板验算 49
9.1 正截面承载力验算 49
9.2斜截面承载能力计算 50
9.2.1波形钢腹板剪应力验算 51
9.3.1屈曲验算 51
第十章 正常使用极限状态验算 54
10.1 全预应力混凝土构件抗裂验算 54
10.2挠度验算 55
10.2.1 使用阶段的挠度计算 55
10.2.2 预加力引起的反拱计算及预拱度的设置 56
第十一章 持久状况和短暂状况应力验算 58
11.1持久状况截面混凝土法向应力验算 58
11.1.1混凝土法向应力验算 58
11.2短暂状态应力验算 58
11.2.1混凝土法向应力验算 58
第十二章 墩及桩基础设计与计算 60
12.1支座 60
12.2墩身设计与验算 60
12.2.1横桥向及顺桥向尺寸 60
12.2.2墩身尺寸 62
12.2.3墩身验算 62
12.3承台设计 63
12.4桩基础设计 63
十三章 桥梁造价预算 66
13.1工程量估算 66
13.2工程造价预算 66
第一章 方案设计
1.1 跨径布置
1.1.1标准跨径
南京市高淳区花山大桥西跨湖桥（桩号 K4 777.600～K5 575），左右分幅布置，桥跨第一联布置总长90m。本联设计采用三跨变截面连续梁结构形式，上部结构横断面采用波形钢腹板箱梁截面，本联的跨径布置为：21.2m 47.6m 21.2m。
标准跨径（相邻墩身轴线距离）布置如图1-1：
图1-1标准跨径布置（单位：mm）
1.2 纵桥向设计
图1-3横隔板布置图（单位：mm）
1.3 横桥向设计
图1-4 桥面布置图（单位：mm）
图1-5跨中截面（单位：mm）
图1-6支点截面（单位：mm）
图1-6顶板连接构造示意图（Twin－PBL）
图1-7底板板连接构造示意图（S－PBL 栓钉连接）
第二章 恒载计算
表2-1横隔板自重
截面 | 0 | L/4 | L/2 | 3L/4 | L | |
第一跨 | 面积(m2) | 5.4 | 5.44 | 8.7 | 11.3 | 18.9 |
厚度（m） | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
自重（kN） | 70.2 | 70.72 | 113.1 | 146.9 | 245.7 | |
第二跨 | 面积（m2） | 18.9 | 8.7 | 5.4 | 8.7 | 18.9 |
厚度（m） | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
自重（kN) | 245.7 | 113.1 | 70.2 | 113.1 | 245.7 | |
第三跨 | 面积（m2） | 18.9 | 11.3 | 8.7 | 5.44 | 5.4 |
厚度（m） | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
自重（kN) | 245.7 | 146.9 | 113.1 | 70.72 | 70.2 | |
表2-2 一期恒载效应计算结果表
截面 | 0 | L/4 | L//2 | 3L/4 | L | |
第一跨 | 弯矩（kN·m） | 0 | -1594.4 | -5028.6 | -12805.3 | -36049.9 |
剪力（Kn) | -128.1 | 691.4 | 1564.6 | 2637.9 | 4011.8 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -36049.9 | 3678.8 | 11785.4 | 3678.8 | -36049.9 |
剪力（Kn) | -4550.7 | -2315.9 | 0 | 2315.9 | 4550.7 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -36049.9 | -12805 | -5028.6 | -1564.6 | 0 |
剪力（Kn) | -4011.8 | -2637.9 | -1564.6 | -691.4 | 128.1 | |
2.3二期恒载计算
2.3.1二期恒载
8cm 调平层：42.7kN/m。10cm 沥青铺装：39.0kN/m。防撞护栏（共 2 道）每道 5kN/m，合计 10kN/m。人行道板及栏杆 20KN/m。二期恒载合计取值 94.1KN/m（半幅）。
表2-3 二期恒载效应计算结果表
截面 | 0 | L/4 | L//2 | 3L/4 | L | |
第一跨 | 弯矩（kN·m） | 0 | -835 | -4302.9 | -10401.9 | -19148.8 |
剪力（Kn) | -94.2 | 404.2 | 896.2 | 1357.3 | 1900.7 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -19148.8 | 823 | 7502.2 | 823 | -19148.8 |
剪力（Kn) | -2239.6 | -1111.9 | 0 | 1111.9 | 2239.6 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -19148.8 | -10401.9 | -4302.9 | -835 | 0 |
剪力（Kn) | -1900.7 | -1357.3 | -896.2 | -404.2 | 94.2 | |
2.4总恒载效应
图2-1.总恒载弯矩图
图2-2.总恒载剪力图
表2-4总恒载内力汇总表
截面 | 0 | L/4 | L//2 | 3L/4 | L | |
第一跨 | 弯矩（kN·m） | 0 | -2334 | -11829.1 | -30579.2 | -57592.7 |
剪力（Kn) | -249.8 | 1068.3 | 2506.4 | 4186.2 | 6215.7 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -57592.7 | 5356.8 | 19153.9 | 5356.8 | -57592.7 |
剪力（Kn) | -6938.4 | -3469.2 | 0 | 3469.2 | 6938.4 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -57592.7 | -30579.2 | -11829.1 | -2334 | 0 |
剪力（Kn) | -6215.7 | -4186.2 | -2506.4 | -1068.3 | 249.8 | |
图2-3.中间支座负弯矩折减图
；
a—支点反力在支座两侧向上按45度扩散交于重心轴的长度。
表2-5折减后的总恒载效应
截面 | 0 | L/4 | L//2 | 3L/4 | L | |
第一跨 | 弯矩（kN·m） | 0 | -2334 | -11829.1 | -30579.2 | -49217.8 |
剪力（kN) | -249.8 | 1068.3 | 2506.4 | 4186.2 | 6215.7 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -49217.8 | 5356.8 | 19153.9 | 5356.8 | -49217.8 |
剪力（kN) | -6938.4 | -3469.2 | 0 | 3649.2 | 6938.4 | |
第二跨 | 弯矩（kN·m） | -49217.8 | -30579.2 | -11829.1 | -2334 | 0 |
剪力（kN) | -6215.7 | -4186.2 | -2506.4 | -1068.3 | 249.8 | |
第三章 活载计算
3.1.2冲击系数
根据参考文献，冲击系数μ按下式计算：
当时，
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