3×40m预应力混凝土先简支后结构连续T形梁桥部分结构设计毕业论文

2020-03-24 15:52:54

摘要

本次毕业设计的题目是3×40m 计，该设计以新汴河虞姬大桥中实际项目为背景，属于该项目引桥的第一联的和。 T梁的特点。因此 T梁桥常用于制，本次毕业设计没有对横向预应力、竖向预应力以及抗震进行设计。

本次设计大致分为两个过程。首先是根据规范和设计经验拟定和的主要构造和相关细部的尺寸，考虑到桥梁结构形式与地质条件，桥台的设计采用肋板台，桥墩的设计选用圆柱墩，基础的设计均选用摩擦桩。施工方式确定为预制吊装施工。

第二个过程是运用MIDAS软件对上部结构进行计算分析，包含对配筋结果的计算，对内力的分析，进行施工阶段及正常使用阶段的各项截面验算。同时要考虑到混凝土收缩徐变、地基不均匀沉降、整体及局部温差所产生的次内力等因素的影响。行车道板验算、锚下局部承压验算与下部结构设计均采用手算的方式，下部结构主要对桥墩、桥台以及桩基础进行设计与计算。

从MIDAS最终分析可知本桥梁在施工阶段以及使用阶段的各项验算均能通过，说明本次设计桥梁内力的分布情况合理，并满足相关的规范要求。

关键词：先简支后转结构连续；T梁桥；结构分析：MIDAS/CIVIL

Abstract

The title of the graduation design is the design of the 3×40m prestressed concrete first simple supported continuous T beam bridge construction drawing design. This design takes the actual project of the Yuji bridge in the new Bian River as the background, and belongs to the first superstructure and substructure of the project's lead bridge. Simple construction, strong seismic capacity, smooth and comfortable driving, easy maintenance and so on are the characteristics of prestressed concrete continuous T beams. Therefore, prestressed concrete T beam bridge is commonly used in medium and small span bridges. Due to the time constraint, the design of transverse prestressing, vertical prestressing and aseismic design has not been carried out in this graduation project.

This design is roughly divided into two processes. First, according to the standard and design experience, the main structure of the upper structure and substructure and the size of the related details are drawn up. Considering the structure and geological conditions of the bridge, the design of the abutment adopts the ribs, the pier is designed to choose the pier, and the friction pile is selected for the basic design. The construction method is determined as prefabricated hoisting construction.

The second process is to use MIDAS software to calculate and analyze the superstructure, including the calculation of reinforcement results, internal force analysis, and the cross section checking of the construction stage and the normal use stage. At the same time, we should take into account the factors such as shrinkage and creep of concrete, uneven settlement of foundation, and secondary internal forces generated by the overall and local temperature difference. The checking calculation of the roadway board, the checking calculation of the local anchorage under the anchor and the design of the substructure are all calculated by hand, and the lower structure is mainly designed and calculated for the pier, abutment and pile foundation.

Finally, the MIDAS analysis shows that the bridge's checking in the construction and use stage can be passed, which shows that the design of the bridge is reasonable in internal force distribution and meets the requirements of the corresponding specifications.

Key words：simple post-continuous combination beam bridge; T beam bridge ；structural analysis; MIDAS/CIVIL

第1章绪论 1

1.1预应力混凝土连续梁桥的发展概述 1

1.2选题设计思想及意义 1

第2章桥型方案比选 2

2.1构思宗旨 2

2.2比选原则 2

2.3设计方案 2

2.3.1预应力混凝土先简支后结构连续T型梁桥 2

2.3.2装配式预应力混凝土简支T型梁桥 2

2.3.3预应力混凝土变高度连续箱梁桥 3

第3章桥跨总体布置及结构尺寸拟定 5

3.1桥跨布置 5

3.2上部结构尺寸拟定 5

3.2.1顺桥向主梁尺寸拟定 5

3.2.2横桥向主梁尺寸拟定 5

3.3下部结构尺寸拟定 5

3.3.1墩身尺寸拟定 5

3.3.2桥台拟定 5

3.3.3桩基础尺寸拟定 6

第4章建模 7

4.1模型简化 7

4.1.1横向分布系数的计算 7

4.1.2模型简化 8

4.2主要参数说明 8

4.2.1材料参数 8

4.2.2荷载参数 9

4.2.3边界说明 10

4.3施工阶段说明 10

第5章桥梁结构内力计算 11

5.1恒载内力 11

5.2活载内力 17

第6章预应力钢筋设计及预应力损失计算 22

6.1预应力钢筋设计 23

6.1.1纵向预应力筋估算 23

6.1.2 预应力筋的布置 29

6.2 预应力损失 30

6.2.1预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 30

6.2.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 30

6.2.3预应力钢筋与台座之间的温差 31

6.2.4混凝土的弹性压缩 31

6.2.5预应力钢筋的应力松驰 31

6.2.6混凝土的收缩徐变 31

6.2.7 预应力损失计算结果 32

第7章次内力计算及内力组合 35

7.1温度次内力 35

7.1.1计算依据及方法 35

7.1.2温度次内力计算结果 35

7.2基础不均匀沉降次内力 41

7.3预应力次内力 44

7.4收缩次内力 46

7.5徐变次内力 49

7.6内力组合 51

7.6.2正常使用极限状态组合 54

第8章主要截面验算 58

8.1承载能力极限状态截面验算 58

8.1.1正截面抗弯验算 58

8.1.2斜截面抗剪验算 62

8.2正常使用极限状态截面验算 63

8.2.1使用阶段正截面抗裂验算 64

8.2.2使用阶段斜截面抗裂验算 66

8.2.3挠度验算 69

8.3持久状况和短暂状况构件的应力验算 69

8.3.1使用阶段正截面压应力验算 70

8.3.2使用阶段斜截面主压应力验算 72

8.3.3施工阶段正截面法向应力验算 74

8.3.4受拉区钢筋的拉应力验算 78

第9章锚下局部承压验算 80

9.1局部受压区尺寸要求 80

9.2局部抗压承载力计算 81

第10章行车道板计算 82

10.1中间单向板计算 82

10.1.1恒载内力 82

10.1.2活载内力 82

10.2外边梁悬臂板内力计算 83

10.2.1恒载内力 83

10.2.2活载内力 83

10.3荷载组合 83

10.3.1连续板 83

10.3.2悬臂板 84

10.3桥面板配筋 84

10.3.1桥面板配筋 84

10.3.2抗剪验算 85

第11章桥墩计算 86

11.1荷载计算 86

11.2截面配筋计算 87

11.3墩柱截面承载力验算 88

第12章桥墩钻孔灌注桩计算 89

12.1荷载计算 89

12.2桩长计算 89

12.3桩的内力及位移计算 90

12.3.1基本假定 90

12.3.2桩的计算宽度 90

12.3.4桩的变形系数 91

12.3.5桩身最大弯矩位置及弯矩计算 91

12.3.6计算最大冲刷线下深度Z处桩截面上的弯矩及水平压应力 91

12.3.7桩顶纵向水平位移验算 92

12.4桩身截面配筋计算 93

12.5桩截面承载力验算 94

第13章桥台计算 96

13.1盖梁计算 96

13.1.1计算模型 96

13.1.2盖梁截面配筋 97

13.1.3盖梁截面承载力验算 97

13.2钻孔灌注桩 98

参考文献 99

第1章绪论

1.1预应力混凝土连续梁桥的发展概述

变形挠曲线平缓、桥面伸缩缝少、行车舒适等。目前，山河大桥，进而成为优胜方案。我们国家从20世纪50年代中期才开始修建预应力混凝土梁桥，因此较欧美国家晚，不过最近二三十年来均得到长足的发展，预应力混凝土连续梁桥发展尤为迅速，如备的更界已达到较高水平。在近二十几年的设计方案当中，预应力混凝土先简支后转结构连续的T型梁桥逐渐开始广泛应用在高速公路上。先简支后连续的T型梁桥属于预应力混凝土连续梁桥的一种，具工难度的特点能够满足高速公路对行车平稳、安全、舒适的三个基本要求，较多的问题，而且也T中小跨径桥梁建设中常采用的结构形式。

1.2选题设计思想及意义

本次毕业设计课题以新汴河虞姬大桥为背景，对其引桥第一联连续T梁段进行总体说明、对上部结构、下部结构进行计算以及主要的施工图纸的设计。本桥是跨径布置为3×40m三跨预应力混凝土先简支后结构连续T梁桥，桥面全宽为22.5m，横向布置10片梁，边梁2片，中梁8片。T梁间距取为2.25m，预制梁边梁与中梁宽均取为2.25m。两片T梁间设置55cm的湿接缝使结构连接成整体。因为连续梁桥属于超静定结构，计算量比较大而且准确性也难以保证，所以采用MIDAS有限元软件进行桥梁上部结构模型的建立，这样一来不仅提高了毕业设计的效率，同时也保证了准确性，施工方面结合其地形情况及现场设备的因素，选择了预制吊装施工方法。毕业设计可以使学生运用所学的各种理论知识和技能,进一步掌握桥梁设计的基本程序、基本方法和设计步骤,结合工程实践,培养学生的分析能力。解决桥梁设计和施工中的实际问题。它是一项综合的、系统的、严格的技术，也是基本能力的一次全面实践。同时,学生在设计过程中必须熟悉相关的桥梁规范和标准，能正确使用规范及相关的标准图集，并在设计过程中要充分考虑施工的验，通过学习及运用MIDAS civil和AutoCad等计算机辅助设计软件加强计算机的应用能力。通过毕业设计，也使学生对某一课题作专门深入系统的研究，巩固、扩大、加深已有知识，培养综合运用已有知识独立解决问题的能力。

第2章桥型方案比选

2.1构思宗旨

1）应符合城市的规划与前景，

2）理，轻盈而可靠且施工方便。

3）力，和现代建桥风格，国家的建桥水平。

2.2比选原则

的基本原则。

2.3设计方案

拟定的三个桥型方案：

方案一：预应力混凝土先简支后转结构连续T型梁桥，全长120m；

方案二：装配式预应力混凝土简支T型梁桥，全长120m；

方案三：预应力混凝土变高度连续箱梁桥，全长120m。

2.3.1预应力混凝土先简支后结构连续T型梁桥

1）孔径布置，全长120m，宽22.5m。，其外侧标高低于中间标高。

2）：该设计方案选用 T型梁， 2.25m。 0.55m的湿接缝，，预制的T梁宽度取为1.7m，横隔板与湿接缝一样在T梁架设后再进行现浇，起到加强横向刚度作用。中心梁高取为2.25m，梁肋厚度取为0.2m，马蹄宽度取为0.4m，翼缘根部厚度取为0.25m。横隔板间距取为9.7m，每跨设有10片T梁，全桥共30片T梁。