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平申线大泖港桥预应力混凝土连续梁桥设计文献综述

 2020-05-21 22:14:19  

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1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000字左右的文献综述:

#160;#160;#160;#160;#160;我的毕业设计论文题目为”平申线大泖港桥预应力混凝土连续梁桥设计”,经过查阅资料,下面是我对所设计桥梁的了解。

一、预应力连续梁桥的特点:

预应力混凝土连续梁桥在力学性能上优于简支梁桥和悬臂梁桥,具有结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车等突出优点。

连续梁桥可以做成两跨或三跨一联,也可以做成多跨一联。每联跨数太多,联长就要加大,受温度变化及砼收缩影响产生的位移就很大,使得伸缩缝及活动支座的构造复杂化;联长太短,则伸缩缝数目增加,不利于高速行驶。为了充分发挥连续梁桥在高速行车中平顺的优点,现代伸缩缝和支座构造已经有了极大改进,梁体长1500m、伸缩缝伸缩1米已经成为可能。一般情况下,连续梁桥中间墩上一般只需设置一个支座,因此连续梁桥可以大大减少支座的数目,而在相邻两联连续梁的桥墩处仍需设置两个支座。在跨越山谷的连续梁中,中间高墩也可以采用双柱(壁)式墩,每个上面都设有支座,这样连续梁支点负弯矩尖峰可被削弱。

预应力混凝土连续梁桥能充分发挥高强度材料的特性,在使用阶段不出现裂缝,能全截面参与工作,梁的刚度大,尤其在采用悬臂施工、顶推施工时,能充分利用预应力技术的优点,是施工设备机械化,生产工厂化,能提高施工质量,降低施工费用,因而得到广泛应用。

二、箱形截面梁的特点:

预应力混凝土连续梁桥的截面形式,除中等跨度的桥梁采用板式(包括空心板)。T形梁式(包括宽肋梁)外,对大跨度连续梁桥和采用顶推法施工的连续梁桥,一般采用箱型截面,这样既便于顶、底板布置预应力筋,又有利于悬臂法和顶推法施工。

箱形截面是一种闭口薄壁截面,其抗扭刚度大,收缩变形数值小,并具有较T形截面高的截面效率指标ρ,同时它的顶板和顶板面积均比较大,能有效地承担正负弯矩,并满足配筋的需要。此外,当桥梁承受偏心荷载时,箱形截面梁抗扭刚度大,内力分布比较均匀;在桥梁处于悬臂状态时,具有良好的静力和动力稳定性,对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。由于箱形截面的整体性能好,因而在限制车道数通过车辆时,可以超载通行。

一般来讲,单箱截面整体性好,施工方便,材料用量经济,抗扭刚度大,当桥面宽度不大时可以采用;当桥面宽度较大时,可以采用双箱或多箱截面。双箱或多箱由于增加了腹板,刚度和强度都大幅度提高,但是由于腹板重量的增加抵消了这一优点,影响了在工程中的应用。

对单箱单室和单箱双室,除了对顶板厚度有显著影响外,底板、腹板厚度影响甚小,通过分析比较发现,单箱双室截面顶板的正(负)弯矩一般比单箱单室截面减小70%(50%),有利于顶、底板中钢束布置,也容易平弯到肋的两侧锚固。

箱梁内力计算,必要时需考虑约束扭转、翘曲、畸度、剪滞的内力。由于剪滞的影响,箱梁顶底板在受弯情况下,其纵向应力是不均匀的,靠箱肋处大,横向跨中处小。配筋时要用有效宽度。目前已按试验结果,将纵向应力按多次抛物线分布,得出实用结果。箱梁温差应力的计算。箱梁由于架设方向及环境的不同,会承受不同的温差。温差应力必须考虑,在特定的情况下,温差应力很大,甚至超过荷载应力。因此,必须按照现场可能出现的温差,计算内力,加以组合,进行配筋

三、预应力混凝土连续梁桥的配筋原则及方法:

《桥规》中规定,在配置预应力钢筋、应力计算时必须考虑以下因素引起的预应力损失值。(l)预应力筋束与管道壁之间的摩擦;(2)锚具变形、钢筋回缩和拼装构件的接缝压缩;(3)混凝土加热养护时,预应力筋束与台座之间的温度差;(4)混凝土的弹性压缩;(5)预应力筋束的应力松弛;(6)混凝土的收缩和徐变。

选择适当的预应力束筋形式与锚具形式;预应力束筋的布置要考虑到施工的方便;预应力束筋的布置要符合结构受力的要求;预应力束筋的布置要考虑材料经济指标的先进性;避免多次反向曲率的连续束;要同时考虑弹性受力状态和结构破坏阶段的需要。

预应力束筋的布置形式,与桥梁结构体系、受力情况、构造形式、施工方法都有密切的关系。在其它条件已经确定的情况下,预应力束筋的布置形式应根据结构受力要求确定。对于就地现浇预应力混凝土变截面连续梁桥,应利用梁的形心轴线变化而使束筋曲率不大的布置形式,获得较大偏心距。预应力束筋的有效偏心距是从束筋重心处至梁截面形心轴的距离。

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四、参考文献

1、#160;刘效尧等《公路桥涵设计手册─梁桥(下)》人民交通出版社 2000.6

2、#160;江祖铭等《公路桥涵设计手册─墩台与基础》人民交通出版社 2000.5

3、#160;徐岳等《公路桥涵设计设计丛书─预应力混凝土连续梁桥设计》人民交通出版社 2000.5

4、#160;《公路钢筋混凝土及预应力钢筋砼桥涵设计规范(JTG D62-2004)》

5、#160;《公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)》

6、#160;《城市道路与桥梁设计规范(汇编)》

7、#160;《城市道路与桥梁施工验收规范(汇编)》

8、#160;《公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)》

9、#160;《公路工程技术标准(JTGB01-2003)》

10、《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》

11、《公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)》

12、《城市桥梁设计荷载标准(CJJ77-98)》

13、《城市道路设计规范(CJJ37-90)》

14、张树仁等《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》北京:人民交通出版社 2004.9

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一、工程概况与背景

平申线从浙江省界至松江横潦泾(黄浦江),全长19.3公里,本工程为平申线G1501高速公路跨大泖港桥梁改造工程。平申线是浙江省”海河联运”的一条主要航道。按三级航道标准,改造后的杭平申线航道起自杭平申线长山河段与杭申线交叉口(桐乡同福),经桐乡、海宁、秀洲、海盐、平湖至浙江与上海交界处泖口,改造里程为116.43公里。建成后一年将增加三千万吨运输量。

平申线从浙江省界至松江横潦泾(黄浦江),全长19.3公里。大泖港桥梁为一级公路标准设计,桥梁全宽25.5m,设计速度80km/h,沥青混凝土路面,荷载标准为公路I级。

桥梁上部结构拟采用预应力混凝土连续箱梁结构体系,跨径按照65 135 65m的三跨连续梁桥来进行设计和布置。桥梁上部结构横断面拟采用单箱单室截面。设计重点为上部结构,但也需对下部结构及基础工程进行设计。

本设计在参考上述初步设计的基础上,对该桥进行结构的方案设计和施工图设计,要求进一步考虑优化结构布置和截面尺寸,合理考虑结构配筋,根据以下资料完成方案调整设计和施工图设计。

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基本资料及设计依据

(一)桥位地形图和地质资料(附图、附表)

(二)主要设计标准

1、建设部部颁标准《城市道路设计规范》(CJJ37-90);

2、建设部部颁标准《城市桥梁设计准则》(CJJ11-93);

3、建设部部颁标准《工程建设标准强制性条文》(城市建设部分);

4、交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);

5、交通部部颁标准《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005);

6、交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004);

7、交通部部颁标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ D63-2007);

8、交通部部颁标准《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008);

9、其他有关的国家及地方强制性规范和标准。

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主要技术标准

1、道路等级:一级公路

2、设计车速:80km/h;

3、设计荷载:公路#8212;I级;

4、设计基准期:100年;

5、桥梁宽度:全宽25.5m,单幅布置为:0.5m(护栏) 11.25m(行车道) 0.5m(护栏) 0.5m/2(中央分隔带);

6、环境类别:I类环境;

7、桥面铺装:10cm沥青混凝土 防水层 10cmC40防水混凝土;

8、设计洪水频率1/300,设计洪水位20.66m。

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设计基础资料

(一)主要材料

(一)混凝土

表1 #160;本桥所用混凝土材料表

强度等级

采用构件

C55混凝土

主桥主梁及主墩

C50混凝土

引桥主梁

C40防水混凝土

桥面铺装

C40混凝土

墩、台盖梁;墩柱

C30混凝土

墩、台承台;系梁

C30水下混凝土

墩、台桩基

混凝土技术标准应符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)和《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)的规定;

(二)钢材

1、预应力钢筋

预应力钢绞线应符合《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2003)的规定,单根钢绞线直径为mm,公称面积,标准强度,弹性模量。

2、普通钢筋

采用HPB300、HRB400级钢筋及钢筋焊接网,其技术标准应分别符合《钢筋混凝土用热轧圆钢筋》(GB1499.1-2008)、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)、《钢筋混凝土用焊接钢筋网》(YB/T076-1997)的规定。

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3、预应力锚具

纵向预应力筋采用AM15系列锚具,竖向预应力采用AM15-3二次张拉系列锚具锚具,波纹管采用塑料波纹管,设计对纵、横向预应力筋的设计参数参考OVM系列产品,对竖向预应力筋二次张拉锚具参考OHM系梁产品,但该两种产品仅作为设计、施工参考,不作为工程材料的产品采购指导,该类产品的技术标准及验收应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》(JGJ 85-2010)的规定。

4、支座及伸缩缝

支座采用球钢支座,主桥处伸缩缝采用320型、其余引桥墩处采用160型、桥台处采用80型。支座设计参数参考中国船舶重工集团公司第七二五研究所生产的公路桥梁球型支座系列产品,但该产品仅作为设计、施工参考,不作为工程材料的产品采购指导,施工中所用支座的技术标准和性能应符合《球形支座技术条件》(GB/T17955-2000)的规定,伸缩缝装置技术标准和性能应符合《公路桥梁伸缩装置》(JT/T327-2004)的规定。

5、其他

#160;#160;#160;#160;其他材料(包括砂、石、水、钢板等)的质量应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)的有关规定和要求。所有材料必须具有国家技术质量监督部门确认的产品质量证明,出厂合格证明。

(二)其余设计资料

1、基础不均匀沉降:按单个墩最大不均匀沉降按5mm,多墩最大不均匀沉降按3mm计。

2、温度计算:总体温度变化(按升温20℃,降温20℃计)、局部升降温等作用参照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.10条文中第3条考虑。

3、预应力钢绞线松弛率为2.5%,孔道摩阻系数μ=0.25,孔道偏差系数k=0.0015,一端锚具变形及钢束回缩Δ=6mm。锚下控制应力:σcon=0.75 fpk=1395MPa。

4、桩基础按摩擦桩设计。

其它参数选择按相关规范选取。

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二、方案拟定

1、确定桥孔孔径

考虑到与前后联的协调性,孔径布置为65m 130m 65m,实际桥长260m,为三跨不等跨度连续梁桥。采用连续梁体系,由于支点负弯矩的卸载作用大大降低跨中弯矩,从而降低截面高度,节省材料,增大跨度,节省支座。另外连续梁上伸缩缝少,汽车行驶舒适。但是连续梁体系对温度变支点沉降很敏感。

2、截面形式及界面尺寸拟定:

(1)、顺桥向尺寸拟定:

本桥采用变高度的箱形截面,中跨箱梁根部取3.5m;跨中梁高取为1.8m。边跨箱梁根部取3.5m,跨中梁高取为1.8m。在跨中、L/4处和根部设置横隔板提高梁体的整体性。采用变截面主要是适应连续梁内力变化的,并且节省材料。桥面板在顺桥向做成3%的坡度,再进行铺装

(2)、横桥向尺寸拟定:

桥梁标准宽度25.5m,采用双幅截面设计,即双箱截面。单幅桥面宽12.5m,采用单箱单室界面形式。左边设0.5m防撞护栏,右边设0.5m防撞护栏,中间为1m宽的分隔带。箱梁顶板预采用钢筋混凝土,顶板翼缘外悬3.65m,两侧腹板采用斜腹板形式。考虑到布置横向钢筋和预应力钢筋的需要,中跨箱梁底板于根部取60cm,跨中30cm,中间线性变化,箱梁顶板取28cm;因边跨箱梁变化与中跨箱梁变化相同,所以边跨箱梁底板于根部取60cm,跨中30cm,中间线性变化,箱梁顶板取28cm;翼缘外沿20cm,向内165cm处变更为25cm,根部70cm。边跨箱梁支点处中腹板的厚度为70cm,两侧腹板厚度为70cm;中跨箱梁支点处中腹板厚度为50cm, 两侧腹板厚度与梁段呈相同厚度。腹板与底板连接处做成60cm#215;30cm的承托,顶板和边腹板连接处做成96cm#215;32cm,顶板和中腹板连接处做成60#215;32cm桥面板在横桥向做成1.5%的坡度,再进行铺装。

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四、施工方法设计(描述)

施工方法的选用要结合具体情况进行分析,全面统筹考虑安排。预应力混凝土连续梁桥采用悬臂灌注法(挂篮法),是先从墩顶开始建模灌筑一段梁体,待混凝土达到要求强度后,再从墩的两侧平衡悬臂灌注梁段,直到跨中合拢。在修建过程中,不需要繁重费工的支架工程,不影响桥下航行,梁的跨度也可做到最大。而且施工过程中结构内力呈悬臂梁负弯矩分布,在桥墩截面处达最大值,和连续梁在运营状态下负弯矩的分布接近,为悬臂施工需要而安设的临时预应力钢筋数量减少。

本连续梁段虽不长,但是处于大桥通航孔处,所以选用悬臂挂篮施工方法。他虽为临时平台,但是要符合梁的尺寸及两侧的平衡,因此挂篮的设计必须满足他自重轻、变形小、稳定性好,装、拆、移动灵活和施工速度快等优点,必须要保证挂篮刚度及韧性,保证挂篮在施工的时候能承受所有梁段内的最大弯矩及最大重量,同时,挂篮杆件要简单但又不能被拉断。挂篮的锚固装置、走行系统和工作平台也必须考虑安全性等方面。

挂篮法施工在施工0号块的时候,为了使挂篮可以承受这一处较大的重量还需要在桥的两侧搭设临时支撑托架,以保证墩上两侧悬臂的平衡,并作为灌注墩顶梁段的支承平台。托架的制作可以通过万能杆件完成。

挂篮施工时,组装完成后,挂篮还需作载重试验,以测定挂篮前段各部件的变形量,同事消除其永久变形。施工时应对每一梁段前段,分别在灌筑前后和张拉前后,按设计提供的预拱度值进行测定,以控制设计预拱度。同时应测定桥梁中轴线(中轴线偏差不得大于5mm)。混凝土的配合比、灌筑顺序及振捣方法,应严格按施工工艺操作。

挂篮施工的最后一个阶段是合拢施工,现浇合拢段预留1.5~~2m,在主梁标高调整后,现场灌注混凝土合拢,再张拉预应力筋,将梁整体合拢。

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