簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁畢業(yè)設計.doc

湖南科技大學瀟湘學院本科生畢業(yè)設計（論文）簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁畢業(yè)設計目 錄前言- 1 -第一章 工程概況- 2 -1.1 工況簡介- 2 -1.2 橋型布置- 2 -1.3方案比選- 3 -1.4結(jié)構(gòu)尺寸- 4 -1.4.1主梁間距及主梁片數(shù)- 4 -1.4.2截面效率指標- 5 -1.5 預應力鋼筋布置- 6 -1.6 橋面鋪裝及防水排水系統(tǒng)- 6 -1.6.1橋面鋪裝- 6 -1.6.2橋面縱橫坡- 6 -1.6.3防水層- 7 -1.6.4橋面排水系統(tǒng)- 7 -第二章 設計資料及主要技術(shù)標準- 7 -2.1 主要設計規(guī)范及設計參考資料- 7 -2.2 主要設計技術(shù)指標- 7 -第三章 設計荷載及主要材料- 9 -3. 1主要材料及特性- 9 -3. 1.1基本材料及特性見表：- 9 -3.1.2 施工工藝- 9 -3.2設計荷載- 9 -3.2.1恒荷載計算- 10 -3.2.2橫向分布系數(shù)計算- 11 -3.3 活載內(nèi)力計算- 15 -3.4 橋面板的計算- 20 -3.4.1 橋面板恒載內(nèi)力計算- 20 -3.4.2 橋面板活載內(nèi)力計算- 21 -3.4.3 內(nèi)力組合及橋面板配筋- 22 -第四章 橋梁結(jié)構(gòu)分析- 23 -4.1 結(jié)構(gòu)離散化的基本原則- 23 -4.2計算模型和單元的劃分- 24 -4.3 結(jié)構(gòu)毛截面幾何特性計算- 24 -4.4施工階段的劃分- 26 -第五章 主要結(jié)構(gòu)計算分析及結(jié)論- 28 -5.1各施工階段的內(nèi)力計算- 28 -5.1.1第一施工階段- 28 -5.1.2第二施工階段- 31 -5.1.3第三施工階段- 33 -5.3 使用階段恒載內(nèi)力的計算- 36 -5.4 附加內(nèi)力的計算- 38 -5.4.1 溫度引起的內(nèi)力計算- 38 -5.4.2 支座位移引起的內(nèi)力計算- 42 -5.4.3徐變收縮引起的內(nèi)力計算- 43 -5.5 內(nèi)力組合計算- 47 -5.5.1承載能力極限狀態(tài)組合- 47 -5.5.2正常使用極限狀態(tài)組合- 51 -5.6預應力鋼束的計算及布置- 54 -5.6.1預應力鋼筋數(shù)量的估算及布置- 54 -5.6.2 預應力損失計算- 57 -5.6.3錨下局部應力計算- 62 -第六章 結(jié)構(gòu)應力和承載能力驗算- 65 -6.1主要控制結(jié)構(gòu)截正面強度驗算- 65 -6.1.1承載能力極限狀態(tài)驗算- 65 -6.1.2正常使用極限狀態(tài)正截面應力驗算- 67 -6.2 結(jié)構(gòu)變形驗算- 73 -6.2.1成橋結(jié)構(gòu)位移變形驗算- 73 -6.2.2 各支點的撓度驗算- 73 -第七章 下部結(jié)構(gòu)計算- 74 -7.1支座設計- 74 -7.1.1邊跨橋臺上支座的設計- 74 -7.1.2中跨橋墩上支座的設計- 76 -7.2蓋梁的設計- 79 -7.2.1蓋梁的設計尺寸- 79 -7.2.2 結(jié)構(gòu)計算- 79 -7.3 橋墩與樁基礎的設計- 83 -7.3.1橋墩的設計計算- 84 -7.3.2單樁的設計計算- 85 -參 考 文 獻- 91 -結(jié)束語- 92 -致 謝- 94 - 94 -前言預應力連續(xù)T型梁在中小跨徑橋梁的設計中能滿足安全、經(jīng)濟、合理的基本要求。而且還有美觀、適用、施工方便等優(yōu)勢。連續(xù)T型梁的應用極其廣泛，30米跨徑的橋梁在設計方案的選擇中，連續(xù)T梁的優(yōu)勢很明顯。榕樹大橋設計采用5跨等跨徑的連續(xù)預應力T型梁，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工。做榕樹大橋的簡支轉(zhuǎn)連續(xù)結(jié)構(gòu)總體設計就需要有各種地質(zhì)水文資料、設計標準、參考文獻等。在連續(xù)T梁的設計中，要對橋梁的各個結(jié)構(gòu)，各個施工階段進行具體的計算和分析。（1）擬定橋梁的分跨、T梁的截面尺寸，查看各種設計資料，采用橋梁博士軟件進行模型的建立。（2）計算恒載和活載，估算配筋面積，配置預應力鋼束，計算細部結(jié)構(gòu)的受力狀況。（3）劃分各個施工階段，對每個施工階段進行結(jié)構(gòu)安全的受力計算和分析。（4）在使用階段進行結(jié)構(gòu)永久荷載、活荷載、預應力和附加應力的計算和結(jié)構(gòu)合理性的評估，進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的截面驗算。（5）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果對下部結(jié)構(gòu)進行設計。在本設計中，把連續(xù)T梁當做全預應力構(gòu)件，所以在設計說明書中主要考慮預應力鋼束，普通鋼筋的作用幾乎可以忽略。我在做畢業(yè)設計的這段時間內(nèi)認真學復習了專業(yè)知識，學習了新的知識。我通過復習課本知識，了解了我所要做的設計的基本方向；通過去圖書館查閱資料使我有了設計的具體思路；通過與同學、老師的交流使我知曉了我的設計細節(jié)；通過我具體的行動操作使我明白了為什么要這么做。本設計中主要的應用軟件是橋梁博士，我花了大量的時間用在學習使用橋梁博士上。我向老師，同學還有學長請教過，終于使我從了解到熟悉再到最后能夠熟練的使用。使用它我完成了模型的建立，結(jié)構(gòu)的計算。數(shù)據(jù)的處理是用excel來完成的，圖紙是使用autoCAD來做成的。設計中的每個環(huán)節(jié)都使我獲益匪淺。第一章 工程概況1.1 工況簡介榕樹大橋是福建省永定至永春高速上的一座跨線橋，位于龍巖市永定縣下洋鎮(zhèn)。榕樹大橋位于高速公路上，平面走向與雙永高速完全一致。橋梁起點里程K975+125，終點里程為K975+275，單幅橋?qū)?2.25m，全橋長150m，橋梁線型為直線。全橋上部結(jié)構(gòu)采用5跨等跨等高度預應力混凝T梁，橋型采用連續(xù)梁橋，跨徑布置為530m。橋梁總寬12.25m，其組成為：0.5m路緣石（含欄桿）+11.25m機動車道（單向3車道）+ 0.5m（含欄桿） = 12.25m。道路和橋梁設計高程為道路和橋梁中心線高程。橋梁車行道橫坡采用2.0%，縱坡3%。1.2 橋型布置榕樹大橋橋采用530m三跨連續(xù)梁。是由以上和地質(zhì)情況下，綜合考慮經(jīng)濟、安全、美觀決定下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩，鉆孔灌注樁基礎；重力式橋墩，鉆孔灌注樁基礎，單樁；樁基礎深至弱風化泥質(zhì)沙巖。上部結(jié)構(gòu)在初步設計階段做了三個比較方案，橋型布置如圖1.1單位（cm）圖1.1 整體橋型布置方案一： 采用30m跨先簡支后連續(xù)T梁上部結(jié)構(gòu)采用30m預應力混凝土T型先簡支后連續(xù)梁橋，樁基為1根直徑為165m的鉆孔灌注樁。該T梁較長，可采用現(xiàn)場大批量集中預制，再使用架橋機架設的施工方案，局部區(qū)段也可以采用直接吊裝就位，再者T形梁施工工藝成熟、工期較短；造價較箱形梁略低。這種橋型一般用預制安裝施工工藝，具有標準化程度高，適宜于高精度制造和高精度安裝，行車平順，造簡潔流暢，而且上下部可以平行施工因而工期較短，橋梁的剛度及動力特性好等優(yōu)點，被廣泛應用于各種橋梁的引橋、高架橋以及軌道交通線等多跨中小跨徑的橋梁。經(jīng)估算，30m跨先簡支后連續(xù)T梁所需費用約2 800元m2。30 m預應力混凝土T形梁，梁高2.0m；也是目前公路橋梁中經(jīng)濟合理的橋型之一。方案二：采用30m跨先簡支后連續(xù)箱梁，30 m 預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁，梁高16m；是目前公路橋梁中經(jīng)常采用的橋型之一。結(jié)構(gòu)受力合理，整體剛度大，變形小，整體穩(wěn)定性好、抗扭能力大、施工工藝成熟、技術(shù)可靠、線形優(yōu)美，所以在很多場合中均被采用。 采用移動支架法施工，所需設備昂貴，而且箱梁本身施工工序復雜，且費用高。經(jīng)估算，按橋面面積計算30m跨箱梁所需平均費用約為3 100元m2。箱形截面除了施工難度增加以外，由于受力和構(gòu)造上的需要，縱、橫向的普通鋼筋配筋率都不能過低。方案三：采用預應力空心板梁預應力空心板橋。本方案的優(yōu)點在于造型簡潔流暢，施工快捷，成本較低。缺點是橋型普通，不能很好體現(xiàn)橋梁造型美觀、新穎，富有時代特點的功能。1.3方案比選對于多跨中小跨度(1650 m)的橋梁，簡支梁橋都是應用最為普遍的橋型。這種橋型一般用預制安裝施工工藝，具有標準化程度高，適宜于高精度制造和高精度安裝，行車平順，造簡潔流暢，而且上下部可以平行施工因而工期較短，橋梁的剛度及動力特性好等優(yōu)點，各種橋梁的一期橋型、目前，簡支梁橋在中小跨徑橋梁中具有最為強勁的競爭力，這得益于上世紀80年代初期發(fā)展起來的“橋面連續(xù)構(gòu)造”。橋面連續(xù)構(gòu)造的成熟使得多跨簡支梁橋不必每道梁縫設置伸縮縫，而是若干跨一聯(lián)集中設置大位移伸縮縫，徹底解決了以往多跨簡支梁橋伸縮縫多，養(yǎng)護維修困難，行車不順甚至跳車等影響橋梁服務水平的致命弱點。并且誰全橋下面是河流，采用等截面連續(xù)梁橋現(xiàn)場澆筑施工方法不太可行，連續(xù)梁橋由于彎矩圖正負交替，等截面連續(xù)梁橋在同等跨徑條件下彎矩絕對值比簡支梁要小，可采用較小梁高，此外；多跨等截面連續(xù)梁橋用于4060 m跨徑范圍仍顯經(jīng)濟性，此跨徑范圍已經(jīng)接近或超過簡支梁的跨度極限。因此著重考慮簡直轉(zhuǎn)連續(xù)的橋梁形式。30 m結(jié)構(gòu)簡支轉(zhuǎn)連續(xù)方案，建筑高度比變截面預應力混凝土連續(xù)梁方案小，且橋梁美觀性。30m結(jié)構(gòu)簡支轉(zhuǎn)連續(xù)方案造價最省，因此，榕樹大橋橋橋型方案推薦采用30 m 結(jié)構(gòu)簡支轉(zhuǎn)連續(xù)方案，孔徑布置方案為530m，橋梁全長150 m。在中小跨徑橋梁中，連續(xù)箱梁被公認為較美觀的橋型方案之一。由于連續(xù)箱梁的整體穩(wěn)定性較好，抗扭能力大，在多個場合被采用。其施工工藝成熟，技術(shù)可靠，具有良好的耐久性及抗風、抗震性能。箱梁本身施工工序復雜、費用高。經(jīng)估算，按橋面面積計算30m跨T梁所需費用約2500元/ m2。就經(jīng)濟性而言，T梁與小箱梁具有絕對優(yōu)勢，可采用預制吊裝施工法，工期較短，且可大批量生產(chǎn)，進一步降低成本。經(jīng)估算，按橋面面積計算30m跨小箱梁所需費用約3400元m2，30m跨T梁所需費用約2300 元/m2 。但美觀性較差。再者，T梁充分利用利用了混凝土、鋼筋、鋼絞線的各自特點，節(jié)約材料，減少梁的自重，真大跨度。同時T梁截面不封閉且有馬蹄型的構(gòu)造，因而鋼束錨端外露，有利于二期負彎矩預應力束的張來操作和預應力鋼束的布置。T梁制作簡單，粱肋內(nèi)的配筋可以做成剛性的鋼筋骨架，各梁之間橫隔板的預制、安裝、連接方便可靠。1.4結(jié)構(gòu)尺寸1.4.1主梁間距及主梁片數(shù)主梁間距2.4m，其橫截面布置形式見圖1.2：圖1.2橫截面布置（單位cm）主梁尺寸擬定內(nèi)梁尺寸：梁高200cm。頂板厚度16cm，寬度240cm 。外梁尺寸: 梁高200cm。頂板厚度16cm，寬度252.5cm。橫隔板尺寸:為了增強主梁之間的橫向連接剛度，設置橫隔梁，間距6 m，橫隔板厚度20cm高度170cm。截面沿跨長度變化。本設計梁高采用等高度形式，橫截面頂板厚度沿跨長不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應力，也應布置錨具的需要，在靠近支點處腹板要加寬，加寬至48。見圖1.3示： 支點截面 跨中截面 圖1.3梁截面尺寸圖（單位cm）圖1.4橫隔板尺寸圖(單位cm)1.4.2截面效率指標跨中截面幾何特性可以由CAD中面域性質(zhì)可得: A=8900 質(zhì)心位置（距下邊緣）133I=42900000cm4由此可計算出截面的效率指標（希望在0.40.55之間）為： （1.1） 式中： KS上核心距離， （1.2）KX下核心距離， （1.3）得：= =36.2= = =71.9 Mud=27.66kNm承載力滿足要求，間距為200，也滿足要求抗剪驗算：（厚板的計算公式）Vu=0.7hftbbh0 （3.20）Vu =0.71.651000280=323.4103 N=323.4kNQ0=37.05 kN第四章 橋梁結(jié)構(gòu)分析4.1 結(jié)構(gòu)離散化的基本原則結(jié)構(gòu)離散時應遵循以下三個基本原則：（1）計算模型應盡量符合實際結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點和受力特點，以保證解的真實性；（2）保證體系的幾何不變性，特別是在錯綜復雜的轉(zhuǎn)換過程中更應注意，同時要避免出現(xiàn)與實際結(jié)構(gòu)受力不符的多余聯(lián)結(jié)；（3）在合理模型的前提下，減少不必要的節(jié)點數(shù)目，以縮短計算時間，減少后處理工作量。桿系單元的劃分，應根據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點，實際問題的需要以及計算精度的要求來決定。因此，用來劃分單元的結(jié)點，應在以下位置設置：（1）各關(guān)鍵控制截面處；（2）構(gòu)件交接點、轉(zhuǎn)折點；（3）截面突變處；（4）不同材料結(jié)合處；（5）所有支承點（包括永久和臨時支承）；（6）對于變截面桿或曲桿結(jié)構(gòu)，盡量細分，使折線形模型盡可能接近實際曲線結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；（7）施工縫處。 4.2計算模型和單元的劃分依照本橋的結(jié)構(gòu)布置與施工節(jié)段劃分，每跨除了第一二和倒數(shù)一二四個單元以外，按每2m澆T梁段設定為一個單元的方法進行結(jié)構(gòu)離散，全橋主梁共5跨，共分76個結(jié)點，75個單元，175號為主梁單元。圖4.1主梁單元劃分示意圖表 4.1節(jié)點坐標與單元號表 節(jié)點號X坐標(m)節(jié)點號X坐標(m)節(jié)點號X坐標(m)10.53160.561120.5243264621243-133-2633-4363-8663-73123-1461429.54489.574149.515304590751501630.54690.51734479418-2833-5648-5893-1162959.559119.5306060120表4.2單元節(jié)點信息表 施工階段的劃分是根據(jù)結(jié)構(gòu)詳細的施工步驟予以確定的。根據(jù)施工步驟全橋共劃分3個施工階段形成結(jié)構(gòu)體系，施工階段的分析中須考移動、混凝土的澆注、預應力筋的張拉以及施工臨時荷載的變化等。4.3 結(jié)構(gòu)毛截面幾何特性計算毛截面幾何特性計算是結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算、配筋計算及撓度計算的前提。毛截面幾何特性的計算方法很多，常用的有節(jié)線法、分塊面積法等，可根據(jù)截面類型選用具體地計算方法。采用橋梁博士中的計算模塊進行電算后，結(jié)果輸出如表2.2所示。表 4.3階段截面幾何特征信息單元號節(jié)點號截面抗彎慣距(m4)截面面積(m2)截面高度(m)中性軸高(m)110.5305421.3048721.24220.5208781.2798621.25330.4652451.1093421.3440.442161.0255821.32550.4245910.94854221.34660.4143810.87822221.35770.4142740.87822221.35880.4142740.87822221.35990.4142740.87822221.3510100.4142740.87822221.3511110.4143920.87822221.3512120.4247210.94854221.3413130.4424611.0255821.3214140.4659181.1132721.2917170.5210281.2798621.2518180.4659181.1132721.2919190.4424611.0255821.3220200.4247210.94854221.3421210.4143920.87822221.3522220.4142740.87822221.3523230.4142740.87822221.3524240.4142740.87822221.3525250.4142740.87822221.3526260.4143920.87822221.3527270.4247210.94854221.3428280.4424611.0255821.3229290.4659181.1132721.2932320.5210281.2798621.2533330.4659181.1132721.2934340.4424611.0255821.3235350.4247210.94854221.3436360.4143920.87822221.3537370.4142740.87822221.3538380.4142740.87822221.3539390.4142740.87822221.3540400.4142740.87822221.3541410.4143920.87822221.3542420.4247210.94854221.3443430.4424611.0255821.3244440.4659181.1132721.2947470.5210281.2798621.2548480.4659181.1132721.2949490.4424611.0255821.3250500.4247210.94854221.3451510.4143920.87822221.3552520.4142740.87822221.3553530.4142740.87822221.3554540.4142740.87822221.3555550.4142740.87822221.3556560.4143920.87822221.3557570.4247210.94854221.3458580.4424611.0255821.3259590.4659181.1132721.2962620.5210281.2798621.2563630.4659181.1132721.2964640.4424611.0255821.3265650.4247210.94854221.3466660.4143920.87822221.3567670.4142740.87822221.3568680.4142740.87822221.3569690.4142740.87822221.3570700.4142740.87822221.3571710.4143810.87822221.3572720.4245910.94854221.3473730.442161.0255821.3274740.4652451.1093421.375750.5208781.2798621.254.4施工階段的劃分在恒載內(nèi)力計算之前有必要對本設計的施工過程給與簡要介紹，以便進行合理內(nèi)力計算。如圖4.2，第一施工階段為預制主梁，待混凝土達到設計強度90%后張拉正彎矩區(qū)預應力鋼束，再將各跨預制T梁安裝就位，形成有臨時支座支承的簡支梁狀態(tài)；第二施工階段澆筑各跨連續(xù)段接頭混凝土，達到設計強度90%后，張拉負彎矩區(qū)預應力鋼束并壓注水泥漿，拆除已澆筑端的臨時支座，使主梁在永久支座上；第三施工階段主梁支承在永久支座上，完成體系轉(zhuǎn)換，完成主梁橫向接縫，形成五跨連續(xù)梁，加二期恒載，如橫隔板、防護欄及橋面鋪裝施工； 圖4.2由施工過程可知結(jié)構(gòu)恒載是分階段形成的，主要包括：預制T梁一期恒載集度（g1），成橋后T梁一期荷載集度（g1），二期恒載集度（g2）。根據(jù)本設計橫斷面的具體構(gòu)造特點及平面桿系有限元計算分析的特點，恒載計算時將空間橋跨結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進行分析，即只對由單片梁夠成的五跨簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁進行結(jié)構(gòu)分析，在活載計算時將采用橫向分布這一實用計算方法（全橋都采用跨中橫向分布系數(shù)），恒載空間效應按每片梁均分考慮（將橋面鋪裝和欄桿及其他空間效應給五片梁均攤）。 第五章 主要結(jié)構(gòu)計算分析及結(jié)論 5.1各施工階段的內(nèi)力計算5.1.1第一施工階段本階段是五跨簡支梁狀態(tài)，支座為中臨時和邊永久組，荷載為自重。各跨的受力情況一樣，計算第一跨即可。1到14號單元可以代表全橋。表格取內(nèi)容114號單元。1永久荷載效應表5.1單元號剪力彎矩單元號剪力彎矩10016002375192173810326513071827211394209178119216162651572146201642004610924122111622837632584226924698172