交通工程专业毕业论文--预应力混凝土简支t形梁桥上部结构设计

交通工程专业毕业论文--预应力混凝土简支t形梁桥上部结构设计内容摘要：

弹性模量均为 Es= 105MPa。 6. 环境：桥址位于野外一般地区， I 类环境条件，年平均相对湿度为75%。 7. 设计依据： 交通部颁《公路工程技术标准》（ JTG B01— 2020），简称《标准》； 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（ JTG D60— 2020），简称《桥规》； 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ JTG D62— 2020），简称《公预规》。 8. 施工方法：采用后张法施工，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线采用 TD 双作用千斤顶两端同时张拉；主梁安装就位后现浇 40mm宽的湿接缝。 最后施工 80mm厚的沥青桥面铺装层。 横截面布置 1．主梁间距和主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ 很有效，故在许可的条件下应适当加宽 T 梁翼板。 但标准设计主要为配合各种桥面宽度，使桥梁标准化而采用统一的主梁间距。 主梁间距为 (留 2 ㎝工作缝， T 梁上翼沿宽度为 180cm)。 考虑人行道适当挑出，净－ 9 附 2 1 m的桥宽则用五片。 2．主梁跨中截面主要 尺寸 拟定 9 （ 1）主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/15~1/25，本设计取。 （ 2）主梁截面细部尺寸 为了增强主梁间的横向连接刚度，除设置端横隔梁外，还设置 3 片中横隔梁，间距为 4 ，共 5 片 , 平均厚度。 T 型梁翼板厚度为18cm，翼板根部加到 30cm 以抵抗翼缘根部较大弯矩。 为了翼板与腹板连接和顺，在截面转角处设置圆角，以减小局部应力和便于脱模。 在预应力混凝土梁中腹板处因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15。 标准图的 T 梁腹板厚度均取 20cm。 腹板高度 150cm。 在保证抗剪 等条件下尽可能减小梁肋（或称腹板）厚度，以期减小构件自重，是目前钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁的发展趋向。 因此，为使受拉主筋或预应力筋在梁肋底部较集中地布置，或者为了满足预加应力的受压需要，就形成马蹄形的梁肋底部，但要注意，小于 1516m的腹板厚度对于浇筑混凝土是有困难的。 马蹄形的梁肋使模板结构和混凝土的浇筑稍趋复杂。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要来确定，实践表明马蹄面积占截面面积的 10％～ 20％为合适。 这里设置马蹄宽度为 40cm，高度 20cm。 马蹄与腹板交接处做成 45176。 斜坡的折线钝角，以较小局部应力。 这样的配置，马蹄面积占总面积 ％，按上述布置，可绘出预制梁跨中截面，如图 所示。 马蹄从四分点开始向支点逐渐抬高，在距梁端一倍梁高范围内，将腹板加厚到与马蹄同宽。 变化点截面（腹板开始加厚区）到支点的距离为 370cm，中间还设置一节长为 270cm 的腹板加厚的过渡段，主梁纵截面如图 所示。 10 图 预制梁跨中截面图 （单位： cm） （ 3）桥面铺装： 5 cm厚沥青混凝土 （重度为 23KN/ 3m ） 、 8 cm厚 C30混凝土垫层 （重度为 24KN/ 3m ）。 图 桥横截面图 （单位： cm） 11 图 主梁纵截面 （单位： cm） 结构单元的划分 按照杆系程序分析的原理，遵循结构离散化的原则。 全桥以下原则在适当位置划分节点： 1）杆件的转折点和截面的变化点； 2）施工分界点、边界处及支座处； 3）需验算或求位移的 截面处； 4）当出现位移不连续的情况时，例如相邻两单元以铰接形式相连（转角不连续），可在铰接处设置两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。 本设计的单元划分，每一个施工阶段自然划分为一个单元。 这样便于模拟施工过程，而且这些截面正是需要验算 的截面。 另外，在墩顶、跨中和一些构造变化位置相应增设了几个单元。 这样整个主桥划分成 10 个单元，截面 分别 为支点、变化点、 L/4 点、跨中点，如下图 所示： 12 图 单元划分 （单位： cm） 梁毛截面 几何特性计算 截面几何特性 首先，对截面进行划分，如图 所示 用 “ 桥梁博士 ” 软件对截面几何特性进行计算 输出 如下： 1. 任务类型 ： 截面几何特征计算（中主梁） 截面高度 ： m 计算结果 ： 基准材料 ： 中交新混凝土 :C50 混凝土 基准弹性模量 ： +04 MPa 换算面积 ： m**2 换算惯矩 ： m**4 中性轴高度 ： m 沿截面高度方向 5 点换算静矩 (自上而下 ): 主截面 ： 点号 高度 (m) 静矩 (m**3) 1 2 3 13 4 5 计算成功完成 即 Am= ㎡， yx＝ ， Im= 49 mm10301 2. 任务类型 ： 截面几何特征计算（边主梁） 截面高度 ： m 计算结果 ： 基准材料 ： 中交新混凝土 :C50 混凝土 基准弹性模量 ： +04 MPa 换算面积 ： m**2 换算惯矩 ： m**4 中性轴高度 ： m 沿截面高度方向 5 点换算静矩 (自上而下 ): 主截面 ： 点号 : 高度 (m): 静矩 (m**3): 1 2 3 4 5 计算成功完成 即 Am= ㎡， yx＝ ， Im= 49 mm10307  14 图 截面划分 检验截面效率指标ρ 以跨中截面为例： 上核心矩： cmyA IK xm ms 103019  下核心矩： cmyA IK sm mx 600 0 103019  截面效率指标：  h KK xs 根据设计经验，预应力混凝土 T 型梁在设计时，检验截面效率指标取 ＝ ～ ，且较大者亦较经济。 上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。 15 主梁内力计算 公路简支梁桥主梁的内力，由永久作用（如结构恒载、结构附加恒载等）与可变作用（包括 汽车荷载、人群荷载等）所产生。 主梁各截面的最大内力，是考虑了车道 荷载对计算主梁的最不利荷载位置，并通过各主梁间的内力横向分配而求得。 恒载内力计算 全桥 分为三个施工阶段，第一阶段为主梁自重（包括湿接缝和横隔板）；第二阶段为桥面铺装、人行道、栏杆；第三阶段为混凝土收缩、徐变的阶段 （ 04 规范中的控制思想是结构在寿命期限内的应力指标，而不是仅仅几年内的指标 ）。 1. 第一阶段计算结果如下（以 3 号梁为例 ，即正中主梁 ）： 内横隔梁体积 （ 如 图 ） ：  ]2/)(2/)(  = m3 端横隔梁体积 （ 如图 ） ：  ]2/)(  = m3 内横隔梁自重： 25  2= 端横隔梁自重： 25  2= 对于横隔梁的自重，可以集中力的形式模拟，在第一阶段施加于相应的 单元的具体位置，如图 所示。 主梁的结构自重可由 “桥梁博士”软件 求得，结果输出如表 所示 16 第一施 工阶段内力值 表 第 1施工阶段结构效应 阶段永久载结果 单元号 节点号 轴力 剪力 弯矩 1 1 +00 1 2 +00 +01 +00 2 2 +02 +00 2 3 +02 +02 3 3 +02 +02 3 4 +02 +03 4 4 +02 +03 4 5 +02 +03 5 5 +02 +03 5 6 +00 +03 6 6 +00 +03 6 7 +02 +03 7 7 +02 +03 7 8 +02 +03 8 8 +02 +03 8 9 +02 +02 9 9 +02 +02 9 10 +02 +00 10 10 +01 +00 10 11 17 图 第一施工阶段结构工作图 图 中横隔梁图 图 端横隔梁图 18 图 边横隔梁图 2. 第二施工阶段计算结果如下 图 （以 3 号梁为例）： 包括栏杆、人行道、桥面铺装层的重力 栏杆： 人行道： 桥面铺装层： 1 号梁： 2 号梁： 3 号梁 ： KN/m 图 第二施工阶段结构工作图 19 第二施工阶段内力值 表 第 2 施工阶段结构效应 阶 段永久载结果 单元号 节点号 轴力 剪力 弯矩 1 1 +00 1 2 +00 +00 +00 2 2 +01 +00 2 3 +01 +01 3 3 +01 +01 3 4 +01 +02 4 4 +01 +02 4 5 +01 +02 5 5 +01 +02 5 6 +02 6 6 +02 6 7 +01 +02 7 7 +01 +02 7 8 +01 +02 8 8 +01 +02 8 9 +01 +01 9 9 +01 +01 9 10 +01 +00 10 10 +00 +00 10 11 20 各施工阶段内力图输出如 下 图 所示： 施工阶段内力图 活载内力计算 1. 按《桥规》规定，冲击系数  = 21 2. 计算主梁的荷载横向分布系数 (1) 跨中的荷载横向分布系数 mc 如前所述，该设计采用 5 片横隔梁， 3 片内横隔梁，具有 可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为： BL 所以可按修正 刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数 mc 计算抗扭修正系数β 此设计主梁间距相同，并将主梁近似看成等截面，由《桥梁工程》式 2－ 5－ 40 得： 211 ( )TGI lEI B   41 . 0 4 21 9 . 5 0 , 0 . 0 9 0 6 5 8nB l m I m— — 与 主 梁 片 数 有 关 的 系 数 ， 当 n ＝ 5 时 ， ＝ ，=, 根据 《。