大坪大桥设计毕业设计说明(编辑修改稿)

大坪大桥设计毕业设计说明(编辑修改稿)内容摘要：

方法有着密切的联系。 但是若采用悬臂施工法，则还需要边跨现较段的长度。 本设计 跨度，主要根据设计任务书来确定，其跨度组合为：60m+110m+60m，边跨与中跨比 为 ，满足以上原理要求。 截面形式 （1）立截面 从预应力混凝土连续刚构的受力特点来分析，连续刚构的立面应采取变高度布置为宜；在恒、活载作用下，支点截面将出现很大的负弯矩，从绝对值来看，支点截面 的负弯矩远远大于跨中截面的正弯矩，因此，采用变高度梁能较好地符合梁的内力分 布规律，另外，变高度梁使梁体外形和谐，节省材料并增大桥下净空。 但是，在采用 顶推法、移动模架法、整孔架设法施工的桥梁，由于施工的需要，一般采用等高度梁。 等高度梁的缺点是：在支点上不能利用增加梁高而只能增加预应力束筋用量来抵抗较大的负弯矩，材料用量多，但是其优点是结构构造简单、线形简洁美观、预制定型、 施工方便。 （2）横截面 梁式桥横截面的设计主要是确定横截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、主梁各部尺寸；它与梁式桥体系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美观要求以 及经济用料等等因素都有关系。 当横截面的核心距较大时，轴向压力的偏心可以愈大，也就是预应力钢筋合力的 力臂愈大，可以充分发挥预应力的作用。 箱形截面就是这样的一种截面。 此外，箱形 截面这种闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利；同 时，因其都具有较大的面积，所以能够有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋要求；箱形 截面具有良好的动力特性；再者它收缩变形数值较小，因而也受到了工程人员的亲睐。 总之，箱形截面是大、中跨预应力连续梁最适宜的横断面形式。 常见的箱形截面形式有：单箱单室、单箱双室、双箱单室、单箱多室、双箱多室 等等。 单箱单室截面的优点是受力明确，施工方便，节省材料用量。 单箱单室和单箱 双室比较，两者对截面底板的尺寸影响都不大，对腹板的影响也不致改变对方案的取 舍；但是，由横架分析可知：两者对顶板厚度的影响显著不同，双室式顶板的正负弯 矩一般比单室式分别减少 70%和 50%。 由于双室式腹板总厚度增加，主拉应力和剪应 力数值不大，且布束容易，这是单箱双室的优点；但是双室式也存在一些缺点：施工 比较困难，腹板自重弯矩所占恒载弯矩比例增大等等。 本设计是一座公路预应力混凝 土连续刚构箱梁桥，桥面宽为11m，属中等跨度截面，故采用的横截面形式为单箱 单室。 （3）梁高 根据已建成桥梁资料分析，预应力混凝土连续刚构桥的中支点主梁高度与其跨径之比通常在 1/15—1/20 之间，而跨中梁高与主跨之比一般为 1/30—1/50 之间。 当建 筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高只是增加腹板高度， 而混凝土用量增加不多，却能显著节省预应力钢束用量。 ① 支座处梁高：Hs =(1/151/20)L 取 Hs=6m； ② 跨中截面：Hc=(1/301/50)L 取 Hc=； 梁底曲线：选用二次抛物线。 (4) 细部尺寸① 顶板、底板 箱形截面的顶板和底板是结构承受正负弯矩的主要工作部位。 其尺寸要受到受力要求和构造两个方面的控制。 在设计中，一般情况下，顶板厚度通常不变，底板厚度 变化时，采用直线线性变化，从而形成一厚度变化的曲线。 腹板的变化是外轮廓不变，内轮廓渐变。 箱梁底板厚度:在连续箱梁中，底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶， 以适应受压要求。 底板除须符合运营阶段的受压要求外，在破坏阶段还宜使中性轴保 持在底板以内，并有适当的富余。 支座处底板厚度根据经验可取 1/10～1/12 梁高。 本设计支座处底板厚取 100cm，跨中处底板厚取 28cm,以跨中梁顶为原点。 箱梁顶板厚度:确定箱形截面顶板厚度一般要顾及两个因素：满足桥面板横向弯 矩的要求，满足布置纵向预应力钢束的要求。 本设计取 25cm。 ② 腹板和其它细部结构 箱梁腹板厚度:腹板的功能是承受截面的剪应力和主拉应力。 在预应力梁中，因为弯束对外剪力的抵消作用，所以剪应力和主拉应力的值比较小，腹板不必设得太大； 同时，腹板的最小厚度应考虑力筋的布置和混凝土浇筑要求，其设计经验为：1. 腹板内无预应力筋时，采用 200mm。 2. 腹板内有预应力筋管道时，采用 250—300mm。 3. 腹板内有锚头时，采用 250—300mm。 4. 大跨度预应力混凝土箱梁桥，采用 300—600mm，甚至可达到 1m 左右。 本设计支座处腹板厚取 80cm.，跨中腹板厚取 45cm。 梗腋: 在顶板和腹板接头处须设置梗腋。 梗腋的作用是：提高截面的抗扭刚度和 抗弯刚度，减少扭转剪应力和畸变应力。 此外，梗腋使力线过渡比较平缓，减弱了应 力的集中程度。 本设计中，根据箱室的外形设置了 80cm：50cm 的上部梗腋和 25cm： 25cm 的下部梗腋。 横隔梁：可以提高桥梁的整体性，使横向分布性能更好，同时还可以限制畸变； 支承处的横隔梁还起着承担和分布支承反力的作用。 由于箱形截面的抗扭刚度很大， 一般可以比其它截面的桥梁少设置横隔梁，甚至不设置中间横隔梁而只在支座处设置 支承横隔梁。 另外由于中间横隔梁的尺寸及对内力的影响较小，在内力计算中也可不作考虑。 下部结构设计 主墩墩身采用双薄壁空心墩，中心距 8m。 桥台采用桩柱式桥台。 由于地质条件不理想，墩台均采用柱基础。 主梁节段划分及施工步骤 结构离散化是一个十分重要的步骤，将完整的结构进行分段，离散成许多的单元， 计算这些单元的内力以便进行下一步的设计计算。 所以如果单元分得越细，内力计算 也就越精确。 但是考虑到实际施工的要求，一般以一个施工节段作为一个单元比较合 理。 分段长度确定主要考虑每段吊装重量不超过挂篮的承载能力、每段长度满足肋束 下弯时设置竖曲线的需要，使各施工块重量大致相等，边跨及中跨跨中留 3m 长的合拢段。 在本设计的过程中，主梁划分为 68个单元，具体划分见图纸。 本设计将该桥的施工划分为 16个阶段(实际计算中上试块湿重和试块生成及张拉预应力分为三个步骤进行)，如下所示：1现浇墩和柱11上 9块并张拉预应力2上 0块12上 10块并张拉预应力3上 1块并张拉预应力13上 11块并张拉预应力4上 2块并张拉预应力14上 12块并张拉预应力5上 3块并张拉预应力15上边跨合拢段，并张拉预应力6上 4块并张拉预应力16上中跨合拢段，并张拉预应力7上 5块并张拉预应力8上 6块并张拉预应力9上 7块并张拉预应力10上 8块并张拉预应力 建立分析的有限元模型 本模型中所有结构均采用梁单元模拟。 模型中节点总数79个(节点号1to69,70to71,72to73,74to75,76to77,78,79),梁单元总数72个（两单元号1to68,69,70,71,72）,见下图： 主要材料 混凝土材料梁体（C50）:混凝土容重：γ=25kN/m3 ；弹性模量：E=104MPa； 线膨胀系数：α=10－5； 抗压强度标准值： fck =； 抗拉强度标准值： ftk ＝；墩身（C40）:混凝土容重：γ=25kN/m3 ；弹性模量：E=104MPa； 线膨胀系数:α＝10－5； 抗压强度标准值： fck =； 抗拉强度标准值： ftk ＝ 钢筋 预应力钢筋及锚具：主梁纵向预应力钢筋采用高强度低松弛钢绞线( 公称断面面积为 )， frk =1860MPa。 预应力锚具参照有关的产品规格选取（如推荐 ESM、OVM 产品等等）。 普通钢筋：采用 HRB335(d=650)， f 39。 =280MPa， fad =280MPa； 各种作用的取值 结构自重：在程序中以自重输入，二期荷载：w=,徐变和干缩，张拉预应力损失（由程序计算），预应力长期损失（由程序计算）：应力松弛、徐变和干缩引起的损失，挂篮荷载：挂篮自重 P= e= M=P*e= 施工阶段划分 、MIDAS 简介(1) 系统功能midas 可以根据输入的数据文件，按用户要求算出并累加所有各施工阶段和运营 阶段恒、活载内力、位移、反力及预应力等内容；并给出对应的内力图、位移图、包 络图等。 (2) 使用范围 系统能考虑的恒载有：自重、混凝土收缩、徐变、温度变化、二期恒载、施工临时荷载及其它外加荷载；能输出如下结果：结构简图、各阶段恒载内力图、位移图、 内力包络图。 (3) 系统组成系统可以导入 cad 等文件，按图层分块，在给各块赋值后，系统生成结构模型， 从而在加载后，生成内力图，并可以进行承载了的计算。 (4) 注意事项由于 midas 是一个以图层分块的软件，因此在导入文件时，一定要注意对块的分 层。 (5) 优点在经过一段时间的使用后，我觉得 midas 的最大优点是，在设计中出现问题时， 可以有步骤地，清晰的，直观地进行查找，改正。 、分段原则和分段由于吊装的限制，块断重量要控制在 200t 以内，因此分段时要控制块段的质量， 本设计中,最大为 ，最小为 3m(其中中、边跨合拢段均为 3 m)。 、施工方法连续梁桥的内力与应力状态，与形成结构的顺序及过程密切相关，不同的施工方案及施工顺序将导致结构产生不同的受力状况。 有时，施工方案将决定一种结构方案是否能够成立。 人们也可以用一些特殊的施工方法来调整结构的内力分布，使结构处 于设计期望状态。 在桥梁的设计初期，施工方案、施工顺序及施工机具等必须事先确 定下来。 对预应力混凝土连续刚构来说，设计方面主要考虑以下几点：(1) 施工方案：本设计采用悬臂浇筑施工和满堂支架就地浇筑（边跨）施工。 (2) 施工顺序：对悬臂施工的连续刚构，特别是多跨一联的连续梁，施工顺序 的确定是至关重要的。 不仅要考虑结构受力方面的需要，还需考虑施工单位的机具、 设备、技术力量及附属工程的进度和桥址处的水文、地质、气象等因素。 (3) 挂篮的形式、自重和承载能力。 新浇混凝土的自重是通过挂篮作用在已安装 梁体上的，挂篮的形式决定了其力学计算图示；挂篮的自重对桥梁受力特别是施工状 态的受力有影响；挂篮的承载能力决定了每一节段的最大质量。 挂篮重取 600kN,其简 化为一集中荷载和一弯矩作用。 (4) 箱梁施工节段的划分主要考虑以下因素：1) 挂篮的承载力和抗倾覆稳定性。 从目前国内施工水平来看，挂篮承载力不宜超过 1200kN，节段长度不宜超过 5m。 2) 对大跨径预应力混凝土连续梁，一般顶板钢束采用大吨位预应力群锚体系,集中锚固 在腹板承托上。 3）梁段不宜过短，应满足预应力管道弯曲半径和最小直线段的要求。 4）梁段划分的规格尽量减少，以利于施工。 其中最大梁段重为。 边跨 用满堂支架就地浇筑施工。 主要计算结果 、应力图施工阶段内力图 最大悬臂内力图 成桥阶段内力图 最大悬臂位移 成桥阶段位移 最大悬臂应力图 成桥阶段应力图、应力分析结果成桥阶段内力分析结果单元荷载位置轴向 (kN)剪力y (kN)剪力z (kN)扭矩 (kN*m)弯矩y (kN*m)弯矩z (kN*m)1cLCB16I[1]01cLCB16J[2]2cLCB16I[2]2cLCB16J[3]3cLCB16I[3]3cLCB16J[4]4cLCB16I[4]4cLCB16J[5]2845cLCB16I[5]5cLCB16J[6]6cLCB16I[6]6cLCB16J[7]7cLCB16I[7]7cLCB16J[8]8cLCB16I[8]08cLCB16J[9]09cLCB16I[9]09cLCB16J[10]010cLCB16I[10]10cLCB16J[11]11cLCB16I[11]11cLCB16J[12]12cLCB16I[12]12cLCB16J[13]13cLCB16I[13]13cLCB16J[14]14cLCB16I[14]14cLCB16J[15]15cLCB16I[15]15cLCB16J[16]16cLCB16I[16]16cLCB16J[17]17cLCB16I[17]17。