30 50 30m预应力混凝土连续梁桥设计与计算文献综述

 2021-09-25 01:09

全文总字数:2723字

毕业论文课题相关文献综述

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毕业论文课题相关文献综述

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毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力,灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识,并结合相关设计规范,独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题,解决问题的能力以及实践动手能力,达到具备初步专业工程人员的水平,为将来走向工作岗位打下良好的基础。

本次设计为(30 50 30)m预应力砼连续梁,预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。

本次设计中主线高架桥标准宽度为25.5m,衔接匝道位置标准宽度加宽至43.5m,梁体在主线时应采用单箱三室型截面,而在衔接匝道位置应采用双箱双室型截面更为适宜。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。拿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,由框架分析可知: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。

而由于多跨连续梁桥的受力特点,靠近中间支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。其中箱梁采用直腹板。

关于细部构造尺寸,以下做初步说明:

在连续桥梁中,箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部,根部底板厚度一般为根部梁高的1/10~1/12,以符合施工和运营阶段的受压要求,并在破坏阶段使中性轴尽量保持在底板以内;跨中底板厚度一般为200~250mm,以满足跨中正负弯矩变化及板内配置预应力钢筋与普通钢筋的要求。

确定箱型截面顶板厚度一般考虑两个因素:满足桥面承受横向弯矩的要求;满足布置纵横向预应力钢筋的要求。在配筋混凝土桥面板中,顶板厚度与腹板间距有关,如下表所示

腹板间距(m)

3.5

5.0

7.0

顶板厚度(mm)

180~200

200~250

280~300

箱形截面顶板两侧跳出的悬臂板(翼板)长度也是调节顶板内弯矩的重要因素,一般可取悬臂板长度为腹板间距的一半。当配置横向预应力筋时,悬臂应尽量外伸。箱梁腹板主要承受截面剪力和主拉应力。在预应力连续梁桥中,弯束对荷载剪力的抵消使得梁内剪应力和主拉应力较小。在变高度连续梁桥中,截面高度变化也可减少主应力值。因此,除上述受力因素外,考虑预应力钢筋布置及混凝土浇筑后的箱梁腹板最小厚度一般为:腹板内无预应力束管道布置时可采用200mm;腹板内有预应力管道布置时可采用250~300mm;腹板内有预应力束锚固时采用350mm.在大跨径预应力连续混凝土箱梁中,腹板跨度宜从跨中向支点逐渐加宽,以承受支点处较大的剪力,一般采用300~800mm,也有达到1m左右者。

梗腋(承托)的形式和尺寸也是箱梁细部构造的内容之一。梗腋提高了截面的抗扭刚度和抗弯刚度,减少了扭转剪应力和畸变应力。桥面板支点刚度加大后,可以吸收负弯矩,从而减少了桥面板的跨中正弯矩。此外,梗腋使力线过渡比较平缓,减小了次应力。从构造上考虑,利用梗腋所提供的空间便于布置纵向预应力筋和横向预应力筋,同时也为适当减薄底板和顶板厚度提供了构造上的保证。

梗腋有竖加腋和水平加腋两种。在顶板和腹板交接处若设置竖向加腋,可加大腹板的刚度,对腹板受力有利,使腹板剪应力控制截面下移,错开了横向弯曲应力高峰,并有利于竖弯束的布置,但使预应力钢束的合理位置降低。反之,水平加腋对纵向束布置有利,加大了预应力合力偏心,但对腹板受力和竖弯束布置不利。(具体此尺寸见计算书)

由于预应力混凝土连续梁桥为超静定结构,手算工作量比较大,且准确性难以保证,所以采用有限元分析软件MIDAS进行,这样不仅提高了效率,而且准确度也得以提高。

本次设计的预应力混凝土桥梁采用满堂支架法施工。

以下介绍预应力混凝土连续梁设计的一般步骤:

(1)根据设计要求,参照已有设计图纸和资料,选择预加力体系和锚具形式,选定截面形式,并初步拟定截面尺寸,选定材料规格。

(2)根据构件可能出现的荷载效应组合,计算控制截面的设计内力(弯矩和剪力)及其相应的组合值;

(3)从满足主要控制截面(跨中截面)在正常使用极限状态的使用要求和承载力极限状态的强度要求的条件出发,估算预应力钢筋和普通钢筋的数量,并进行合理的布置及纵断面设计;

(4)计算截面的几何特征值;

(5)确定张拉控制应力,计算预应力损失值;

(6)正截面和斜截面的承载力复核;

(7)正常使用极限状态下,构件抗裂性或裂缝宽度及变形验算;

(8)持久状况使用荷载作用下构件截面应力验算;

(9)短暂状况构件截面应力验算;

(10)锚固端局部承压计算与锚固区设计。

设计中应特别注意对上述各项计算结果的综合分析。若其中某项计算结果不满足要求或安全储备过大,应适当修改截面尺寸或调整钢筋的数量和位置,重新进行上述各项计算。尽量做到既能满足规范规定的各项限制条件,又不致造成个别验算项目的安全储备过大,达到全梁优化设计的目的。

参考文献:

[1]中华人民共和国交通部发布,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,(JTGD62-2004)[S],人民交通出版社.

[2]中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTJD60-2004)[S].中华人民共和国交通部发布.

[3]中华人民共和国交通部发布.公路桥涵地基与基础设计规范[S].人民交通出版社.

[4]姚玲森.桥梁工程(第二版)[M].人民交通出版社.

[5]张树仁等.结构设计原理(第二版)[M].人民交通出版社.

[6]盛洪飞.桥梁墩台与基础工程(第二版)[M].哈尔滨工业大学出版社

[7]叶见曙.结构设计原理[M](第二版)[M].人民交通出版社.

[8]徐岳等.连续梁桥.人民交通出版社.

[9]宋玉普.预应力混凝土桥梁结构.机械工业出版社.

[10]袁伦一等.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)条文应用算例.人民交通出版社.

[11]李自林.桥梁工程.华中科技大学出版社.

[12]朱汉华.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝分析与防治.人民交通出版社.

[13]刘山洪.简明预应力混凝土桥梁施工手册.人民交通出版社.

[14]周先雁等.桥梁工程.北京大学出版社.

毕业设计的目的在于培养毕业生综合能力,灵活运用大学所学的各门基础课和专业课知识,并结合相关设计规范,独立的完成一个专业课题的设计工作。设计过程中提高学生独立的分析问题,解决问题的能力以及实践动手能力,达到具备初步专业工程人员的水平,为将来走向工作岗位打下良好的基础。

本次设计为(30 50 30)m预应力砼连续梁,预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。

本次设计中主线高架桥标准宽度为25.5m,衔接匝道位置标准宽度加宽至43.5m,梁体在主线时应采用单箱三室型截面,而在衔接匝道位置应采用双箱双室型截面更为适宜。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。拿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,由框架分析可知: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。

而由于多跨连续梁桥的受力特点,靠近中间支点附近承受较大的负弯矩,而跨中则承受正弯矩,则梁高采用变高度梁,按二次抛物线变化。这样不仅使梁体自重得以减轻,还增加了桥梁的美观效果。其中箱梁采用直腹板。

关于细部构造尺寸,以下做初步说明:

在连续桥梁中,箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部,根部底板厚度一般为根部梁高的1/10~1/12,以符合施工和运营阶段的受压要求,并在破坏阶段使中性轴尽量保持在底板以内;跨中底板厚度一般为200~250mm,以满足跨中正负弯矩变化及板内配置预应力钢筋与普通钢筋的要求。

确定箱型截面顶板厚度一般考虑两个因素:满足桥面承受横向弯矩的要求;满足布置纵横向预应力钢筋的要求。在配筋混凝土桥面板中,顶板厚度与腹板间距有关,如下表所示

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