20m预应力简支板桥上部结构设计

20m预应力简支板桥上部结构设计

 20m预应力简支板桥上部结构设计

前言
本次毕业设计的目的是培养学生全面运用在本科阶段所学的基本知识、基本理论和基本技能去分析和解决实际遇到的问题。它将实践性与综合性相结合, 是一种培养学生独立学习和工作的一种良好手段。从设计起初到结束,在这一阶段,我重温并巩固之前所学的所有基础理论知识,并且在某些欠缺深入理解的部分,也有了更进一步理解,独立完成整个毕业设计对本行业也有更深层次的认识,无论是在设计还是在施工的任一环节,都必须持着科学严谨的态度,将理论与实践相结合,让所有设计内容均符合相关规范的要求,在此基础上考虑施工的方便。在本次设计的过程中,我查阅了大量的参考资料,努力将自己所学的内容系统化、模块化,不断地融会贯通、深入了解。
本设计内容为20m预应力混凝土板桥上部结构设计和施工方案设计,要求完成本空心板桥的上部结构计算、桥梁的横纵断面的尺寸图确定、施工方案的设计,以及由计算确定的配筋图。本桥梁全长200m,每跨20m,共10跨,预应力空心板采用先张法施工工艺。
桥梁设计等级为公路-Ⅱ级。在设计中用到了大量之前所学内容,分别有材料力学、结构力学、桥梁工程、混凝上结构设计原理等学科的知识。另外还从图书馆借阅了大量参考书籍,保证本次毕业设计尽量做到规范、合理、清楚,通过完成本次毕业设计,使我所学的基础理论知识和专业技术知识更加系统化,在完成设计内容计算的过程中,对力学的分析和计算有了深入的掌握,对AutoCAD、Office等软件有了更加熟练的应用,这使得我在土木工程方面的整体能力有了较大的提升,对我毕业后从事工程方面的工作具有良好的指导意义。
论文总共分为15部分进行系统阐述,并配有详细的插图,让本设计更加清楚明了。由于本人的专业水平还未达到一定高度,在设计中难免会存在诸多不足之处,请各位老师和同学提出宝贵意见!
最后,在完成本次毕业设计的过程中,得到了王荣老师以及土木工程系的其他老师的指导,才让我顺利地完成本次毕业设计,在此向你们致以敬意!
 
 
 
 
 
 
 
目录
1 设计资料 1
1.1 跨度和桥面宽度 1
1.2 技术标准 1
1.3 主要材料 1
2 设计要点 1
2.1 结构设计 1
2.2 设计参数 2
3 空心板截面几何特性的计算 2
3.1 截面的面积 2
3.2 截面的重心位置 2
3.3 空心板毛截面对其重心轴惯性矩的计算 2
4 作用效应的计算 3
4.1 永久作用效应的计算 3
4.2 可变作用效应的计算 4
4.3 作用效应的组合 9
5 预应力钢筋数量的估算及布置 10
5.1 预应力钢筋数量的估算 10
5.2 预应力钢筋的布置 11
5.3 普通钢筋数量的估算及布置 11
6 换算截面几何特性的计算 13
6.1 换算截面的面积 13
6.2 换算截面重心的位置 13
6.3 换算截面的惯性矩 14
6.4 换算截面的弹性抵抗矩 14
7 承载能力极限状态的计算 14
7.1 跨中截面正截面抗弯承载力的计算 14
7.2 斜截面抗剪承载力的计算 15
8 预应力损失的计算 17
8.1 锚具变形、回缩引起的预应力损失 17
8.2 预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失 17
8.3 预应力钢绞线因为钢筋松弛引起的预应力损失 17
8.4 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 18
8.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 18
8.6 预应力损失组合的计算 21
9 正常使用极限状态的计算 21
9.1 正截面抗裂性的计算 21
9.2 斜裁面抗裂性的验算 25
10 主梁变形的验算 28
10.1 正常使用阶段的挠度计算 28
10.2 预应力引起的反拱度计算及预拱度的设置 29
11 持久状况应力的验算 30
11.1 跨中截面混凝土正压应力的验算 30
11.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力的验算 31
11.3 斜截面主应力的验算 31
12 短暂状况应力的验算 34
12.1 跨中截面 35
12.2 l/4处截面 36
12.3 支点截面 37
13 最小配筋率的复核 38
14 铰缝的计算 39
14.1 铰缝的剪力的计算 39
14.2 铰缝抗剪强度的计算 41
15 预应力混凝土空心板桥施工工艺 42
15.1 工程概况 42
15.2 施工准备工作 42
15.3 施工工艺的控制过程 43
15.4 桥面铺装 45
参考文献 46
致谢 47
 
 
 
 
 
 
 
1 设计资料
1.1 跨度和桥面宽度
(1)跨径:标准跨径:20m,计算跨径:19.5m,预制板长:19.96m。
(2)桥面宽度:本桥全宽9.5m。0.5m(防撞栏)+0.5m(左路肩安全距离)+7.5m(行车道)+0.5m(右路肩安全距离)+0.5m(防撞栏)=9.5m。防撞护栏采用混凝土材料制成,其线荷载是5kN/m。
1.2 技术标准
设计荷截是:公路Ⅱ级。
环境条件是:Ⅰ类环境。
桥梁安全等级是:二级。
1.3 主要材料
(1)混凝土:预制板为C50、铰缝为C40、防水混凝土铺装层为C40和沥青混凝土铺装层C30,以及护栏为C30。
(2)预应力钢筋:采用钢绞线。
(3)普通钢筋:采用HRB335,。
2 设计要点
2.1 结构设计
(1)本毕业设计按先张法部分预应力混凝土A类构件设计。
(2)预应力张拉的控制应力值为:,张拉台座长假定为100m。
(3)桥面板设置为的单向横坡,各板都倾斜放置,用下部结构调整横坡。
(4)空心板的截面:空心板的板高95cm,空心板的宽:110cm,在各板之间均留有1cm的缝隙。
(5)桥面铺装:上层铺设10cm的C30沥青混凝上,下层铺设12cm的C40防水混凝上,上下两层之间铺设SBS防水层。
(6)施工工艺:预应力空心板采用先张法施工工艺来施工。
本毕业设计桥梁的横断面尺寸及预应力混凝土空心板的截面尺寸分别如下图2-1、图2-2所示(单位:cm)。
 
参考文献
[1] 杨立军,黄立浦.桥梁工程[M].北京:中国建材工业出版社,2014.8
[2] 黄侨,王永平.桥梁混凝土结构设计原理计算示例.人民交通出版社2006
[3] 资建民.路基路面工程[M].广州:华南理工大学出版社,2002.8
[4] 《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》(JTG D62-2015),人民交通出版社
[5] 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015),人民交通出版社
[6] 闫志刚.钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计[M].北京:机械工业出版社,2008.8
[7] 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010),中国建筑工业出版社
[8] 蒋洪涛.土木工程CAD[M].哈尔滨:哈尔工业大学出版社,2014.1
[9] 宋玉普.预应力混凝土桥梁结构[M].北京:机械工业出版社,2007.6
[10] 方诗圣,李海涛.道路桥梁工程施工技术[M].武汉:武汉大学出版社,2013.8
 

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