【土木】黄家垄特大桥第7 联方案比选与施工图设计

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编号:20171222113817100    类型:共享资源    大小:9.57MB    格式:RAR    上传时间:2017-12-22
  
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土木 黄家垄特 大桥 方案 施工图 设计
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摘要

本设计为桥梁工程专业本科毕业设计,主要是做了下承式连续梁拱组合体系上部结构的施工图设计。下承式连续梁拱组合体系是我国近年来使用较多的一种桥型,由于其自重轻、强度大、施工方便,是较大跨度桥梁比较理想的结构形式。设计过程如下:首先,根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件,经初选后提出了预应力混凝土连续梁桥、预应力混凝土简支 T 梁桥、钢管混凝土系杆拱三个比选桥型,并比较了三个方案的优缺点;同时也为了在毕业设计中提高自己处理复杂桥梁技术问题的能力,把(40+90+40)m 下承式连续梁拱组合体系桥梁作为推荐方案。其次,依据现行公路桥梁设计施工规范和设计手册,确定了主梁、拱肋、吊杆主要构造及细部尺寸。考虑到抗弯刚度及抗扭刚度的影响,设计采用单箱双室箱形截面,采用“先梁后拱”方案进行施工,其中主梁采用悬臂浇筑和支架现浇进行施工。

然后,利用 Midas Civil 电算软件进行内力计算及组合,从而估算出纵向预应力筋的数量,然后再布置预应力钢丝束。之后计算预应力损失及次内力,次内力包括徐变次内力、预应力次内力、温度变化次内力。再次,进行强度应力及变形验算。在正常使用极限状态验算中包括计算截面的混凝土法向应力验算、预应力钢筋中的拉应力验算、截面的主应力计算。验算表明该设计计算方法正确,内力分布合理,符合设计任务的要求。之后,进行吊杆索力的优化。索力的优化包括成桥索力优化和施工阶段索力优化,均采用 Midas Civil 进行计算,优化后主要截面的受力状况明显改善。最后,进行施工图的绘制。施工图 11 份,共 22 张,其中手绘图 2 份。

关键词: 桥梁工程;毕业设计;施工图设计;下承式连续梁拱组合体系;钢管混凝土


目 录

1 前 言 ............................................................................................................................... 1

2 设计计算基本资料 ............................................................................................................ 3

2.1 概述 ......................................................................................................................... 3

2.2 主要技术标准 ......................................................................................................... 3

2.3 设计依据 ................................................................................................................. 3

2.4 主要材料 ................................................................................................................. 4

2.5 桥面铺装 .................................................................................................................. 6

3 方案比选 ........................................................................................................................... 7

3.1 本课题设计的目的 .................................................................................................. 7

3.2 设计现状和发展趋势 ............................................................................................... 7

3.2.1 概述 ............................................................................................................... 7

3.2.2 桥梁的分类及其特点 .................................................................................... 7

3.3 桥型方案比选 ....................................................................................................... 12

3.3.1 桥梁设计原则 .............................................................................................. 12

3.3.2 方案比选 ..................................................................................................... 13

3.4 桥墩台方案比选 ................................................................................................... 17

3.4.1 桥墩 ............................................................................................................ 17

3.4.2 桥台 ............................................................................................................ 18

4 桥梁上部结构设计与计算............................................................................................... 19

4.1 尺寸拟定 ................................................................................................................ 19

4.1.1 主梁跨径的拟定 .......................................................................................... 19

4.1.2 顺桥向的尺寸拟定 ...................................................................................... 19

4.1.3 横桥向尺寸的拟定 ...................................................................................... 19

4.1.4 主梁截面细部尺寸拟定 .............................................................................. 19

4.1.5 其他细部尺寸拟定 ...................................................................................... 20

4.1.6 桥面铺装与横坡的拟定 .............................................................................. 20

黄家垄特大桥第 7 联方案比选与施工图设计

4.2 毛截面几何特性计算 ............................................................................................. 21

4.3 永久作用结构内力分析与计算 ............................................................................. 24

4.3.1 箱形截面的受力特性 .................................................................................. 24

4.3.2 单元划分 ..................................................................................................... 25

4.3.3 永久作用集度计算 ...................................................................................... 26

4.4 可变作用内力计算 ................................................................................................ 29

4.4.1 冲击系数的计算 .......................................................................................... 29

4.4.2 车道的布置 ................................................................................................. 30

4.4.3 影响线 ......................................................................................................... 30

4.4.4 温度内力计算 .............................................................................................. 32

4.4.5 汽车荷载内力计算 ...................................................................................... 38

4.4.6 人群荷载内力计算 ...................................................................................... 40

4.4.7 基础沉降内力计算 ...................................................................................... 43

4.5 作用效应组合 ........................................................................................................ 45

4.5.1 承载能力极限状态计算时作用效应组合 .................................................. 46

4.5.2 正常使用极限状态计算时作用效应组合 .................................................. 49

5 预应力钢束的计算及布置............................................................................................... 53

5.1 概述........................................................................................................................ 53

5.2 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求 ...................................................... 53

5.3 按正常使用阶段应力要求计算 ............................................................................. 57

5.4 预应力钢束估计 .................................................................................................... 58

5.4.1 按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束 .................................... 59

5.4.2 按正常使用极限状态截面压应力要求估束 ............................................... 61

5.4.3 按承载能力极限状态应力要求估束 ........................................................... 63

5.5 预应力钢束的配置 ................................................................................................ 64

5.6 预应力钢束的布置原则 ......................................................................................... 65

5.7 预应力钢束的布置形式 ......................................................................................... 67

6 预应力损失及其次内力的计算 ....................................................................................... 68

6.1 概述........................................................................................................................ 68

黄家垄特大桥第 7 联方案比选与施工图设计

6.2 预应力损失的计算 ................................................................................................ 68

6.3 预应力产生的次内力 ............................................................................................. 70

6.4 内力组合 ................................................................................................................ 71

6.4.1 承载能力极限状态组合 .............................................................................. 71

6.4.2 短期作用组合 .............................................................................................. 73

6.4.3 长期作用组合 .............................................................................................. 75

7 主梁截面强度验算 .......................................................................................................... 78

7.1 概述........................................................................................................................ 78

7.2 使用阶段正截面抗裂验算 ..................................................................................... 79

7.3 使用阶段斜截面抗裂验算 ..................................................................................... 80

7.4 使用阶段正截面压应力验算 ................................................................................. 81

7.5 使用阶段斜截面压应力验算 ................................................................................. 83

7.6 受拉区钢筋拉应力验算 ......................................................................................... 84

8 挠度验算与预拱度计算 .................................................................................................. 86

8.1 挠度验算 ................................................................................................................ 86

8.2 预拱度计算 ............................................................................................................ 90

8.2.1 荷载短期效应作用下的挠度的计算 ........................................................... 90

8.2.2 考虑荷载长期效应影响的挠度值及挠度最大值的验算 ............................ 90

8.2.3 预拱度的计算和设置 .................................................................................. 91

9 吊杆索力的优化 .............................................................................................................. 93

9.1 概述........................................................................................................................ 93

9.1.1 索力优化的必要性 ...................................................................................... 93

9.1.2 成桥索力和施工阶段索力 ......................................................................... 93

9.1.3 成桥索力和施工阶段索力的计算方法 ...................................................... 94

9.1.4 Midas Civil 中索力优化的实现 ................................................................... 94

9.2 成桥索力的优化 .................................................................................................... 95

9.2.1 建模需要注意的问题 ................................................................................. 95

9.2.2 计算过程 .................................................................................................... 96

9.2.3 优化前后的比较 ......................................................................................... 97

黄家垄特大桥第 7 联方案比选与施工图设计

9.3 施工阶段索力的优化 ............................................................................................. 98

9.3.1 建模需要注意的问题 ................................................................................. 98

9.3.2 计算过程 .................................................................................................... 98

9.3.3 优化前后的比较 ....................................................................................... 100

10 施工注意事项 .............................................................................................................. 102

10.1 上部结构混凝土工程 ......................................................................................... 102

10.2 混凝土外观质量保证措施 ................................................................................. 102

10.3 预应力箱梁施工 ................................................................................................ 103

10.3.1 概述 ......................................................................................................... 103

10.3.2 悬臂施工 ................................................................................................. 103

10.3.3 模板施工 ................................................................................................. 103

10.3.4 普通钢筋施工 .......................................................................................... 103

10.3.5 预应力管道施工 ...................................................................................... 104

10.3.6 混凝土浇筑.............................................................................................. 104

10.3.7 后张法预应力张拉 .................................................................................. 105

10.3.8 质量保证措施 .......................................................................................... 107

10.3.9 伸缩缝安装.............................................................................................. 107

10.3.10 泄水管的安装 ........................................................................................ 107

10.3.10 桥面铺装层 ............................................................................................ 107

10.4 钢管拱的施工及压浆 ......................................................................................... 108

10.4.1 支架的拼装.............................................................................................. 108

10.4.2 钢管拱吊装.............................................................................................. 109

10.4.3 拱肋调整固定 .......................................................................................... 109

10.4.4 横撑吊装 ................................................................................................. 110

10.4.5 合拢前拱肋几何位置复核 ...................................................................... 111

10.4.6 拱肋合拢 ................................................................................................. 111

10.4.7 表面涂装 ................................................................................................. 112

10.4.8 钢管拱安装检验项目及标准 ................................................................... 112

10.4.9 钢管拱内砼顶升 ...................................................................................... 113

黄家垄特大桥第 7 联方案比选与施工图设计

10.4.10 施工工艺及质量控制要点..................................................................... 114

10.5 吊杆的安装及张拉............................................................................................. 115

10.5.1 工艺流程 ................................................................................................. 115

10.5.2 施工准备 ................................................................................................. 116

10.5.3 吊杆的安装.............................................................................................. 116

10.5.3 吊杆的张拉.............................................................................................. 11


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